Los fosfolípidos son lípidos iónicos polares compuestos de 1,2-diacilglicerol y un enlace fosfodiéster que une el esqueleto del glicerol a alguna base, generalmente nitrogenada, tal como la colina, serina o etanolamina. Los fosfolípidos más abundantes en los tejidos humanos son la fosfatidilcolina (también llamada lecitina), la fosfatidilenolamina y la fosfatidilserina. Muchos fosfolípidos contienen más de una clase de ácido graso por molécula, por lo que una clase dada de fosfolípidos de un tejido cualquiera representa, de hecho, una familia de especies moleculares. La fosfatidilcolina contiene mayoritariamente ácido palmítico o ácido esteárico en las posiciones sn-1 y principalmente los ácidos grasos insaturados de 18 carbonos oleicos, linoleico o linolénico en la posición sn-2. La fosfatidiletanolamina tiene los mismos ácidos grasos saturados que la PC en la posición sn-1 pero contiene una mayor cantidad de ácidos grasos polinsaturados de cadena larga, a saber 18:2, 20:4 y 22:6, en la posición sn-2.

El fosfatidilinositol es un fosfolípido ácido que se presenta en las membranas de mamíferos (ver Ruta 14). El fosfatidinositol es algo inusual ya que a menudo contiene casi exclusivamente ácido esteárico en la posición sn-1 y ácido araquidónico (20:4) en la posición sn-2. Otro fosfolípido formado por una cabeza polar tipo poliol es el fosfatidilglicerol. El fosfatidilglicerol (ver ruta 14) está presente en cantidades relativamente grandes en las membranas mitocondriales y es un precusor de la cardiolipina (ver figura).

Figura 6: Estructuras de algunos fosfolípidos comunes. Tomado de Devlin, T. M. "Bioquímica".

Figura 7: Estructura de la cardiolipina. Tomado de Devlin, T. M. "Bioquímica".

Funciones de los fosfolípidos

Aunque se hallan presentes en fluidos corporales tales como el plasma y la bilis, los fosfolípidos se encuentran en concentraciones más elevadas en las diversas membranas celulares donde realizan muchas funciones diferentes. Una función principal de los fosfolípidos es servir como componentes estructurales de las membranas de la superficie celular y de los orgánulos subcelulares. El carácter anfipático de los fosfolípidos les permite su autoasociación a través de interacciones hidrofóbicas entre las porciones de acilo graso de cadena larga de moléculas adyacentes de tal forma que las cabezas polares se proyectan fuera, hacia el agua donde pueden interaccionar con las moléculas proteicas. Los fosfolípidos también juegan un papel en la activación de ciertas enzimas. La ß-hidroxibutirato deshidrogenasa es una enzima mitocondrial incustrada en la membrana interna de este orgánulo que cataliza la abstracción reversible de electrones de ß-hidroxibutirato. La enzima tiene un requerimiento absoluto de la fosfatidilcolina. El funcionamiento normal del pulmón depende del suministro constante de un fosfolípido poco usual denominado dipalmitoíl-lecitina (ver figura). Este fosfolípido tensioactivo es producido por las células epiteliales del tipo II e impide la atelectasia al final de la fase de expiración de la respiración.

Figura 8: Estructura de la dipalmitoil-lecitina. Tomado de Devlin, T. M. "Bioquímica".

En los adultos también se puede producir fallo respiratorio debido a una insuficiencia de tensioactivo cuando se hand destruido las células o neumocitos productores de tensioactivo. Las propiedades detergentes de los fosfolípidos, y en particular la fosfatidilcolina, juegan un papel importante en la bilis en donde su función es solubilizar el colesterol. Una disminución en la producción de fosfolípido y en su secreción a la bilis puede dar lugar a la formación de cálculos biliares de colesterol y pigmentos biliares.

El fosfatidinol y la fosfatidilcolina también actúan como dadores de ácido araquidónico para la síntesis de prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y compuestos relacionados.

Biosíntesis de los fosfolípidos

El ácido L-a-fosfatídico (denominado comúnmente ácido fosfatídico) y el sn-1,2-diglicérido (1,2-diacil-sn-glicerol) son intermediarios comunes en las rutas de biosíntesis de fosfolípidos y triacilgliceroles. Prácticamente todas las células son capaces de sintetizar fosfolípidos mientras que la biosíntesis de triacilgliceroles tiene lugar solamente en el hígado, tejido adiposo e intestino.

La principal ruta biosintética de fosfatidilcolina (lecitina) implica la conversión secuencial de colina a fosfocolina, CDP-colina y fosfatidilcolina. En esta ruta el grupo polar de la fosfocolina es activado con CTP según las siguientes reacciones. En primer lugar el ATP fosforila la colina libre, en una reacción catalizada por la colina quinasa. La colina constituye una necesidad dietética para la mayoría de los mamíferos. La fosfocolina a su vez se convierte en CDP-colina a expensas del CTP en una reacción catalizada por la fosfocolina citidil-transferasa.

Figura 9: Biosíntesis del ácido fosfatídico a partir del glicerol 3-fosfato y papel de las fosfatasas de ácidos fosfatídicos en la síntesis de fosfolípidos y triacilgliceroles. Tomado de Devlin, T. M. "Bioquímica".

El enlace pirofosforilo rico en energía de la CDP-colina es muy inestable y reactivo, de tal forma que la porción fosfocolina puede puede transferirse fácilmente al centro nucleofílico aportado por el grupo OH, reacción catalizada por la colina fosfotransferasa.

Figura 10: Biosíntesis de la CDP Colina a partir de la colina. Tomado de Devlin, T. M. "Bioquímica".

Figura 11: Reacción de la colina fosfotransferasa. Tomado de Devlin, T. M.

Sólo en el hígado, la fosfatidilcolina puede también formarse por metilación repetida del fosfolípido fosfatidil-etanolamina. La ruta principal para la síntesis de fosfatidil-etanolamina en el hígado y en el cerebro implica al enzima microsomal etanolamina fosfotransferasa (ver figuras).

Figura 12: Biosíntesis de la fosfatidiletanolamina a partir de CDP-etanolamina y diglicérido;la reacción está catalizada por la etanolamina fosfotransferasa. Tomado de Devlin, T. M.

Figura 13: Biosíntesis de la fosfatidilcolina a partir de la fosfatidiletanolamina y S-adenosilmetionina (AdoMet); S-adenosilhomocisteína (AdoCys). Tomado de Devlin, T. M.

La fuente principal de fosfatidilserina en los mamíferos proviene de la reacción de \"intercambio de bases\" en la que la cabeza polar de la fosfatidiletanolamina se intercambia con el aminoácido serina;

Figura 14: Biosíntesis de la fosfastidilserina a partir de la serina y fosfatidiletanolamina mediante "intercambio de bases". Tomado de Devlin, T. M. "Bioquímica".

Esta reacción se inicia con el ataque del grupo hidroxilo de la serina sobre el enlace fosfodiéster de la fosfatidiletanolamina. El fosfatidilinositol se produce vía CDP-diacilglicerol y mioinositol libre.

Figura 15: Biosíntesis de fosfatidilinositol. Tomado de Devlin, T. M. "Bioquímica".