Lipidi

LIPIDI

CARATTERISTICHE GENERALI

I lipidi sono macromolecole caratterizzate dalla scarsa solubilità in acqua, che tendono a

interagire tra loro formando strutture complesse. Questa definizione raggruppa molecole molto

natura idrofoba.

diverse tra loro, ma con caratteristiche comuni legate alla loro

CLASSIFICAZIONE DEI LIPIDI

I lipidi si possono classificare in diversi modi. In genere, si riconoscono 5 categorie di lipidi.

Trigliceridi -

1. Funzione principalmente di riserva energetica.

Lipidi di membrana -

2. Componenti strutturali fondamentali delle membrane cellulari.

Comprendono fosfogliceridi e sfingolipidi.

Steroidi -

3. Molecole con una struttura tetraciclica caratteristica, come il colesterolo e gli

ormoni steroidei.

Isoprenoidi -

4. Derivano dall’isoprene e comprendono molecole come vitamine liposolubili (A,

D, E, K) e carotenoidi.

Eicosanoidi -

5. Derivati da un acido grasso a 20 atomi di carbonio, coinvolte nella segnalazione

cellulare e nei processi infiammatori.

TRIGLICERIDI lipidi di riserva tessuto adiposo.

I trigliceridi sono i e costituiscono la componente principale del

una molecola di glicerolo tre molecole di

A livello chimico, sono formati da a cui sono legate

acidi grassi, che sono acidi carbossilici a lunga catena. Le molecole sono legate tra loro tramite

legami estere, che si formano tra un alcol e un acido carbossilico con perdita di una molecola

d’acqua. monogliceride;

Con il glicerolo e una sola catena di acido grasso si ottiene un aggiungendo le

trigliceridi.

altre due catene si ottengono i

I trigliceridi si differenziano tra loro in base agli acidi grassi legati, che possono essere:

• Saturi: non possiedono doppi legami nella molecola;

• Insaturi: possiedono uno o più doppi legami nella molecola.

La denominazione degli acidi grassi può essere fatta con una nomenclatura comune o con una

nomenclatura più precisa che utilizza due numeri:

• numero di atomi di carbonio

Il primo numero indica il della catena;

• numero di doppi legami

Il secondo numero indica il presenti.

- 16:0 palmitico

corrisponde all’acido (acido esadecanoico);

- 18:0 stearico

corrisponde all’acido (acido ottadecanoico).

acidi grassi insaturi

Gli possono esistere in configurazione cis o trans, ma a livello biologico è

forma cis.

predominante la oleico, 18:1 omega-9,

L’acido grasso insaturo più comune è l’acido chiamato dove “omega”

indica che il conteggio dei doppi legami parte dalla fine della catena (al contrario della

“nomenclatura n”, che parte dal gruppo carbossilico).

Nota - Il doppio legame impedisce la rotazione libera della molecola: se è in configurazione cis, la

coda della molecola si piega inevitabilmente; se è trans, la molecola rimane lineare. Questa

curvatura è biologicamente utile perché aumenta la fluidità e la funzionalità dei lipidi e delle

membrane cellulari.

acidi grassi polinsaturi, →

Esistono anche che possiedono più doppi legami Tra due doppi

CH₂

legami si interpone generalmente un gruppo (gruppo metilenico).

Alcuni esempi importanti sono:

• Acido linoleico (18:2 omega-6): doppi legami separati da un gruppo metilenico;

• Acido linolenico (18:3 omega-3);

• Acido arachidonico (20:4 omega-6), ottenibile a partire dall’acido linoleico.

Nota - L’essere umano non è in grado di produrre gli acidi linoleico e linolenico, che quindi vanno

assunti con l’alimentazione. numero pari di atomi di carbonio

Gli acidi grassi sono quasi sempre formati da un e nel

metabolismo vengono rimossi due carboni alla volta, mantenendo sempre un numero pari.

fondamentalmente non polare,

La molecola di trigliceride è relativamente grande e quindi tende

ad aggregarsi in ambiente acquoso. L’intensità delle interazioni idrofobiche dipende dal grado di

insaturazione degli acidi grassi.

• Acidi grassi insaturi: la piegatura della coda riduce l’aggregazione; sono generalmente liquidi a

temperatura ambiente (es. oli);

• Acidi grassi saturi: si aggregano più facilmente; sono solidi a temperatura ambiente (es. burro).

fornire energia,

La funzione principale dei trigliceridi è ottenuta principalmente attraverso

l’ossidazione di monosaccaridi e acidi grassi. Gli acidi grassi rappresentano la forma energetica

più efficiente, perché la loro ossidazione è più semplice rispetto a quella dei carboidrati.

CERE esteri di acidi grassi con alcoli a lunga catena.

Le cere sono

• api, meccanismo di deposito;

Nelle le cere servono come

• costruire strutture

Nell’uomo, le cere vengono utilizzate principalmente per (per esempio

rivestimenti protettivi o prodotti cosmetici).

LIPIDI DI MEMBRANA molecole apolari

I lipidi di membrana sono e comprendono un gran numero di tipi diversi. Tra

questi troviamo glicerofosfolipidi, gliceroglicolipidi, sfingofosfolipidi e sfingoglicolipidi.

Glicerofosfolipidi (fosfogliceridi)

fosforo,

I glicerofosfolipidi contengono che appartiene al gruppo V della tavola periodica.

ossiacidi,

Combinando azoto o fosforo con ossigeno e acqua si formano degli tra cui acido

nitrico (HNO₃), acido metafosforico (HPO₃) e acido ortofosforico (H₃PO₄).

