Biochimica 2

Biochimica

Caratteristiche dei lipidi

I lipidi differiscono dalle altre macromolecole (carboidrati, proteine ed acidi nucleici), ma hanno una caratteristica in comune, ossia l’idrofobicità e di conseguenza, l’insolubilità in acqua. I lipidi svolgono importanti funzioni biologiche:

• Isolamento termico
• Riserva energetica
• Pigmento in grado di catturare la luce
• Trasportatori di elettroni
• Cofattori enzimatici
• Elementi strutturali delle membrane biologiche (fosfolipidi)
• Ormonale

Tipologie di lipidi

Essi possono essere semplici o complessi: i primi sono formati da C, H ed O; i secondi invece sono formati da H, C, O ed acidi grassi. I grassi e gli oli sono dei lipidi con funzione di riserva energetica e derivano dagli acidi grassi (FAs); gli acidi grassi a loro volta sono derivati degli idrocarburi e non sono altro che acidi carbossilici dotati di lunghe catene idrocarburiche idrofobiche contenenti un numero di atomi di carbonio che in genere può variare dai 4 ai 36 atomi di carbonio. Quelli più frequenti in natura contengono solitamente dai 14 ai 20 atomi di carbonio.

Acidi grassi

Le catene idrocarburiche degli acidi grassi possono essere sature o insature. Sature quando non contengono doppi legami; insature quando contengono doppi legami, in particolare: monoinsature quando è presente un solo doppio legame, polinsature, quando vi sono 2 o più doppi legami. Solitamente i doppi legami si trovano nella configurazione cis e precisamente tra il C9 ed il C10 negli acidi grassi monoinsaturi e tra il C12 ed il C13 ed il C15 ed il C16 negli acidi grassi polinsaturi. La posizione dei doppi legami viene specificata con un esponente che segue Δ.9,12 (Es. Acido grasso a 20C, con doppi legami tra C9-C10 e 12-C13 → 20:2(Δ))

I FAs possono distinguersi a seconda della catena idrocarburica, lunga o corta; gli acidi grassi a catena lunga hanno un numero di atomi di carbonio superiore a quelli del palmitato (>16C) e, rispetto a quelli a catena corta, sono più idrofobici, per cui hanno maggiore difficoltà di movimento attraverso le membrane cellulari o nel torrente sanguigno. Al contrario, gli acidi grassi a catena corta, hanno un numero di atomi di carbonio inferiore a quelli del palmitato (<16C), hanno molecole di dimensioni inferiori e sono meno idrofobici, caratteristica che facilita la diffusione attraverso le membrane biologiche senza l’intervento di specifiche proteine trasportatrici.

Trigliceridi

I lipidi più semplici costruiti a partire da acidi grassi sono i trigliceridi (detti anche triacilgliceroli, grassi neutri o semplicemente grassi). Essi sono formati da una molecola di glicerolo, i cui gruppi ossidrilici sono legati ai gruppi carbossilici degli acidi grassi mediante un legame di natura esterea. Da questo legame, si ha la nascita del trigliceride con la perdita di 3 molecole di acqua.

I trigliceridi sono idrofobici, insolubili in acqua ed apolari, in quanto i gruppi ossidrilici polari del glicerolo sono legati ai gruppi carbossilici polari degli acidi grassi mediante un legame estere.

I trigliceridi possono essere:

• Semplici: quando sono formati da catene di acidi grassi uguali;
• Misti: quando vi sono due o più catene di acidi grassi diversi.

I trigliceridi svolgono funzione di riserva energetica e funzione strutturale.

Vantaggi e svantaggi dei lipidi

Ci sono 3 vantaggi ed uno svantaggio nell’utilizzo dei lipidi come fonte energetica al posto dei carboidrati complessi, come ad esempio il glicogeno.

Vantaggi

• Le molecole dei lipidi hanno dimensioni ridotte rispetto a quelle dei carboidrati, per cui la loro ossidazione fornisce un apporto energetico doppio rispetto a quello fornito dai carboidrati a parità di peso.
• Essendo idrofobici e quindi non idratati, i lipidi non trasportano con sé un peso extra di acqua, la quale invece è sempre associata ai carboidrati; quando le cellule trasportano un’eccessiva quantità di acqua, dovuta all’eccessivo apporto di carboidrati mediante la dieta, rischiano di rompersi ed il tutto sarebbe accompagnato da un aumento di peso.
• L’energia immagazzinata sotto forma di lipidi può durare per mesi, mentre l’energia immagazzinata sotto forma di carboidrati è necessaria a rifornire il corpo umano per meno di un giorno intero; l’unico vantaggio è rappresentato dall’immediatezza del suo utilizzo. Per avere un apporto energetico di origine lipidica durante l’esercizio fisico infatti, bisogna aspettare circa 20 minuti.

