TIỂU LUẬN PHOSPHOLIPID,CẤU TRÚC MÀNG SINH học

MỞ ĐẦU
Ở thế kỷ XIX, khi hoá học phát triển như vũ bão thì ở ranh giới giữa sinh học và
hoá học đã xuất hiện một lĩnh vực khoa học mới nhằm nghiên cứu thành phần hoá học và
những quá trình chuyển hoá hoá học của các chất và của năng lượng trong quá trình hoạt
động sống xảy ra trong cơ thể sống. Lĩnh vực khoa học này được gọi là hoá học sinh vật
hoặc vắn tắt hơn- hoá sinh học (biochemistry). Có thể nói rằng, hoá sinh học là một phần
lĩnh vực của khoa học cuộc sống có nhiệm vụ nghiên cứu các hiện tượng sống bằng các
phương pháp hoá học, sự xuất hiện môn hoá sinh học là kết quả tất yếu của sự phát triển
và phối hợp giữa hoá học và sinh vật học. Tính chất và phương hướng của hoá sinh học là
nghiên cứu trên cơ thể sống, tìm ý nghĩa chức phận của tất cả mọi thành phần, mọi sản
phẩm chuyển hoá, trên cơ sở đó, tìm hiểu sâu về: Mối liên quan giữa quá trình hoá học
và sinh vật học; Mối liên quan giữa cấu trúc và chức năng sống của các cơ quan trong cơ
thể; Cơ chế điều hoà toàn bộ quá trình sống.
Hoá sinh mô tả gắn liền với sự phát triển của hoá hữu cơ. Cuối thế kỷ XVIII, đầu
thế kỷ XIX, hàng loạt các hợp chất hữu cơ đã được tách ra từ thực vật và từ các tổ chức
động vật: axit citric, axit malic, axit tatric, axit oxalic, urea và các alkaloid. Người ta đã
xác nhận rằng trong thành phần của tất cả các chất béo đều chứa glycerin, Lavoisier cũng
đã giải thích được cơ chế hoá học của sự hô hấp và sự cháy, lượng nhiệt do các cơ thể
sống sản sinh ra cũng bằng lượng nhiệt thu được khi đốt cháy các chất dinh dưỡng bên
ngoài cơ thể (khi hô hấp trong cơ thể, carbon và hydrogen bị oxy hóa từ từ, quá trình này
rất giống sự cháy bình thường).
Mọi cơ thể sống đều có cấu tạo tế bào, tế bào là đơn vị tổ chức cơ bản của mọi sinh
vật sống cả về cấu tạo, chức năng sinh lý và di truyền. Chỉ ở giai đoạn xuất hiện tế bào thì
sự sống mới biểu hiện đầy đủ các đặc tính như trao đổi chất, sinh trưởng phát triển, sinh
sản, cảm ứng và thích nghi với môi trường sống. Tất cả mọi hoạt động sống đều diễn ra
trong tế bào dù là cơ thể đơn bào hay đa bào.
Trong hệ thống màng sinh học thì màng sinh chất là loại màng xuất hiện đầu tiên,
trong quá trình tiến hoá, từ loại màng này sẽ phân hoá vào khối tế bào chất để tạo nên hệ
thống màng nội bào phức tạp trong đó có cả màng nhân. Khi các thành phần của màng tế
bào bị rối loạn sẽ gây nên những bệnh nguy hiểm cho con người như: xơ vữa động mạch,
nhồi máu cơ tim, suy gan, viêm tuỵ v.v có thể dẫn đến tàn tật hoặc thậm chí tử vong.

Màng sinh chất không phải là một hàng rào thụ động trong trao đổi chất giữa tế
bào với môi trường mà nó có tính chọn lọc. Trong tế bào màng sinh chất giúp cho việc tổ
chức và điều hòa quá trình sinh học ở các xoang riêng biệt như màng nhân, màng ty thể,
1
màng lạp thể vv… Có thể khẳng định màng tế bào có cấu trúc rất tinh vi, phù hợp với
chức năng của nó.
Màng sinh học được cấu thành bằng lớp kép các phân tử lipid liên tục trên đó có
nhiều phân tử protein đa dạng gắn vào. Lớp kép lipid này ở trạng thái lỏng, với các phân
tử lipid riêng rẽ có thể khuếch tán nhanh chóng trong lớp đơn của chúng. Hầu hết các loại
phân tử lipid đôi khi có thể khuếch tán ngang từ lớp đơn này sang lớp đơn kia của màng.
Các phân tử lipid màng là lưỡng tính, và vài loại trong số chúng (các phospholipid) có thể
ngay lập tức lắp ráp thành các tấm kép khi được đặt trong nước; các lớp kép lipid hình
thành nên các khoang được đóng kín có thể được hàn gắn lại nếu bị rách. Có 3 loại phân
tử lipid màng chủ yếu là phospholipid, cholesterol, và glycolipid – Các thành phần lipid
của hai lớp đơn trong và ngoài của lớp kép là khác nhau, thể hiện tính bất đối xứng cả về
thành phần cấu tạo và cách sắp xếp phản ánh các chức năng khác nhau của hai phía của
màng tế bào.
Trong tất cả các màng sinh học bên cạnh hàng loạt các loại lipid khác nhau, hàm
lượng phospholipid thường chiếm ưu thế với tỉ lệ từ 40-90% lipid tổng số của cấu trúc
màng, nó có vai trò quan trọng trong sự phát triển nói chung của cơ thể sống, liên quan
đến nhiều bệnh như hội chứng kháng phospholipid và hàng loạt các bệnh chuyển hóa
khác (tiểu đường, mỡ máu…)
Chính vì vậy các nhà nghiên cứu hóa sinh học không ngừng nghiên cứu sâu hơn về
cấu trúc, chức năng sinh học của phospholipid, màng tế bào… nhằm định hướng cho việc
tìm ra các phương thức chữa trị bệnh.
Vậy Phospolipid là gì? Có các loại phospholipid nào? Cấu trúc của các màng
sinh học? Mối liên quan giữa phospholipid và cấu tạo, chức năng (vận chuyển) của
các màng sinh học ra sao? tiểu luận chuyên đề này phần nào giải thích rõ điều đó.
2
PHẦN I: PHOSPHOLIPID

