Appunti Biochimica 2

LIPIDI

Sono molecole organiche che si differenziano in diversi gruppi e hanno in comune la

caratteristica di essere insolubili in acqua.

Svolgono diverse funzioni biologiche:

- riserva;

- strutturale (proteggono importanti organi da traumi e svolgono funzione connettivale);

- termoregolazione;

- trasportatori di elettroni;

- pigmento (in grado di assorbire la luce;

- ormonale.

Possono essere suddivisi in lipidi semplici (costituiti da carbonio C, ossigeno O, idrogeno

H) e lipidi complessi (formati da carbonio, ossigeno, idrogeno e acidi grassi).

LIPIDI CON FUNZIONE DI RISERVA

I grassi e gli oli, usati come fonte di riserva energetica, sono composti derivati dagli acidi

grassi. Questi derivano dagli idrocarburi (composti organici costituiti da atomi di carbonio

e di idrogeno) ed hanno lo stesso basso stato di ossidazione (quasi completamente

ridotti).

L’ossidazione  completa  degli  acidi  grassi  in  CO2  e  H2O,  comporta  una  grande

produzione di energia (processo  altamente  esoergonico).  L’energia  in  eccesso  derivante

dai nutrienti della dieta, viene immagazzinata sotto forma di trigliceridi nel tessuto

adiposo. ACIDI GRASSI

Sono acidi carbossilici, formati cioè da una lunga catena idrocarburica idrofobica

(insolubile in acqua). A un estremità della catena è presente il gruppo carbossilico (OHC=

O),  caratteristico  degli  acidi  grassi  in  quanto  è  l’unico  gruppo  polare  (molecola  con  una

parziale parte positiva e una negativa).

La lunghezza della catena può variare dai 4 ai 36 atomi di carbonio, quelli che ne hanno

tra i 14 e i 20 sono i più frequenti in natura.

In base alla loro lunghezza distinguiamo:

- acidi grassi a catena corta: presentano una catena  inferiore  a  quella  dell’acido

palmitico (acido grasso saturo  più  comune  negli  animali  e  nelle  piante,  deriva  dall’olio  di

palma) costituito da 16 atomi di carbonio. Questi acidi hanno la caratteristica di avere

maggiore libertà di movimento proprio perché sono molecole più piccole. Hanno un livello

di idrofobicità minore rispetto agli acidi grassi a catena lunga, questa caratteristica gli

consente  di  attraversare  le  membrane  senza  l’intervento  di  un  apposito  trasportatore  e  gli

permette di circolare nel plasma sanguigno senza legarsi a specifiche proteine

trasportatrici;

- acidi grassi a catena lunga: presentano una catena più lunga rispetto quella

dell’acido  palmitico. Sono più idrofobici rispetto quelli a catena corta, perciò hanno

maggiori  difficoltà  nell’attraversamento  delle  membrane  biologiche  e  nel  trasporto nel

flusso sanguigno.

Hanno quindi bisogno di strutture predisposte per il loro metabolismo,

cioè hanno bisogno di un determinato trasportatore.

Gli acidi grassi, a seconda che presentino un doppio legame tra gli atomi di carbonio sono

classificati in:

- acidi grassi saturi: privi di doppi legami tra atomi di carbonio, presentano una catena

non ramificata. La caratteristica è quella di avere una certa linearità e di conseguenza, le

catene  di  acidi  grassi,  sono  disposte  una  di  fianco  all’altra,  stabilizzate dalla presenza di

legami intermolecolari (forza di Van der Walls). Questo tipo di configurazione determina

la proprietà degli acidi grassi saturi di essere presenti a temperatura ambiente allo stato

solido (burro). Vengono definiti acidi grassi non essenziali poiché il nostro organismo ha

la capacità di sintetizzarli autonomamente.

- acidi grassi insaturi: presentano doppi legami tra atomi di carbonio, può essere

presente un solo doppio legame, monoinsaturi, oppure possono essere definiti

polinsaturi se  c’è  più  di  un  doppio  legame.  Alcuni  di  questi  grassi  sono  molto  importanti

per il corretto funzionamento del metabolismo, ed è necessario introdurli attraverso

l’alimentazione,  per  tale  motivo  vengono  definiti  acidi  grassi  essenziali.

La posizione dei doppi legami mostra una certa regolarità, infatti nella maggior parte

degli acidi grassi monoinsaturi, il doppio legame si trova tra gli atomi C9 - C10, mentre negli

acidi grassi polinsaturi i doppi legami si trovano solitamente tra C12 - C13 e C15 - C16.

