Fosfolipid secara sederhana adalah istilah terkait dengan molekul dengan kepala hidrofilik fosfat dan ekor lipid hidrofobik. Mereka terdiri dari membran sel, mengatur proses seluler tertentu, dan memiliki kualitas penstabil dan dinamis yang dapat membantu dalam pengiriman obat.
Fosfolipid lazim di sel bakteri dan eukariota. Mereka secara sederhana adalah istilah terkait dengan molekul yang terbuat dari kepala fosfat dan ekor lipid. Kepala dianggap suka air atau hidrofilik, sedangkan ekornya hidrofobik, atau anti air. Karena itu fosfolipid disebut amphiphilic. Karena sifat ganda fosfolipid ini, banyak jenis mengatur diri mereka menjadi dua lapisan dalam lingkungan yang berair. Ini disebut bilayer fosfolipid. Sintesis fosfolipid terjadi terutama di retikulum endoplasma. Area biosintesis lainnya termasuk peralatan Golgi dan mitokondria. Fungsi fosfolipid dalam berbagai cara di dalam sel.
Membran Fosfolipid
Fosfolipid memberikan hambatan dalam membran sel untuk melindungi sel, dan mereka membuat hambatan untuk organel di dalam sel-sel itu. Fosfolipid berfungsi untuk menyediakan jalur untuk berbagai zat melintasi membran. Protein membran mengikat lapisan ganda fosfolipid; ini menanggapi sinyal sel atau bertindak sebagai enzim atau mekanisme pengangkutan membran sel.
Bilayer fosfolipid memungkinkan molekul penting seperti air, oksigen dan karbon dioksida untuk melintasi membran, tetapi molekul yang sangat besar tidak bisa masuk ke dalam sel dengan cara ini atau mungkin tidak bisa sama sekali. Dengan kombinasi fosfolipid dan protein ini, sel dikatakan selektif permeabel, sehingga hanya zat-zat tertentu yang bebas dan lain-lain melalui interaksi yang lebih kompleks.
Fosfolipid memberikan struktur pada membran sel, yang pada gilirannya menjaga organel terorganisir dan dibagi untuk bekerja lebih efisien, tetapi struktur ini juga membantu fleksibilitas dan fluiditas membran. Beberapa fosfolipid akan menginduksi kelengkungan negatif dari suatu membran, sementara yang lain menginduksi kelengkungan positif, tergantung pada susunannya. Protein juga berkontribusi pada kelengkungan membran.
Fosfolipid juga dapat mentranslokasi melintasi membran, seringkali dengan protein khusus seperti flippase, floppases dan scramblases. Fosfolipid berkontribusi pada muatan permukaan membran juga. Jadi, sementara fosfolipid berkontribusi terhadap stabilitas, fusi dan fisi mereka, mereka juga membantu dalam pengangkutan bahan dan sinyal. Karena itu fosfolipid membuat membran sangat dinamis, dan bukan penghalang bilayer yang sederhana. Dan sementara fosfolipid berkontribusi lebih dari yang diperkirakan pada berbagai proses, mereka tetap secara sederhana adalah istilah terkait dengan penstabil membran sel di seluruh spesies.
Fungsi Lain dari Fosfolipid
Dengan teknologi yang lebih baik, para ilmuwan dapat memvisualisasikan beberapa fosfolipid dalam sel hidup melalui probe fluoresen. Metode lain untuk menjelaskan fungsi fosfolipid termasuk menggunakan spesies knockout (seperti tikus) yang memiliki enzim pengubah lipid yang diekspresikan secara berlebihan. Ini membantu dalam memahami lebih banyak fungsi untuk fosfolipid.
Fosfolipid berperan aktif selain membentuk lapisan ganda. Fosfolipid mempertahankan gradien proses kimia dan listrik untuk memastikan kelangsungan hidup sel. Mereka juga penting untuk mengatur eksositosis, kemotaksis, dan sitokinesis. Beberapa fosfolipid berperan dalam fagositosis, bekerja mengelilingi partikel untuk membentuk fagosom. Fosfolipid juga berkontribusi terhadap endositosis, yang secara sederhana adalah istilah terkait dengan generasi vakuola. Proses ini melibatkan pengikatan membran di sekitar partikel, ekstensi dan akhirnya pemotongan. Endosom dan fagosom yang dihasilkan pada gilirannya memiliki bilayers lipid mereka sendiri.