1.1. VỊ TRÍ CỦA PHOSPHOLIPID TRONG HỆ THỐNG LIPID [9]
Lipid là một trong những thành phần sinh hóa cơ bản của động thực vật, cùng với
protein, axit nucleic, cacbohydrat, lipid tạo thành cấu tử cơ sở của tất cả các tế bào. Lipid
đóng vai trò quan trọng như là nguồn cung cấp năng lượng (8-9 kcal/gam), chứa các
vitamin tan trong dầu cũng như các axit béo cần thiết là các chất không thể thay thế được.
Lipid trong thức ăn cũng đóng vai trò như là chất vận chuyển vitamin tan trong dầu và
sterols. Ngoài ra trong thành phần của lipid có phospholipid và sterol ester tham gia vào
quá trình sinh tổng hợp màng tế bào
Định nghĩa lipid theo nghĩa rộng là một hợp chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học có
thể chiết ra từ vật liệu hữu cơ bằng các dung môi không phân cực. Theo nghĩa hẹp, lipid
chỉ các dẫn xuất của axit béo mạch dài.
Hiện chưa có sự thống nhất chung về hệ thống phân loại lipid. Theo phân loại của
Bloor, lipid được chia thành 3 loại:
1. Lipid đơn giản: là este của axit béo với các alcol khác nhau (ví dụ: glycerid, sáp
ong, sterid)
2. Lipid phức tạp: Là este khi thủy phân giải phóng ngoài alcol và axit béo còn có
thành phần khác (axit phosphoric, các ose…). Bao gồm:
+ Phospholipid: là loại lipid phức tạp có chứa axit phosphoric hoặc este của
axit phosphoric. Bao gồm glycerophospholipid và spingophospolipid
+ Glycolipid: là lipid phức tạp có chứa một axit béo, sphingosin và
cacbohydrat
+ Các lipid phức tạp khác: sulfolipid, aminolipid
3. Tiền chất của lipid và dẫn xuất của lipid:bao gồm các axit béo, glycerol và các
alcol khác, steroid, sterol, aldehyd của chất béo và các thể xeton, hydrocacbon, vitamin
tan trong lipid và hocmon.
Như ta đã thấy ở trên phospholipid là một loại lipid phức tạp chiếm tỷ lệ nhiều
nhất trong cơ thể (xem bảng 1.1.), cùng với các lipid khác nó có vai trò chủ yếu là chất
chuyển hóa trung gian, nó có nhiều trong tế bào của não và gan.
3
Bảng 1.1. Sự phân bố của lipid theo % trọng lượng

Thành phần Tên thông thường % theo trọng lượng
Các axit béo bão hòa 11,210
C8 axit caprylic 0,054
C10 axit capric 0,065
C12 axit lauric 0,313
C14 aicd myristic 1,724
C16 axit palmitic 6,358
C18 axit stearic 1,832
C20 axit acachidic 0,862
Các đơn axit béo không bão
hòa
8,840
C14:1 cis axit myristoleic 0,119
C14:1 trans axit myristelaidic 0,108
C16:1 cis axit palmitoleic 0,700
C16:1 trans axit palmitolaidic 0,280
C18:1 cis axit oleic 3,017
C18:1 trans axit elaidic 2,478
Các đa aicd béo không bão
hòa
2,370
C18:2 cis axit linoleic 1,616
C18:2 trans axit linoelaidic 0,431
C18:3 cis axit linolenic 0,215
C18:3 trans axit elaidio-linolinic 0,065
Phospholipid toàn phần 46,01
Cephalin 20,57
sphingomyelin 25,43
glycolipid 24,78
sáp 1,51

aminolipid 0,65
lipid khác 4,63
Tổng số lipid 100%
4
1.2. PHOSPHOLIPID
Định nghĩa
Phospholipid là loại lipid phức tạp, trong đó nhóm hydroxy bậc 1 của hợp phần
alcol (glycerol, sphingosin, diol…) được este hóa với axit phosphoric hoặc với monoester
của axit phosphoric.
Như vậy có thể định nghĩa phospholipid là những este của rượu đa chức với các
axit béo mạch dài và có gốc axit phosphoric với những base chứa nitơ đóng vai trò là
những nhóm phụ bổ sung.
Phân loại
Phospholipid bao gồm hai loại chính:
-glycerophospholipid: ancol là glycerol
- sphingolipid: alcol là sphingosin
Trong tất cả các màng sinh học bên cạnh hàng loạt các loại lipid khác nhau, hàm
lượng phospholipid thường chiếm ưu thế với tỉ lệ từ 40-90% lipid tổng số của cấu trúc
màng. Trong đó nhiều hơn cả là phosphotidylcholin, phosphatidylethanoamin,
phosphatidylserin và cardiolipin. Phosphatidylinosid thường có mặt với hàm lượng thấp
hơn. Hàm lượng cardiolipin đặc biệt cao trong màng của vi khuẩn, ti thể và lục lạp.
Hình 1.1. Các nhóm chính của lipid màng
Lipid màng
Phospholipid glycolipid
glycerophospholipid sphingolipid
glycerol
Axit béo
Axit béo
PO
3-

