Biochimica

Lipidi: classificazione, metabolismo e funzioni

I lipidi sono una classe di biomolecole che svolgono ruoli fondamentali nell'organismo, distinguendosi per le loro funzioni di riserva energetica (trigliceridi), strutturale (fosfolipidi e steroli nelle membrane cellulari) e regolatrice (ormoni, vitamine e cofattori).

1. Classificazione e struttura dei lipidi

I lipidi si dividono in due categorie principali basate sulla presenza o meno di acidi grassi:

Acidi grassi

Sono molecole composte da un gruppo carbossilico (-COOH) e una lunga coda idrocarburica idrofobica (da 4 a 30 atomi di carbonio). Si distinguono in saturi (solo legami semplici, solidi a temperatura ambiente come il burro) e insaturi (presentano doppi legami C=C che creano ripiegamenti, rendendoli liquidi come l'olio). Nei sistemi biologici prevale l'isomeria cis, dove i gruppi sono localizzati dalla stessa parte del doppio legame.

Lipidi complessi (saponificabili)

Contengono acidi grassi legati covalentemente.

Trigliceridi (triacilgliceroli): Formati da una molecola di glicerolo e tre acidi grassi uniti da legami estere. Costituiscono l'80% del peso degli adipociti e sono la principale riserva energetica.

Glicerofosfolipidi: Composti da glicerolo, due acidi grassi, un gruppo fosfato e un gruppo polare (come colina o serina). Sono molecole anfipatiche con una testa idrofila e code idrofobe, essenziali per il doppio strato delle membrane.

Sfingolipidi: Utilizzano la sfingosina invece del glicerolo. Includono la sfingomielina (nella guaina mielinica dei nervi) e i glicolipidi (cerebrosidi e gangliosidi), importanti nel tessuto nervoso e nella specificità dei gruppi sanguigni.

Lipidi semplici (non saponificabili)

Non contengono acidi grassi nella struttura fondamentale.

Terpeni: Derivano dall'isoprene; includono oli essenziali e precursori di vitamine liposolubili (A, E, K).

Steroidi: Caratterizzati dal nucleo tetraciclico del ciclopentanoperidrofenantrene. Il più importante è il colesterolo, che modula la fluidità delle membrane ed è precursore di ormoni steroidei (testosterone, cortisolo), vitamina D e acidi biliari.

2. Derivati dei lipidi: vitamine ed eicosanoidi

Vitamine liposolubili

La Vitamina A (vista e protezione epiteli), la Vitamina D (omeostasi del calcio e salute ossea), la Vitamina E (antiossidante di membrana) e la Vitamina K (coagulazione del sangue) derivano strutturalmente dai lipidi.

Eicosanoidi

Derivati dall'acido arachidonico (20 atomi di carbonio), agiscono come ormoni locali. Comprendono prostaglandine (infiammazione), prostacicline (anti-trombotiche), trombossani (coagulazione) e leucotrieni (reazioni allergiche).

3. Digestione e trasporto dei lipidi

Essendo idrofobi, i lipidi richiedono processi specifici per essere assimilati e trasportati nel sangue acquoso:

Digestione

Inizia parzialmente con le lipasi linguale e gastrica, ma avviene principalmente nel duodeno. Qui, i sali biliari emulsionano i grassi, permettendo alla lipasi pancreatica di scindere i trigliceridi in acidi grassi e monoacilgliceroli. Si formano micelle miste che facilitano l'assorbimento nei villi intestinali.

Assorbimento

Negli enterociti, i lipidi vengono riesterificati e impacchettati in chilomicroni, che entrano nel sistema linfatico e poi nel sangue.

Trasporto (lipoproteine)

Strutture sferiche con un nucleo idrofobo e un guscio idrofilo.

• Chilomicroni: Trasportano i grassi alimentari (via esogena).
• VLDL: Trasportano trigliceridi sintetizzati dal fegato (via endogena).
• LDL ("Colesterolo cattivo"): Portano il colesterolo ai tessuti periferici; l'eccesso favorisce le placche arteriose.
• HDL ("Colesterolo buono"): Rimuovono il colesterolo dai tessuti per riportarlo al fegato (trasporto inverso).

4. Metabolismo energetico (catabolismo)

β-ossidazione

Avviene nella matrice mitocondriale. Gli acidi grassi vengono attivati nel citosol ad Acil-CoA (consumando ATP) e trasportati nel mitocondrio tramite il sistema della carnitina. Il processo consiste in cicli di 4 reazioni che distaccano unità di Acetil-CoA, producendo anche NADH e FADH2. L'ossidazione dell'acido palmitico (C16) produce una resa netta di 106 ATP.

Corpi chetonici

In condizioni di digiuno prolungato o diabete, il fegato produce acetoacetato, 3-idrossibutirrato e acetone dall'eccesso di Acetil-CoA che non può entrare nel ciclo di Krebs per mancanza di ossalacetato. Sono una fonte energetica vitale per cuore e cervello in assenza di glucosio.

5. Biosintesi (anabolismo)

Lipogenesi

La sintesi degli acidi grassi avviene nel citosol (principalmente fegato e tessuto adiposo) partendo dall'Acetil-CoA in condizioni di eccesso energetico. Poiché l'Acetil-CoA è prodotto nel mitocondrio, deve uscire nel citosol sotto forma di citrato. Il complesso Acido Grasso Sintasi costruisce la catena utilizzando Malonil-CoA (formato con biotina e ATP) e NADPH come potere riducente.

Sintesi del colesterolo

Avviene nel reticolo endoplasmatico liscio (REL) delle cellule epatiche