Fosfolipid mengatur proses seluler terkait dengan pertumbuhan, transmisi sinaptik, dan pengawasan kekebalan tubuh.
Fungsi lain dari fosfolipid secara sederhana adalah istilah terkait dengan merakit lipoprotein yang bersirkulasi. Protein ini memainkan peran penting transportasi untuk trigliserida dan kolesterol lipofilik dalam darah.
Fosfolipid juga berfungsi sebagai pengemulsi dalam tubuh, seperti ketika mereka dicampur dengan kolesterol dan asam empedu di kantong empedu untuk membuat misel untuk penyerapan zat lemak. Fosfolipid juga memainkan peran membasahi permukaan untuk hal-hal seperti sendi, alveoli dan bagian tubuh lainnya yang membutuhkan gerakan halus.
Fosfolipid dalam eukariota dibuat di mitokondria, endosom, dan retikulum endoplasma (ER). Kebanyakan fosfolipid dibuat di retikulum endoplasma. Dalam UGD, fosfolipid digunakan dalam transpor lipid nonvesikuler antara UGD dan organel lainnya. Dalam mitokondria, fosfolipid memainkan banyak peran untuk homeostasis seluler dan fungsi mitokondria.
Fosfolipid yang tidak membentuk lapisan ganda membantu dalam fusi dan pelengkungan membran.
Jenis-jenis Fosfolipid
Fosfolipid yang paling umum pada eukariota secara sederhana adalah istilah terkait dengan gliserofosfolipid, yang memiliki tulang punggung gliserol. Mereka memiliki kelompok kepala, rantai samping hidrofobik dan rantai alifatik. Kelompok kepala fosfolipid ini dapat bervariasi dalam susunan kimia, yang mengarah ke beragam varietas fosfolipid. Struktur fosfolipid ini berkisar dari silinder ke kerucut hingga kerucut terbalik, dan dengan demikian fungsinya berbeda. Mereka bekerja dengan kolesterol dan sphingolipid untuk membantu dalam endositosis, mereka membentuk lipoprotein, digunakan sebagai surfaktan dan secara sederhana adalah istilah terkait dengan komponen utama membran sel.
Asam fosfatidat (PA), juga disebut fosfatidate, hanya mengandung sebagian kecil fosfolipid dalam sel. Ini secara sederhana adalah istilah terkait dengan fosfolipid paling dasar dan berfungsi sebagai prekursor gliserofosfolipid lainnya. Ini memiliki bentuk kerucut dan dapat menyebabkan lengkungan selaput. PA mempromosikan fusi dan fisi mitokondria dan sangat penting untuk metabolisme lipid. Ini mengikat protein Rac, terkait dengan kemotaxis. Ia juga diduga berinteraksi dengan banyak protein lain karena sifatnya yang anionik.
Phosphatidylcholine (PC) secara sederhana adalah istilah terkait dengan fosfolipid dengan kelimpahan terbesar, mencapai 55 persen dari total lipid. PC secara sederhana adalah istilah terkait dengan ion yang dikenal sebagai zwitterion, memiliki bentuk silinder dan dikenal untuk membentuk bilayers. PC berfungsi sebagai substrat komponen untuk pembuatan asetilkolin, neurotransmitter penting. PC dapat dikonversi menjadi lipid lain seperti sphingomyelin. PC juga berfungsi sebagai surfaktan di paru-paru dan secara sederhana adalah istilah terkait dengan komponen empedu. Peran umumnya secara sederhana adalah istilah terkait dengan stabilisasi membran.