In tutti i principali acidi grassi insaturi presenti negli esseri viventi, il doppio legame si trova

in posizione cis, con gli atomi di idrogeno legati al carbonio disposti dalla stessa parte

rispetto il doppio legame.

L’assimilazione  attraverso  la  dieta  di acidi grassi insaturi, determina un minor rischio di

malattie cardiovascolari. TRIGLICERIDI

Sono i lipidi più semplici dei lipidi complessi e si formano grazie ad un legame estere

(legame  chimico  tra  un  acido  e  un  alcol,  in  cui  vi  è  l’eliminazione  di  una  molecola  d’acqua)

tra una molecola di glicerolo, un polialcol con tre atomi di carbonio, e tre acidi grassi. I

gruppi ossidrilici del glicerolo vanno a legarsi ai gruppi carbossilici degli acidi grassi

liberando così tre molecole di acqua. I trigliceridi sono apolari, idrofobici e insolubili in

acqua.

I trigliceridi possono essere classificati in:

- trigliceridi semplici: lo stesso acido grasso è presente in tutte e tre le posizioni;

- trigliceridi misti: contengono due o più acidi grassi diversi.

I trigliceridi svolgono una funzione di riserva energetica e una strutturale.

✴ Funzione di riserva energetica: nei vertebrati sono presenti alcune cellule, chiamate

adipociti, specializzate nella conservazione di grandi quantità di trigliceridi sotto forma di

gocce di grasso. Tali depositi assolvono una funzione energetica.

I vantaggi nell’immagazzinare  energia  sotto  forma  di  trigliceridi:

•  sono più ridotti: gli atomi di carbonio che costituiscono la catena di acidi grassi sono più

ridotti rispetto quelli che costituiscono la catena degli zuccheri, di conseguenza

l’ossidazione  dei  trigliceridi rende una quantità doppia rispetto quella liberata da una pari

quantità di carboidrati (un grammo di zuccheri produce 4 Kcal, mentre un grammo di

acido grasso produce 9,3 Kcal). Il motivo per cui un grammo di lipidi rende il doppio di un

grammo di carboidrati, è che nei carboidrati una percentuale del peso è occupata da

acqua, mentre nei lipidi non è presente acqua;

•  sono idrofobici: i trigliceridi, essendo idrofobici, e quindi non idratati, quando vengono

immagazzinati non portano con se il peso  extra  dell’acqua  (quella  necessaria  per

l’idratazione)  che  invece  è  sempre  associata  ai  polisaccaridi.  Risultano  così  le  molecole

più  efficienti  per  l’immagazzinamento  di  energia.

Gli svantaggi nell’immagazzinare  energia  sotto  forma  di  trigliceridi  sono  invece:

•  circolazione: essendo apolari si muovono con difficoltà in un ambiente polare (flusso

sanguigno). La presenza di elevate concentrazioni di lipidi nel torrente circolatorio,

promuove  l’aggregazione  tra  loro  costituendo  delle  placche  arterosclerotiche che

occludono il vaso. Dov’è  localizzato  il  tessuto  grasso?

Il tessuto grasso è composto in gran parte da adipociti ed è localizzato sotto la pelle

(nella cavità addominale e nelle ghiandole mammarie).

Gli acidi grassi sono immagazzinati nella forma anidra cioè privi di acqua.

In alcuni animali, i trigliceridi, assolvono funzione di isolante contro le basse

temperature oltre che come riserva energetica .

✴ Funzione strutturale: i lipidi sono situati nella membrana biologica delle varie cellule,

agendo come una barriera selettiva nei confronti di molecole polari o ioni. La caratteristica

di questi lipidi di membrana è quella di essere anfipatici, cioè di contenere sia un gruppo

idrofilo che un gruppo idrofobo. Possiamo classificare i lipidi con funzione strutturale in due

classi:

- fosfolipidi: suddivisi a loro volta in glicerofosfolipidi (costituiti da una molecola di

glicerolo legata attraverso legame estere a due catene di acidi grassi che costituiscono la

porzione idrofobica, mentre il terzo carbonio è legato a un gruppo fosfato costituendo la

porzione idrofila) e in sfingolipidi (caratterizzati dalla presenza della sfingosina, che

sostituisce il glicerolo, alla quale si lega un acido grasso e un gruppo fosfato più la

colina).