4
alcol
sphingosin
Axit béo
PO
3-
4
cholin
sphingosin
Axit béo
Glucose hay
galactose
5
1.2.1. Glycerophospholipid (hay phosphoglycerid)
Glycerophospholipid là thành phần xuất hiện phổ biến nhất, là cấu tử cơ sở của
màng sinh chất, phần lớn glycerophospholipid được dẫn ra từ 1,2-diacylglycerol. Do có
đặc điểm cấu tạo vừa chứa nhóm kỵ nước (axit béo), vừa chứa nhóm ưa nước (gốc
phosphat, base nitơ, glycerin…) cho phép các glycerophospholipid tham gia cấu trúc
màng của tế bào và điều hòa các quá trình vận chuyển vật chất qua màng. Trong mô thần
kinh, tim, gan, trứng của động vật có xương sống và trong hạt của thực vật, hàm lượng
glycerophospholipid rất cao.
Glycerophospholipid chủ yếu bao gồm axit phosphatidic, phosphatidylcholin,
phosphatidylethanolamin, phosphatidylserin, phosphatidylinositol, phosphatidylglycerol.
Hình 1.2. Một số glycerolphospholipid
1.2.1.1. Axit phosphatidic
Thành phần cấu tạo
Axit phosphatidic là chất đầu trong sinh tổng hợp triacylglycerol và các glycerol
phospholipid khác chiếm 1-5 % tổng phospholipid của các tế bào lấy ra từ thực vật. Đây
là diacyl-glycerophospholipid đơn giản nhất và duy nhất với nhóm đầu là một
phosphomonoeste. Các phân tử có tính axit và mang điện tích âm, tức là nó là một lipid

anion. Axit phosphatidic được hình thành khi hai nhóm –OH tự do của glycerol este hóa
với axit béo, còn nhóm OH thứ ba với axit phosphoric
6
Sinh tổng hợp
Trong cơ thể axit phosphatidic được tổng hợp từ α-glycerophosphat tức là dạng
hoạt động của glycerol, xuất phát từ sự dị hóa glucose, bởi dẫn xuất acyl-CoA của axit
béo. Enzym acyltransferases là chất xúc tác đầu tiên acyl hóa ở vị trí sn-1 để tạo thành
axit lysophosphatidic (1-acyl-sn-glycerol-3-phosphat) và sau đó là vị trí sn-2 để tạo
thành axit phosphatidic.
Một con đường sinh tổng hợp thứ hai ở động vật là sử dụng chất đầu là
dihydroxyacetone phosphat (DHAP) và enzym peroxisomal, DHAP acyltransferase, sản
xuất acyl-DHAP. Chất trung gian này được chuyển thành axit lysophosphatidic trong
phản ứng NADPH phụ thuộc vào xúc tác bởi acyl-DHAP reductase, và lần lượt acyl hóa
để tạo thành axit phosphatidic. Con đường này đặc biệt quan trọng trong sinh tổng hợp
ete lipid.
Dưới một số điều kiện, axit phosphatidic có thể được tạo ra từ 1,2-diacyl-sn-
glycerols do tác động của kinase diacylglycerol. Enzym như vậy xuất hiện phổ biến
7
trong tự nhiên, mặc dù trong vi khuẩn và nấm men có cấu trúc khác với các enzym động
vật có vú.
Tuy nhiên, con đường quan trọng hơn về mặt định lượng là thông qua quá trình
thủy phân của các phospholipid khác, đặc biệt là phosphatidylcholin, bởi enzym
phospholipase D (hoặc enzym liên quan). Enzym như vậy có mặt trong hầu hết các loại
tế bào động vật và đặc biệt quan trọng trong thực vật. Hoạt động của các enzym động vật
được quy định bởi phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat liên kết với nó và là một yếu tố
cần thiết cùng với một số protein bao gồm protein kinase C.
Chức năng sinh học
Tuy axit phosphatidic tồn tại trong tế bào ở dạng tự do với hàm lượng rất thấp
nhưng là một sản phẩm trung gian quan trọng của quá trình sinh tổng hợp lipid trung
tính và các phosphoglyceride khác. Phosphoglyceride này hình thành khi gốc phosphat

của axit phosphatidic este hóa với một base nitơ (choline, ethanolamin, serin) hoặc với
một chất khác có chứa chức rượu tự do (inositol, glycerin,…)
8
1.2.1.2. Phosphatidylcholin (PC, lecithin)
Thành phần- cấu tạo
Phosphatidylcholin (lecithin) là phospholipid có nhiều nhất trong động vật và thực
vật, chiếm tới gần 50% tổng số phospholipid, vừa đóng vai trò chuyển hóa, vừa đóng vai
trò cấu tạo màng tế bào. Đặc biệt, nó chiếm một tỷ lệ rất cao ở màng ngoài của màng tế
bào. Phosphatidylcholin cũng là phospholipid chủ yếu trong huyết tương, là một phần
không thể thiếu của các lipoprotein, đặc biệt là HDL. Mặt khác, nó ít được tìm thấy
trong màng vi khuẩn, (10% các loài), không có trong một số vi khuẩn mẫu như
Escherichia coli và Bacillus subtilis.
Trong phosphatidylcholin gốc phosphat của axit phosphatidic este hóa với cholin.
Tất cả các axit béo phổ biến trong lipid trung tính đều có mặt trong phosphatidylcholin.
Trong mô động vật, phosphatidylcholin có xu hướng tồn tại chủ yếu dưới dạng
diacyl, ngoài ra cũng có thể có mặt một tỷ lệ nhỏ dạng alkylacyl và alkenylacyl (so với
phosphatidylethanolamin và phosphatidylserin). Phosphatidylcholin động vật có xu
hướng chứa tỷ lệ các axit arachidonic và docosahexaenoic thấp hơn các axit béo không
bão hòa C18 so với phosphatidylethanolamin. Các axit béo bão hòa thường ở vị trí sn-1,
trong khi các thành phần không bão hòa đa số tập trung ở vị trí sn-2. Thật vậy, axit
polyenoic C20 và C22 chỉ có trong vị trí sn-2. Bảng 1.2. liệt kê một số dữ liệu về tỷ lệ
các axit béo trong phosphatidylcholin
Có một số trường hợp ngoại lệ là phosphatidylcholin trong các mô hoặc cơ quan
chứa tỷ lệ tương đối cao hai phân tử bão hòa. Ví dụ, phosphatidylcholin ở phổi ở hầu hết
các loài động vật được nghiên cứu cho đến nay chiếm một tỷ lệ cao (50% hoặc nhiều
hơn) dipalmitoylphosphatidylcholin.
9
Bảng 1.2. Vị trí phân bố và tỷ lệ axit béo (mol %) trong phosphatidylcholine của một
vài bộ phận trong động vật
vị trí axit béo