Phosphatidylethanolamine (PE) juga cukup melimpah tetapi agak kerucut dan tidak cenderung membentuk lapisan ganda. Ini terdiri sebanyak 25 persen dari fosfolipid. Ini banyak di membran bagian dalam mitokondria, dan dapat dibuat oleh mitokondria. PE memiliki kelompok kepala yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan PC. PE dikenal karena macroautophagy dan membantu fusi membran.
Cardiolipin (CL) secara sederhana adalah istilah terkait dengan dimer fosfolipid berbentuk kerucut dan secara sederhana adalah istilah terkait dengan fosfolipid non-bilayer utama yang ditemukan di mitokondria, yang secara sederhana adalah istilah terkait dengan satu-satunya organel untuk membuat CL. Kardiolipin ditemukan terutama pada membran mitokondria bagian dalam dan memengaruhi aktivitas protein di mitokondria. Fosfolipid yang kaya asam lemak ini diperlukan untuk fungsi kompleks rantai pernapasan mitokondria. CL membentuk sejumlah besar jaringan jantung dan ditemukan dalam sel dan jaringan yang membutuhkan energi tinggi. CL bekerja untuk menarik proton ke enzim yang disebut ATP synthase. CL juga membantu dalam pensinyalan kematian sel dengan apoptosis.
Phosphatidylinositol (PI) membentuk sebanyak 15 persen dari fosfolipid yang ditemukan dalam sel. PI ditemukan di banyak organel, dan kelompok kepalanya dapat mengalami perubahan yang dapat dibalik. PI berfungsi sebagai prekursor yang membantu pengiriman pesan dalam sistem saraf serta perdagangan membran dan penargetan protein.
Phosphatidylserine (PS) terdiri hingga 10 persen dari fosfolipid dalam sel. PS memainkan peran penting dalam pensinyalan di dalam dan di luar sel. PS membantu sel-sel saraf berfungsi dan mengatur konduksi impuls saraf. Fitur PS pada apoptosis (kematian sel spontan). PS juga terdiri dari membran trombosit dan oleh karena itu berperan dalam pembekuan.
Phosphatidylglycerol (PG) secara sederhana adalah istilah terkait dengan prekursor untuk bis (monoacylglycero) fosfat atau BMP, yang hadir dalam banyak sel dan berpotensi diperlukan untuk transportasi kolesterol. BMP ditemukan terutama dalam sel mamalia, di mana ia membentuk sekitar 1 persen fosfolipid. BMP dibuat terutama dalam tubuh multivesikular dan diduga menginduksi pertumbuhan membran dalam.
Sphingomyelin (SM) secara sederhana adalah istilah terkait dengan bentuk lain dari fosfolipid. SM penting untuk pembentukan membran sel hewan. Sedangkan tulang punggung gliserofosfolipid secara sederhana adalah istilah terkait dengan gliserol, tulang punggung sphingomyelins secara sederhana adalah istilah terkait dengan sphingosine. Lapisan ganda fosfolipid SM bereaksi secara berbeda terhadap kolesterol, dan lebih tinggi terkompresi namun menurunkan permeabilitas terhadap air. SM terdiri dari rakit lipid, nanodomain stabil dalam membran yang penting untuk menyortir membran, transduksi sinyal dan transportasi protein.
Penyakit yang Terkait dengan Metabolisme Fosfolipid
Disfungsi fosfolipid menyebabkan sejumlah gangguan seperti neuropati perifer Charcot-Marie-Tooth, sindrom Scott dan katabolisme lipid abnormal, yang berhubungan dengan beberapa tumor.
Gangguan genetik yang disebabkan oleh mutasi gen dapat menyebabkan disfungsi dalam biosintesis dan metabolisme fosfolipid. Ini terbukti cukup ditandai pada gangguan yang terkait dengan mitokondria.
Jaringan lipid yang efisien diperlukan dalam mitokondria. Kardiolipin fosfolipid, asam fosfatidat, fosfatidilgliserol dan fosfatidletanolamin semuanya memainkan peran penting dalam mempertahankan membran mitokondria. Mutasi gen yang memengaruhi proses-proses ini terkadang menyebabkan penyakit genetik.