- glicolipidi: suddivisi in sfingolipidi e galattolipidi.

Considerazioni energetiche

Nella  condizione  di  riposo,  i  lipidi,  soddisfano  l’80-90% del nostro fabbisogno

energetico. In una prima parte dell’esercizio,  l’energia  deriva  dall’utilizzo  prevalente

di carboidrati e meno di lipidi. Ciò è dovuto al fatto che i carboidrati rappresentano

una fonte di energia di facile utilizzo, ma tendono ad esaurirsi precocemente.

Per  quanto  riguarda  i  lipidi,  l’energia sarà ricavata attraverso meccanismi più

complessi che richiedono un tempo di attivazione maggiore rispetto quello dei

carboidrati, impedendo di utilizzarli come substrato energetico nella prima parte

dell’esercizio.

Proseguendo  con  l’attività,  tale  condizione tende ad invertirsi in quanto i carboidrati

immagazzinati tendono ad esaurirsi mentre i meccanismi di produzione di energia a

partire dai lipidi iniziano ad attivarsi.

METABOLISMO DEI LIPIDI

Si può distinguere un metabolismo esogeno,  cioè  l’insieme  di  tutti  quei  passaggi  che

servono ad assimilare i lipidi attraverso la dieta, e un metabolismo endogeno, che

riguarda quei passaggi di mobilizzazione, sintesi e stoccaggio dei lipidi sintetizzati

dall’organismo. METABOLISMO ESOGENO

Insieme di quelle reazioni che caratterizzano i lipidi introdotti con la dieta, questo

processo è influenzato da diversi fattori:

- quantità di grassi introdotti con la dieta (se la quantità è elevata, il processo di

assorbimento è meno efficiente);

- età del soggetto;

- presenza di agenti emulsionanti (emulsione: dispersione di un fluido sotto forma di

“bollicine”  in  un  altro  fluido  non  miscibile.  Risultato  di  due  o  più  liquidi  che  “sbattuti”  tra

loro non si miscelano in maniera omogenea);

- tipologia  dell’acido  grasso  introdotto  (quelli  a  catena  lunga,  hanno  una  minore  digeribilità

rispetto quelli a catena corta);

- tasso di saturazione dell’acido  grasso  (più  l’acido  grasso  è  saturo,  minore  sarà  la  sua

digeribilità).

I lipidi introdotti con la dieta sono:

- trigliceridi;

- fosfolipidi;

- esteri del colesterolo →  il colesterolo presenta una struttura idrofobica con una

porzione idrofila nel gruppo OH. Grazie a questo gruppo, il colesterolo è in grado di

legarsi, tramite un legame estere (liberazione molecola H2O), ad un acido grasso,

costituendo il colesterolo esterificato caratterizzato da una struttura apolare. La sintesi di

esteri del colesterolo avviene nel fegato, una piccola parte del colesterolo viene

conservata nelle membrane cellulari del fegato (epatociti), mentre la restante parte (la

maggiore) viene utilizzata per costituire gli acidi biliari presenti nella bile o esteri del

colesterolo, i quali andranno esportati insieme ad altri lipidi, sotto forma di lipoproteine

per raggiungere tutti quei tessuti che necessitano di colesterolo. Il colesterolo è

essenziale  per  l’uomo,  ma  non  è  richiesta  la  sua  assunzione  attraverso  la  dieta  in quanto

tutte le cellule possono sintetizzarlo a partire da precursori semplici.

Prima di essere assorbiti dalla parete intestinale, i grassi ingeriti vengono convertiti in

particelle di grasso microscopiche in grado di poter attraversare la membrana delle

cellule intestinali che costituiscono la parete intestinale stessa. La degradazione delle tre

tipologie di lipidi (trigliceridi, fosfolipidi, esteri del colesterolo) introdotti con la dieta,

avviene  in  quanto  essi  sono  sottoposti  all’azione di diverse sostanze prodotte dalle varie

ghiandole annesse al tubo digerente: la saliva, il succo gastrico, il succo enterico,

succo pancreatico e bile.

In particolar modo abbiamo uno specifico enzima che si occupa di scindere i lipidi, la

lipasi. A differenza di carboidrati e proteine, facilmente digeribili, i lipidi tendono ad unirsi

creando grossi agglomerati e a diventare insolubili (la lipasi non può intervenire); per

questo i sali biliari contenuti nella bile trasformano i lipidi in aggregati solubili in acqua

attraverso un processo di emulsionamento.