loại 16:0 16:1 18:0 18:1 18:2 20:4 22:6
gan chuột [1]
sn-1 23 1 65 7 1 vết
sn-2 6 1 4 13 23 39 7
tim chuột [2]
sn-1 30 2 47 9 11 - -
sn-2 10 1 3 17 20 33 9
phổi chuột [3]
sn-1 72 4 15 7 3 - -
sn-2 54 7 2 12 11 10 1
huyết tương người [4]
sn-1 59 2 24 7 4 vết -
sn-2 3 1 1 26 32 18 5
Hồng cầu người [4]
sn-1 66 1 22 7 2 - -
sn-2 5 1 1 35 30 16 4
Não bò (chất xám) [5]
sn-1 38 5 32 21 1 - -
sn-2 33 4 trace 48 1 9 4
trứng gà [6]
sn-1 61 1 27 9 1 - -
sn-2 2 1 trace 52 33 7 4
1, Wood, R. and Harlow, R.D. Arch. Biochem. Biophys., 131, 495-501
(1969); 2, Kuksis, A. et al. J. Lipid Res., 10, 25-32 (1969); 3, Kuksis, A. et
al. Can. J. Physiol. Pharm., 46, 511-524 (1968); 4, Marai, L. and Kuksis,
A. J. Lipid Res., 10, 141-152 (1969); 5, Yabuuchi, H. and O'Brien, J.S. J.
Lipid Res., 9, 65-67 (1968); 6, Kuksis, A. and Marai, L. Lipids, 2, 217-224
(1967).
Sự phân bố vị trí của các axit béo trong phosphatidylcholin thực vật và men được
liệt kê trong bảng 1.3. Trong lá của cây Arabidopsis thaliana, axit béo bão hòa tập trung

10
ở vị trí sn-1, nhưng axit béo monoenoic được phân phối khoảng đều giữa hai vị trí, và có
lượng lớn di-và tri axit béo không bão hòa ở vị trí sn-2.
Bảng 1.3. Vị trí phân bố và tỷ lệ axit béo (mol %) trong phosphatidylcholin ở
thực vật và nấm men
vị trí axit béo
16:0 16:1 18:0 18:1 18:2 18:3
Arabidosis thaliana (lá) [1]
sn-1 42 4 5 23 26
sn-2 1 vết 5 47 47
Soybean 'lecithin' [2]
sn-1 24 9 14 47 4
sn-2 5 1 13 75 6
Lipomyces lipoferus [3]
sn-1 24 18 vết 37 16 4
sn-2 4 5 vết 39 31 19
1, Browse, J., Warwick, N., Somerville, C.R. and Slack, C.R. Biochem.
J., 235, 25-31 (1986).
2, Blank, M.L., Nutter, L.J. and Privett, O.S. Lipids, 1, 132-135 (1966).
3, Haley, J.E. and Jack, R.C. Lipids, 9, 679-681 (1974).
Sinh tổng hợp phosphatidylcholin
Có một số cơ chế sinh tổng hợp phosphatidylcholin ở động vật, thực vật và vi sinh
vật. Cholin là một chất dinh dưỡng thiết yếu, bản thân các bào động vật không tự tổng
hợp được. Nó phải được lấy từ nguồn thực phẩm hay do sự thoái hóa của lipid chứa
cholin, ví dụ như sản xuất bằng con đường thứ hai mô tả dưới đây.
Con đường 1: Sau khi đưa vào các tế bào, cholin ngay lập tức được phosphoryl
hóa bởi kinase cholin trong tế bào chất để tạo phosphocholin, sau đó phản ứng với
cytidine triphosphat (CTP) để tạo thành cytidine diphosphocholin. Enzym bao màng
CDP-choline: 1,2-diacylglycerol cholinephosphotransferase trong lưới nội chất xúc tác
phản ứng của các hợp chất mới với sn-1 ,2-diacylglycerol để tạo thành

phosphatidylcholin. Đây là con đường chính để tổng hợp phosphatidylcholin ở động vật
và thực vật, và nó tương tự như sinh tổng hợp phosphatidylethanolamin.
11
Phản ứng trên, cùng với cơ chế sinh tổng hợp phosphatidylethanolamin khác biệt
đáng kể so với sinh tổng hợp phosphatidylglyxerol, phosphatidylinositol và cardiolipin.
Cả hai sử dụng các nucleotid, nhưng với phosphatidylglyxerol, phosphatidylinositol và
cardiolipin, các nucleotid được liên kết trực tiếp với lipid trung gian bởi liên kết hóa trị, ví
dụ cytidine diphosphat diacylglycerol
Nguồn gốc của tiền tố sn-1,2-diacylglycerol, chìa khóa trung gian quan trọng
trong sự hình thành của phosphatidylethanolamin, phosphatidylserin, triacylglycerol là
axit phosphatidic. Trong trường hợp này, các enzym quan trọng là phosphatidic axit
photphat (hoặc 'phosphatidate phosphatase' hoặc 'lipid phosphat phosphatase' hoặc
'phosphatidate phosphohydrolase').
Enzym này cũng rất quan trọng trong sự sản sinh diacylglycerol, một chất trung
gian thiết yếu trong sinh tổng hợp triacylglycerol và phosphatidylethanolamin. Nấm men
chứa hai enzym Mg
2+
phụ thuộc (PAP1) và Mg
2+
độc lập (PAP2). Ở động vật có vú,
phần lớn các phosphatase axit phosphatidic hoạt động nằm trong ba protein tế bào chất
cùng loại, được gọi là lipins-1, -2, -3. Lipin-1 được tìm thấy chủ yếu trong các mô mỡ,
trong khi lipin-2 có mặt chủ yếu ở gan.
Con đường thứ hai: cho sinh tổng hợp phosphatidylcholin liên quan đến metyl
hóa tuần tự phosphatidylethanolamin, với S-adenosylmethionin (nguồn sản sinh các
nhóm mehyl), mono- và dimetyl-phosphatidylethanolamin là trung gian và được xúc tác
bởi các enzym phosphatidylethanolamin N-methyltransferase. Một đơn enzym (~ 20
kDa) xúc tác cho cả ba phản ứng nằm chủ yếu ở lưới nội chất. Đây là một con đường
chủ yếu trong gan, nhưng không phải trong các mô động vật khác hoặc nói chung trong
12