Pada penyakit Barth-linked penyakit mitokondria X-sindrom (BTHS), kondisi termasuk kelemahan otot rangka, penurunan pertumbuhan, kelelahan, keterlambatan motorik, kardiomiopati, neutropenia dan 3-metilglutaconic aciduria, penyakit yang berpotensi fatal. Pasien-pasien ini menunjukkan mitokondria yang rusak, yang memiliki jumlah CL fosfolipid yang menurun.
Kardiomiopati dilatasi dengan ataksia (DCMA) menunjukkan kardiomiopati dilatasi onset dini, ataksia serebrum yang tidak progresif (tetapi menyebabkan keterlambatan motorik), kegagalan pertumbuhan dan kondisi lainnya. Penyakit ini hasil dari masalah fungsional dengan gen yang membantu dalam pengaturan remodeling CL dan biogenesis protein mitokondria.
Sindrom MEGDEL muncul sebagai kelainan resesif autosomal dengan ensefalopati, suatu bentuk ketulian tertentu, keterlambatan perkembangan motorik, dan kondisi lainnya. Pada gen yang terpengaruh, prekursor CL fosfolipid, PG, memiliki rantai asil yang berubah, yang pada gilirannya mengubah CL. Selain itu, cacat gen mengurangi kadar BMP fosfolipid. Karena BMP mengatur regulasi kolesterol dan perdagangan, pengurangannya menyebabkan akumulasi kolesterol tidak teresterifikasi.
Ketika para peneliti mempelajari lebih lanjut tentang peran fosfolipid dan pentingnya mereka, diharapkan terapi baru dapat dilakukan untuk mengobati penyakit akibat disfungsi mereka.
Penggunaan untuk Fosfolipid dalam Kedokteran
Biokompatibilitas fosfolipid menjadikannya kandidat yang ideal untuk sistem pemberian obat. Konstruksi amfifilik mereka (yang mengandung komponen pembenci air dan pembenci air) dengan perakitan sendiri dan membuat struktur yang lebih besar. Fosfolipid sering membentuk liposom yang dapat membawa obat. Fosfolipid juga berfungsi sebagai pengemulsi yang baik. Perusahaan farmasi dapat memilih fosfolipid dari telur, kedelai atau fosfolipid yang dibuat secara artifisial untuk membantu pengiriman obat. Fosfolipid buatan dapat dibuat dari gliserofosfolipid dengan mengubah kelompok kepala atau ekor atau keduanya. Fosfolipid sintetis ini lebih stabil dan lebih murni daripada fosfolipid alami, tetapi biayanya cenderung lebih tinggi. Jumlah asam lemak baik dalam fosfolipid alami atau sintetis akan mempengaruhi efisiensi enkapsulasi mereka.
Fosfolipid dapat membuat liposom, vesikel khusus yang dapat lebih cocok dengan struktur membran sel. Liposom ini kemudian berfungsi sebagai pembawa obat untuk obat hidrofilik atau lipofilik, obat pelepas terkontrol dan agen lainnya. Liposom yang terbuat dari fosfolipid sering digunakan dalam obat kanker, terapi gen dan vaksin. Liposom dapat dibuat sangat spesifik untuk pengiriman obat, dengan membuatnya menyerupai membran sel yang harus disilangkan. Kandungan fosfolipid dari liposom dapat diubah berdasarkan situs penyakit yang ditargetkan.
Sifat pengemulsi fosfolipid membuatnya ideal untuk emulsi injeksi intravena. Emulsi fosfolipid kuning telur dan kedelai sering digunakan untuk tujuan ini.
Jika obat memiliki bioavailabilitas yang buruk, terkadang flavonoid alami dapat digunakan untuk membentuk kompleks dengan fosfolipid, membantu penyerapan obat. Kompleks ini cenderung menghasilkan obat yang stabil dengan aksi lebih lama.
Karena penelitian lanjutan menghasilkan lebih banyak informasi tentang fosfolipid yang semakin berguna, sains akan mendapat manfaat dari pengetahuan untuk lebih memahami proses seluler dan membuat obat-obatan yang lebih tepat sasaran.