• HNO₃ ha due principali forme di risonanza: l’azoto forma un legame dativo con un ossigeno e

un doppio legame con l’altro. È possibile anche un legame ionico tra azoto e ossigeno se a

quest’ultimo viene donato un elettrone.

• H₃PO₄ è più stabile, perché non presenta doppi legami veri; la struttura viene spesso

rappresentata con un doppio legame per analogia ai gruppi carbonilici. Durante le reazioni

chimiche, il fosforo può formare composti di transizione a cinque legami seguiti da eliminazioni.

L’acido ortofosforico (H₃PO₄) è un acido poliprotico e può dissociarsi tre volte:

• Prima dissociazione →

(H₃PO₄ H₂PO₄⁻ + H ) pK ≈ 2.12 praticamente sempre dissociato;

⇌ ⇾

+ diidrogenofosfato.

H₃PO₄ è quasi assente. La molecola formata è nota come

• Seconda dissociazione →

(H₂PO₄⁻ HPO₄²⁻+ H ) pK ≈ 7.21 forme dissociate e indissociate

⇌ ⇾

+ monoidrogenofosfato.

in quantità simili. La molecola formata è nota come

• Terza dissociazione →

(HPO₄²⁻ PO₄³⁻ + H ) pK ≈ 12.67 poche molecole dissociate; lo ione

⇌ ⇾

+

fosfato è scarso.

In soluzione acquosa si trova quindi una miscela di H₃PO₄, H₂PO₄⁻ e HPO₄²⁻.

Dall’acido fosforico si possono ottenere:

• Esteri, da reazione con un alcol e un acido carbossilico;

• Fosfoesteri, da reazione con un alcol e uno ione monoidrogenofosfato;

• Tioesteri, da reazione con un gruppo tiolico (–SH) e un acido carbossilico.

Struttura dei glicerofosfolipidi glicerolo, acido grasso

I glicerofosfolipidi derivano dal al quale si legano due molecole di e, in

gruppo fosfato

terza posizione, un (tramite legame fosfoesterico), che a sua volta può legarsi a

gruppo X. fosfolipidi

un I glicerofosfolipidi sono chiamati anche e contengono un grande numero

di doppi legami.

• Etanolamina: etanolo + gruppo amminico;

• Colina: etanolamina con due gruppi CH₃ sostituiti;

• Serina: amminoacido;

• Inositolo: alcol ciclico a 6 atomi di carbonio;

• Glicerolo. testa polare code apolari

I glicerofosfolipidi hanno una (fosfato + X) e (acidi grassi). Esistono

plasmalogeni, legame eterico

anche i simili ai fosfogliceridi ma con al posto del legame estere,

presenti in alcuni organismi piccoli.

Gliceroglicolipidi glicerolo, acidi grassi

I gliceroglicolipidi hanno una molecola di due legati al glicerolo e, in terza

monosaccaride

posizione, un legato tramite legame glicosidico.

Sfingosina e ceramidi sfingolipidi,

La sfingosina è una molecola base che serve per formare gli svolgendo un ruolo

analogo a quello del glicerolo nei glicerofosfolipidi.

gruppo ammidico ceramidi.

Legando un alla sfingosina si ottengono i

Dalla sfingosina derivano diverse categorie di lipidi:

• Sfingofosfolipidi: gruppo fosfato.

si forma aggiungendo in terza posizione un

• Sfingoglicolipidi: monosaccaride o

si forma aggiungendo in terza posizione un

oligosaccaride cerebrosidi

tramite un legame etere. I tipi principali di sfingoglicolipidi sono i

globosidi gangliosidi

(con un monosaccaride), i (con un oligosaccaride) e i (con un

oligosaccaride contenente acido sialico). testa polare

Queste due categorie di lipidi condividono il fatto di avere una (gruppi carichi) e

code apolari anfipatiche.

(idrocarburi idrofobici), per cui sono definite

Caratteristiche dei lipidi polari e di membrana

I lipidi polari sono evolutivamente comparsi prima degli altri lipidi e hanno la proprietà di

aggregarsi in ambiente acquoso in due diversi modi.

• Micelle: le molecole si dispongono in uno strato singolo, con le teste polari rivolte verso

l’esterno e le code apolari all’interno, formando una sfera.

• Doppio strato lipidico: le molecole si dispongono in due strati, con le code idrofobiche rivolte

verso l’interno e le teste idrofile all’esterno, tipico delle membrane biologiche. fase lamellare,

Alcuni studi distinguono tre principali fasi di organizzazione dei lipidi in acqua: la

fase esagonale fase esagonale inversa,

la e la quest’ultima più rara.

Queste fasi non descrivono direttamente la formazione del doppio strato lipidico della membrana,

ma rappresentano diversi modi in cui i lipidi possono autoassemblarsi a seconda del rapporto tra

fase lamellare

acqua e lipide e della forma delle molecole. In particolare, la corrisponde alla

doppi strati paralleli, membrane biologiche.

disposizione in come quelli che costituiscono le Le

fasi esagonali, invece, si formano quando cambia la quantità di acqua o la geometria dei lipidi, e

condizioni particolari o transitorie, durante la fusione o

si osservano soprattutto in ad esempio

la rottura di membrane.

Le dimensioni relative delle teste e delle code determinano la forma della molecola:

• Cono: teste più grandi delle code;

• Cilindro: →

teste e code della stessa lunghezza forma tipica delle membrane;

• Cono inverso: code più lunghe delle teste.

Membrana cellulare asimmetrica:

La membrana cellulare è i due foglietti del doppio strato lipidico hanno

composizioni diverse. Questa asimmetria permette alla membrana di assumere curvature

differenti — uno strato tende a essere più convesso, l’altro più concavo — e ciò è fondamentale

per modellare la forma della cell