sinh vật bậc cao. Nó có thể là con đường chính để phosphatidylcholin trong những loài
vi khuẩn sản xuất lipid này và trong nấm men, nhưng nó không xuất hiện ở thực vật bậc
cao
Con đường trong gan này là đặc biệt quan trọng khi thiếu cholin trong chế độ ăn.
Sinh tổng hợp phosphatidylcholin của cả hai con đường trong gan là cần thiết cho sự tiết
bình thường của lipoprotein trong huyết tương (VLDL và HDL), và nó có liên quan đến
một số điều kiện sinh lý của con người. Một sản phẩm của sinh tổng hợp
phosphatidylcholin từ phosphatidylethanolamin là việc chuyển đổi S-adenosylmethionin
thành S-adenosylhomocystein, chất này thủy phân ở gan cho adenosin và homocystein.
Nếu tỉ lệ homocystein trong huyết tương cao là một yếu tố gây nguy cơ bệnh tim mạch
và nhồi máu cơ tim.
Con đường thứ ba cho sinh tổng hợp phosphatidylcholin đã được tìm thấy đầu
tiên trong một loài vi khuẩn cộng sinh với thực vật (Sinorhizobium meliloti). Trong
trường hợp này, các lipid được hình thành trong một giai đoạn thông qua ngưng tụ trực
tiếp của cholin với CDP-diacylglycerol, và cytidine monophosphat (CMP) được hình
thành như một sản phẩm phụ; các cholin xuất phát từ cây chủ.

13
Chức năng sinh học của phosphatidylcholin
Phosphatidylcholin là một thành phần quan trọng trong màng tế bào (cell
membrane). Phosphatidylcholin cũng là thành phần chính tuần hoàn trong huyết tương
(plasma) và là thành phần không thể thiếu của lipoprotein nhất là high density lipoprotein
(HDL). Phosphatidylcholin có trong thành phần thức ăn hàng ngày chúng ta ăn vào.
Phosphatidylcholin là thành phần chính của màng tế bào (cell membrane) và chất
hoạt dịch của phổi (pulmonary surfactant).
Axit béo cần thiết tăng cường hệ miễn dịch (immune system) và cũng giúp sửa
chữa những tổn thương của tế bào. Nhóm cholin trong phosphatidylcholin có vai trò trong
sự trao đổi chất thích hợp của chất béo. Chúng làm cho chất béo di chuyển ra và vào tế
bào dễ dàng. Cholin có vai trò chính trong chuyển hóa mỡ ở gan.
Phosphatidylcholin làm tăng tính tan của cholesterol vì vậy giúp làm giảm khả

năng gây xơ vữa động mạch (atherosclerosis) của cholesterol. Phosphatidylcholin giúp
làm giảm cholesterol, giảm cholesterol lắng đọng ở các mô và ức chế sự kết tụ tiểu cầu
(platelet aggregation).
Phosphatidylcholin là chất được sử dụng để tạo một chất dẫn truyền thần kinh là
acetylcholin. Vì vậy phosphatidylcholin có thể sử dụng để kiểm soát hay điều trị các bệnh
về não như: mất trí nhớ (memory loss), lo lắng (anxiety), bệnh Alzheimer (Alzheimer’s
disease). Ngoài ra phosphatidylcholin cũng được sử dụng để chữa các bệnh như viêm gan
(hepatitis), bệnh chàm (eczema), các bệnh về túi mật (gallbladder).
1.2.1.3. Phosphatidylserin (PS)
Thành phần- cấu tạo
Phosphatidylserin hay 1,2-diacyl-sn-glycero-3-phospho-L-serin được phân bố rộng
rãi trong động vật, thực vật và vi sinh vật, (<10% tổng số phospholipid), hàm lượng lớn
nhất là myelin trong mô não. Trong màng tế bào và lưới nội chất nó chiếm 10 đến 20%
tổng phospholipid của tế bào.
14
Phosphatidylserin là axit (anion) phospholipid với ba nhóm có thể tạo ion là
phosphat, nhóm amin và nhóm cacboxyl. Như axit lipid khác, nó tồn tại trong tự nhiên ở
dạng muối, nhưng nó có xu hướng tạo chelate canxi thông qua các nguyên tử oxy chứa
điện tích của cacboxyl và phosphat, thay đổi cấu tạo đầu phân cực. Sự tương tác này có
thể liên quan đáng kể đến chức năng sinh học của phosphatidylserin, đặc biệt là trong
việc hình thành xương ví dụ
Trong tế bào động vật, thành phần axit béo của phosphatidylserin thay đổi theo
từng mô, nhưng không giống với các tiền chất phospholipid, hoặc do sử dụng có chọn
lọc các phân tử loài cụ thể cho sinh tổng hợp hoặc do tái lập mô hình của lipid qua phản
ứng deacylation-reacylation với lysophosphatidylserine như một trung gian. Trong huyết
tương người, 1-Stearoyl-2-oleoyl và 1-Stearoyl-2-arachidonoyl loài chiếm ưu thế, nhưng
trong não (đặc biệt là chất xám), võng mạc và nhiều mô khác loài 1-Stearoyl-2-
docosahexaenoyl rất phong phú. Trên thực tế, tỷ lệ axit béo n-3 đến n-6 trong
phosphatidylserin ở não cao hơn nhiều so với hầu hết chất béo khác. Sự phân bố vị trí
của các axit béo trong phosphatidylserin từ gan chuột và não bò được liệt kê trong bảng