Gli agenti emulsionanti, sono composti anfipatici che legano la loro parte polare alla

molecola  d’acqua  e  la  parte  apolare  ai  grassi,  ottenendo  così  micelle miste composte da

sali biliari e trigliceridi.

La formazione delle micelle aumenta enormemente la porzione di lipidi accessibile

all’azione  di  lipasi.

La lipasi agisce sui trigliceridi spezzando un solo legame di acido grasso alla volta,

provocando ad ogni azione il rilascio di una molecola di acido grasso libero, così il

trigliceride diventa diacilglicerolo, succesivamente monoacilglicerolo per finire nella

forma acido grasso + glicerolo. Tutto ciò avviene in maniera progressiva.

a) DEGRADAZIONE PARZIALE A LIVELLO DI BOCCA E STOMACO →  il processo di

digestione  ha  già  inizio  a  partire  dalla  bocca  attraverso  l’enzima  lipasi linguale,

contenuta nella saliva prodotta dalle ghiandole salivari, successivamente, nello

stomaco,  troviamo  l’enzima  lipasi gastrica che permette una ulteriore lisi dei lipidi

(comunemente, nella bocca e nello stomaco, avviene la rottura di un solo legame

dell’acido  grasso).

b)  DEGRADAZIONE  COMPLETA  A  LIVELLO  DELL’INTESTINO  TENUE  →  il processo di

digestione  continua  nell’intestino  tenue  dove  sono  presenti:

•  lipasi pancreatiche (rilasciate dal pancreas): completano la lisi del trigliceride

ottenendo un acido grasso più glicerolo;

•  colesterolo esterasi:  enzima  presente  nel  succo  pancreatico,  riversato  nell’intestino,

agisce sul colesterolo esterificato spezzando il legame colesterolo acido grasso;

•  fosfolipasi A2:  presente  all’interno  del  succo  pancreatico,  agisce sui fosfolipidi

tagliando solo il legame tra  il  carbonio  del  glicerolo  in  posizione  centrale  (C2)  e  l’acido

grasso.

c) ASSORBIMENTO DEI LIPIDI ATTRAVERSO LE PARETI INTESTINALI → una volta

avvenuta la completa degradazione dei lipidi, essi vengono assorbiti dalle cellule

epiteliali costituenti la mucosa intestinale, ricca di villi e microvilli che aumentano la

superficie assorbente.

[Le cellule utilizzano lipoproteine per far muovere i lipidi in un ambiente polare.

Superata la barriera epiteliale, i prodotti della degradazione, avendo una scarsa mobilità

in un ambiente acquoso in quanto idrofobici, vengono riconvertiti in trigliceridi e

incorporati insieme a colesterolo e apolipoproteine (apo = proteina nella forma priva di

lipidi. Sono proteine che si legano ai lipidi nel sangue e sono responsabili del trasporto dei

trigliceridi, fosfolipidi, ed esteri del colesterolo) formando chilomicroni (trasportano i lipidi

esogeni introdotti  con  la  dieta,  digeriti  nell’intestino,  verso  i  tessuti  in  cui  verranno  utilizzati

per produrre energia o per essere immagazzinati) aggregati lipoproteici che permettono il

movimento in un ambiente acquoso, come quello linfatico e sanguigno.

Gli acidi grassi più piccoli, rilasciati dagli adipociti (lipidi endogeni) viaggiano nel torrente

circolatorio  interagendo  con  una  proteina  specifica,  l’albumina]

Lipoproteine

Sono aggregati sferici che presentano una superficie polare, in quanto rivestiti da un solo

strato  di  fosfolipidi  disposti  con  le  teste  polari  rivolte  verso  l’esterno  e  la  coda  idrofobica

verso  l’interno  (costituito  da  un  nucleo  apolare,  in  quanto  formato  esclusivamente da lipidi

idrofobici).

Nella superficie fosfolipidica sono presenti molecole di colesterolo libero, orientate con la

porzione  polare  verso  l’esterno  e  la  porzione  apolare  verso  l’interno.

Sempre sulla superficie sono presenti delle proteine che svolgono un ruolo di

riconoscimento per le varie cellule, queste proteine prendono il nome di apolipoproteine.

La funzione delle lipoproteine è quella di veicolare gli aggregati lipidici (trigliceridi) in un

ambiente polare fino ai tessuti per