1.4. Như với hầu hết các phospholipid, axit béo bão hòa tập trung ở vị trí sn-1 và không
bão hòa ở vị trí sn-2.
Nói chung, phosphatidylserin tập trung cao nhất trong màng sinh chất và cơ quan
nội bào, nhưng rất thấp trong ty thể. Vì nó nằm hoàn toàn trên bề mặt lớp đơn bên trong
của màng tế bào và nó là anion phospholipid nhiều nhất, nó đóng góp lớn nhất cho hiệu
ứng bề mặt trong màng tế bào liên quan đến các tương tác tĩnh điện.
15
Bảng 1.4. Vị trí phân bố của axit béo trong phosphatidylserin ở một số bộ phận
động vật
vị trí Axit béo
16:0 18:0 18:1 18:2 20:4 22:6
gan chuột [1]
sn-1 5 93 1
sn-2 6 29 8 4 32 19
não bò [2]
sn-1 3 81 13
sn-2 2 1 25 vết 1 60
1. Wood, R. and Harlow, R.D. Arch. Biochem. Biophys., 135,
272-281 (1969).
2. Yabuuchi, H. and O'Brien, J.S. J. Lipid Res., 9, 65-67 (1968).
Sinh tổng hợp
L-Serin là một axit amin thiết yếu được tổng hợp phần lớn bởi hầu hết các sinh vật.
Ở động vật, nó được sản xuất gần như trong tất cả các loại tế bào, mặc dù trong não nó
được tổng hợp bởi tế bào hình sao mà không phải bằng tế bào thần kinh, tế bào thần kinh
phải được cung cấp axit amin này cho sinh tổng hợp của phosphatidylserin. Trong vi
khuẩn và các sinh vật prokaryote khác, phosphatidylserin được tổng hợp bởi một cơ chế
so sánh với các phospholipid khác, tức là phản ứng của L-serin với CDP-diacylglycerol
Nhiều phosphatidylserin hình thành được decacboxyl hóa để tạo thành
phosphatidylethanolamin, có thể là con đường chính trong vi khuẩn. Như
phosphatidylcholin trong men được sản xuất thông qua methyl hóa

phosphatidylethanolamin, phosphatidylserin là phospholipid tiền thân chính trong những
sinh vật này.
Ngược lại trong các mô động vật, có hai con đường tạo thành phosphatidylserin
liên quan đến các enzym khác nhau (PS synthase I và II). Phosphatidylserin được tổng
hợp trong lưới nội chất của tế bào, hoặc màng ty thể liên quan. Các phản ứng liên quan
đến việc trao đổi L-serin với phosphatidylcholin, xúc tác bởi PS synthase I, hoặc với
phosphatidylethanolamin, xúc tác bởi PS synthase II. Sau đó lipid mới được vận chuyển
đến các ty lạp thể, nơi nó được decacboxyl hóa tạo thành phosphatidylethanolamin bởi
16
một decarboxylase cụ thể. Sau này có thể trở lại mạng lưới nội chất, nơi nó có thể được
chuyển đổi trở lại phosphatidylserin do tác động của PS synthase II.
Chức năng sinh học
Theo các nghiên cứu ở cấp độ phân tử thì phosphatidylserine đóng vai trò là một
hoạt chất cấu trúc nên phần màng trong cùng của các tế bào thần kinh, lớp màng chịu
trách nhiệm quan trọng trong việc tiếp nhận các thông tin truyền tải giữa các nơron thần
kinh
Phosphatidylserin có tác dụng bảo vệ, chống lại stress, giảm hoạt động của các
cortisol (yếu tố gây căng thẳng do quá trình dị hóa của các hóc môn); Thúc đẩy chức năng
của não bằng cách giúp duy trì lưu động màng tế bào thần kinh (tăng khả năng tiếp xúc và
truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh), giúp tăng khả năng nhận thức, tinh thần, sự tập
trung và thời gian phản ứng.
1.2.1.4. Phosphatidylethanolamin (PE, cephalin)
Thành phần-cấu tạo
Cùng với phosphatidylserin thì phosphatidylethanolamin là những
phosphoglycerid phổ biến. Với sự tham gia của S-adenosylmethionin (dạng hoạt động của
methionin) phosphatidylethanolamin có thể được methyl hóa thành phosphatidylcholin,
còn phosphatidylserin nhờ enzym đặc hiệu có thể bị decacboxyl hóa thành
phosphatidylethanolamin
17
Trong mô động vật, phosphatidylethanolamin có xu hướng tồn tại dạng diacyl,

alkylacyl và alkenylacyl. 70% phosphatidylethanolamin trong một số loại tế bào như tế
bào thần kinh và tế bào ung thư có thể có một mối liên kết ether.
Nói chung, phosphatidylethanolamin động vật có xu hướng chứa tỷ lệ cao axit
arachidonic và docosahexaenoic hơn phospholipid khác như phosphatidylcholin. Các
thành phần không bão hòa này tập trung ở vị trí sn-2 và axit béo bão hòa tập trung nhiều
nhất ở vị trí sn-1 (Bảng 1.5).
Bảng 1.5. Vị trí phân bố của axit béo trong phosphatidylethanolamin ở một số
bộ phận động vật
Vị trí
axit béo
14:0 16:0 18:0 18:1 18:2 20:4 22:6
Gan chuột [1]
sn-1 25 65 8
sn-2 2 11 8 8 10 46 13
Trứng gà [2]
sn-1 32 59 7 1
sn-2 1 1 25 22 29 12
1, Wood, R. and Harlow, R.D., Arch. Biochem. Biophys., 131,
495-501 (1969).
2, Holub, B.J. and Kuksis, A. Lipids, 4, 466-472 (1969).
Ở thực vật Arabidopsis thaliana, axit béo bão hòa cũng tập trung ở vị trí sn-1, và
có các di, tri- axit béo không bão hòa chiếm ưu thế ở vị trí sn-2. (bảng 1.6)
Bảng 1.6. Vị trí phân bố của axit béo trong phosphatidylethanolamin trong thực
vật
vị trí axit béo
16:0 16:1 18:0 18:1 18:2 18:3
Arabidopsis thaliana
sn-1 58 vết 4 5 15 18
sn-2 vết vết vết 2 60 38
Lipoferus lipoferus

sn-1 29 18 4 28 13 6
18
sn-2 23 15 3 34 17 6
1, Browse, J., Warwick, N., Somerville, C.R. and Slack, C.R. Biochem.
J., 235, 25-31 (1986).
2, Haley, J.E. and Jack, R.C. Lipids, 9, 679-681 (1974).
Sinh tổng hợp
Ethanolamin thu được bằng cách khử cacboxyl của serin ở thực vật, động vật và
trong hầu hết nguồn thực phẩm (một số lượng nhỏ từ dị hóa sphingolipid qua
sphingosine-1-phosphat). Bước đầu tiên trong sinh tổng hợp phosphatidylethanolamin là
phosphoryl hóa ethanolamin nhờ enzym cytosolic kinase ethanolamin, tiếp theo là phản
ứng của sản phẩm với cytidin triphosphat (CTP) để tạo thành cytidin
diphosphoethanolamin. Trong bước cuối cùng, một enzym màng gắn trong lưới nội chất
CDP-ethanolamine: ethanolaminephosphotransferase diacylglycerol, xúc tác các phản
ứng của các hợp chất mới với diacylglycerol để tạo thành phosphatidylethanolamin. Tiền
thân diacylglycerol được hình thành từ axit phosphatidic thông qua các tác động của axit
phosphatidic phosphohydrolase enzym
Chức năng sinh học
Phosphatidylethanolamin là tiền chất để tổng hợp N-acyl-phosphatidylethanolamin
và từ đó sinh ra các anandamid (N-arachidonoylethanolamin), và nó cung cấp
ethanolamin phosphat trong sự tổng hợp các neo glycosylphosphatidylinositol đính kèm
nhiều protein truyền tín hiệu với bề mặt của màng tế bào. Ở vi khuẩn, nó có chức năng
tương tự như trong sinh tổng hợp lipid A và lipopolysaccharides khác. Nó cũng là chất
nền cho enzym phosphatidylethanolamin N-methyltransferase ở gan, cung cấp khoảng
một phần ba phosphatidylcholin trong gan.
19
1.2.1.5. Phosphatidylinosid
Thành phần-cấu tạo
Phosphatidylinosid chứa rượu vòng inositol (hexahydroxycyclohexan).Các nhóm
hóa trị OH có thể định vị ở xích đạo hoặc quanh trục, cho phép hình thành 9 dạng đồng

phân khác nhau. Những nhóm OH này thường được este hóa với axit phosphoric tạo ra
diphosphoinositid, triphosphoinositid và các dẫn xuất bậc cao hơn.
Phosphatidylinositol là một lipid quan trọng, thành phần quan trọng của màng và
tham gia vào quá trình trao đổi chất cần thiết trong tất cả các loài thực vật và động vật
thông qua một số chất chuyển hóa. Trong hầu hết các sinh vật, các hình thức lập thể của
cuối cùng là myo-D-inositol (với một hydroxyl trục ở vị trí 2 với xích đạo còn lại), mặc
dù các hình thức khác (scyllo và Chiro-) đã được tìm thấy trong thực vật. Hợp chất 2-1-
arachidonoyl stearoyl, có tầm quan trọng sinh học đáng kể ở động vật
Phosphatidylinositol đặc biệt phong phú trong mô não, thể lên đến 10% các
phospholipid, nó cũng có mặt trong tất cả các mô và các loại tế bào, nhưng ít hơn
phosphatidylcholin, phosphatidylethanolamin và phosphatidylserin. Trong gan chuột, nó
lên tới 1,7 micromol /g .
Thành phần axit béo của phosphatidylinositol khá đặc biệt (Bảng 1.7). Trong mô
động vật, tất cả các axit stearic được liên kết với vị trí sn-1 và tất cả các axit arachidonic ở
vị trí sn-2, và 78% tổng số lipid có thể bao gồm các dạng phân tử đơn sn-1-Stearoyl-sn-2-
arachidonoyl –glycerophosphorylinositol. Mặc dù dạng 1-alkyl và alkenyl-
phosphatidylinositol được biết đến, chúng có xu hướng ít hơn nhiều so với các dạng
diacyl. Trong phosphatidylinositol thực vật, axit palmitic là axit béo bão hòa chính trong
khi axit linoleic và linolenic là những thành phần không bão hòa chính. Một lần nữa, phần
lớn các axit béo bão hòa ở vị trí sn-1 và không bão hòa trong vị trí sn-2.
Bảng 1.7. Thành phần axit béo trong phosphatidylinositol (wt %) ở một số động vật và
thực vật
bộ phận axit béo
16:0 18:0 18:1 18:2 18:3 20:3 20:4 22:3 22:5 22:6
20
tim bò [1] 8 40 14 1 1 1 31 1 1 2
tim bò [2] 5 32 12 6 1 7 23 4 3 5
gan chuột[3] 5 49 2 2 4 35 1
Arabidopsis
thaliana [4]

48 3 2 24 24
[1] = Thompson, W. and MacDonald, G., Eur. J. Biochem., 65, 107-111 (1976).
[2] = Thompson, W. and MacDonald, G., J. Biol. Chem., 250, 6779-6785 (1975).
[3] = Wood, R. and Harlow, R.D. Arch. Biochem. Biophys., 135, 272-281 (1969).
[4] = Browse, J., Warwick, N., Somerville, C.R. and Slack, C.R. Biochem. J., 235,
25-31 (1986).
Sinh tổng hợp
Như với phosphatidylglyxerol (cardiolipin), phosphatidylinositol được hình thành
từ tiền chất cytidin diphosphat diacylglycerol phản ứng với inositol, xúc tác bởi enzym
CDP-diacylglycerol inositol phosphatidyltransferase ('phosphatidylinositol synthase'); các
sản phẩm khác của phản ứng là cytidin monophosphat (CMP). Các enzym chủ yếu nằm ở
lưới nội chất, mặc dù nó cũng có thể xảy ra trong các màng tế bào trong nấm men, và gần
như hoàn toàn ở phía bên trong chất dịch bào
Cơ chế cơ bản cho sinh tổng hợp phosphatidylinositol và phosphatidylglyxerol đôi
khi được gọi là điểm nhánh trong tổng hợp phospholipid, như phosphatidylcholin và
phosphatidylethanolamin được sản xuất bởi con đường hơi khác nhau.
21
Trong mô động vật, phosphatidylinositol là nguồn cung cấp chính axit arachidonic
cần thiết cho sinh tổng hợp các eicosanoid, bao gồm cả prostaglandin, thông qua hoạt
động của enzym phospholipase A2, trong đó cung cấp các axit béo từ vị trí sn-2.
Chức năng sinh học
Phosphatidylinositol là tiền chất tạo tín hiệu thông tin nội bào.
- Phosphatidylinositol và các dẫn xuất phosphoryl hóa của nó là thành phần màng tế bào
chất (ở tế bào Eukaryote).
- Là tiền chất tạo tín hiệu thông tin nội bào theo cơ chế:
+ Khi tín hiệu ngoại bào (thường là hormone) gắn lên thu thể đặc hiệu của màng
nguyên sinh chất sẽ kích thích enzym phospholipase đặc hiệu cắt phosphatidylinositol-
4,5-bisphosphat thành inositol-1,4,5-triphosphat và diacylglycerol.
+ Inositol- 1,4,5- triphosphat sẽ kích thích giải phóng Ca
+2

hoạt hóa các enzym phụ
thuộc Ca
+2
trong đó có protein kinase
1.2.1.6. Phosphatidylglycerin và diphosphatidylglycerin (cardiolipin)
Thành phần-cấu tạo
Hai loại này chứa thêm các phân tử glycerin liên kết thông qua gốc phosphat
Cardiolipin là tên thường gọi của lipid 'diphosphatidylglycerol' hay chính xác hơn
là 1,3-bis (sn-3'-phosphatidyl) -sn-glycerol. Phospholipid này bản chất là một cấu trúc
dimeric, có bốn nhóm acyl và mang hai điện tích âm.
22
Nó chỉ xuất hiện trong một số màng của vi khuẩn (màng bào tương và
hydrogenosomes) và ty thể của sinh vật nhân chuẩn (trong ty thể của tất cả các mô động
vật). Ví dụ, nó chiếm khoảng 10% các phospholipid của cơ tim, trâu, bò và 20% của các
phospholipid của màng ty thể trong cơ quan này.
Trong hầu hết các mô động vật và thực vật bậc cao, cardiolipin hầu như chỉ chứa
axit béo có 18 cacbon, và 80% trong số này thường là axit linoleic (18: 2 (n-6)). Ngoại trừ
cardiolipin trong tinh hoàn động vật thì axit palmitic là chủ yếu, trong não có chứa các
axit béo hơn bao gồm arachidonic và axit docosahexaenoic. Axit béo trong cardiolipin
của nấm men chủ yếu là 16: 1 và 18: 1, trong khi lipid của vi khuẩn như Escherichia coli
có chứa các axit béo bão hòa và monoenoic từ 14 đến 18 nguyên tử cacbon. Trong một số
loài sinh vật biển, cardiolipin chỉ chứa docosa- hoặc axit tetracosahexaenoic (22: 6 hoặc
24: 6).
Bảng 1.8. Các loại phân tử axit béo chính trong cardiolipin của động vật có vú
nguồn Các loại phân tử (Mol%)
axit béo 1A axit béo 2A axit béo 1B axit béo 2B
Tim bò
18:2 18:2 18:2 18:2 48
18:3 18:2 18:2 18:2
21

18:2 18:3 18:2 18:2
18:2 18:2 18:2 18:3
18:2 18:2 18:3 18:2
23
18:2 18:1 18:2 18:2 15
18:2 18:2 18:2 18:1
gan chuột
18:2 18:2 18:2 18:2 57
18:2 18:1 18:2 18:2
35
18:2 18:2 18:2 18:1
Schlame, M., Brody,S. and Hostetler, K.Y. Eur. J. Biochem., 212, 727-735
(1993).
Sinh tổng hợp
Con đường sinh tổng hợp tạo thành cardiolipin tương tự như của một số
phospholipid khác ở chỗ nó đi qua trung gian là axit phosphatidic và sau đó là cytidine
diphosphat diacylglycerol. Tuy nhiên, bước cuối cùng là bước phân biệt sinh vật nhân
chuẩn với sinh vật nhân sơ.
Trong sinh vật nhân sơ như vi khuẩn, diphosphatidylglycerol synthase xúc tác
chuyển một nửa phosphatidyl của một phosphatidylglyxerol vào nhóm 3'-hydroxyl tự do
của phosphatidylglyxerol khác, với việc loại bỏ một phân tử glycerol, thông qua hoạt
động của hai enzim liên quan đến cấu trúc, đó là một phần của phospholipase D
Một cơ chế thứ hai đã được tìm thấy trong vi khuẩn Escherichia coli trong đó
cardiolipin được hình thành bởi sự ngưng tụ của phosphatidylglyxerol và
phosphatidylethanolamine và loại bỏ ethanolamin.
Với sinh vật nhân chuẩn (nấm men, thực vật và động vật), bước đầu tiên trong
trong sinh tổng hợp cardiolipin là sự hình thành của phosphatidylglycerolphosphat, một
chất trung gian quan trọng trong sinh tổng hợp các phosphatidylglyxerol. Cardiolipin
synthase (hoặc diphosphatidylglycerol, một transferase phosphatidyl), liên kết với
24

cytidine diphosphat diacylglycerol, loại bỏ cytidine monophosphat (CMP) tạo thành
cardiolipin.
Chức năng sinh học
Cardiolipin là một thành phần quan trọng của màng trong ty thể, cần thiết cho các
chức năng tối ưu của nhiều enzym có liên quan đến chuyển hóa năng lượng của ty thể.
Các kháng thể kháng cardiolipin có thể được phát hiện trong hội chứng kháng
phospholipid như chứng huyết khối động mạch và tĩnh mạch, chứng giảm tiểu cầu, nhồi
máu cơ tim, sảy thai lặp lại và các biến chứng thần kinh, cũng như ở một số bệnh nhân bị
bệnh lupus ban đỏ hệ thống
1.2.2. Sphingolipid
Sphingolipid là một loại lipid phức tạp trong đó axit béo được liên kết với phân tử
sphingoid thông qua liên kết amide. Hay nói cách khác sphingolipid là este của
aminoancol sphingosin và axit béo
Sphingolipid bao gồm 3 nhóm là sphingomyelin, glycolipid trung tính và gangliosid.
Trong tiểu luận này chúng ta chỉ tìm hiểu về sphingomyelin
25