Svantaggio

L’unico svantaggio lo abbiamo a livello di circolazione, in quanto i lipidi, essendo apolari, hanno difficoltà a muoversi in un ambiente polare come il torrente sanguigno ad esempio. La presenza di elevate concentrazioni lipidiche all’interno del sangue favorisce la formazione di placche aterosclerotiche all’interno delle pareti dei vasi. L’aterosclerosi infatti è una delle malattie coronariche per eccellenza, caratterizzata appunto dalla presenza di una placca ateromatosa che ostacola o ostruisce del tutto il flusso sanguigno. In questi casi si potrebbe intervenire chirurgicamente, inserendo mediante un catetere un palloncino che si gonfierà all’altezza della placca aterosclerotica disgregandola, ristabilendo il normale flusso ematico. L’ostruzione può provocare inizialmente ischemia (mancato apporto di sangue ai tessuti) e successivamente ictus (cervello) o infarto miocardico (cuore) a seconda dell’organo colpito.

Idrogenazione degli oli vegetali

Nelle industrie avviene l’idrogenazione parziale degli oli vegetali, che consiste nella conversione di alcuni doppi legami dalla configurazione cis alla configurazione trans. Il consumo di acidi grassi trans rappresenta un elevato rischio per le malattie cardiovascolari, per questo si consiglia sempre di non assumere grassi idrogenati. La configurazione cis è caratterizzata da un doppio legame tra due atomi di carbonio, in cui ad ogni carbonio che costituisce il doppio legame è legato un atomo di idrogeno ed un altro atomo o gruppo funzionale diverso dall’idrogeno ed i due gruppi funzionali sono dalla stessa parte del piano della molecola; nella configurazione trans invece sono dalle parti opposte del piano della molecola.

Fosfolipidi e tessuto adiposo

I trigliceridi svolgono anche funzione strutturale; i lipidi infatti sono i costituenti principali delle membrane biologiche. I principali lipidi di membrana sono chiamati fosfolipidi ed hanno la caratteristica di essere anfipatici, ossia una testa polare, orientata in direzione dell’acqua ed una coda idrofobica orientata in direzione opposta; essi costituiscono il doppio strato fosfolipidico o bilayer.

I fosfolipidi a loro volta si suddividono in glicerofosfolipidi e sfingolipidi; i primi sono formati da una molecola di glicerolo, i cui primi due atomi di carbonio sono legati a due catene di acidi grassi, andando a costituire la parte idrofobica e il terzo carbonio è legato ad un gruppo fosfato, andando a formare la parte idrofila. I secondi invece sono formati dalla sfingosina, che sostituisce il glicerolo, alla quale si lega un acido grasso ed un gruppo fosfato più la colina.

Il tessuto adiposo è formato da delle cellule dette adipociti, le quali conservano al loro interno grandi quantità di trigliceridi sotto forma di piccole gocce lipidiche, le quali riempiono quasi globalmente la cellula. Il tessuto adiposo solitamente è localizzato sotto la cute, principalmente nella cavità addominale e nelle ghiandole mammarie e conserva i lipidi nella loro forma anidra, ossia privi di acqua.

Considerazioni energetiche

I lipidi soddisfano l’80-90% del nostro fabbisogno energetico in condizioni di riposo. In caso di attività fisica, i primi substrati energetici ad essere utilizzati sono la fosfocreatina ed i carboidrati (zuccheri), data l’immediatezza del loro utilizzo. I glucidi vengono utilizzati in lavori di tipo anaerobico, caratterizzati da durata breve ed intensità alta. I lavori anaerobici possono dividersi in due tipologie principali:

Lavori anaerobici

• Lattacido: i lavori anaerobici lattacidi sono caratterizzati dalla formazione di acido lattico; quando nel muscolo vi è carenza di ossigeno e di conseguenza l’acido piruvico non può essere ossidato vi è la formazione di acido lattico, il quale provoca una sensazione di pesantezza durante l’attività fisica. L’acido lattico però non deve essere considerato un prodotto di scarto. In questi casi infatti il muscolo può continuare la sua attività grazie al glicogeno epatico, prestato dal fegato e nel frattempo il lattato ha raggiunto il fegato attraverso il torrente sanguigno, dove verrà riconvertito in glucosio e ritrasportato al muscolo scheletrico sotto forma di glicogeno e quindi fonte di energia. L’insieme di reazioni che portano alla riformazione di glucosio a partire dal lattato nel fegato è detto Ciclo di Cori. Il lattato viene prodotto in piccolissime quantità già in attività a bassa intensità (dai globuli rossi ad esempio lo fanno continuamente anche in condizioni di riposo). Il lattato solitamente viene completamente smaltito in 2/3h e la sua concentrazione si dimezza ogni 15/30 min. a seconda della quantità prodotta e dal tipo di allenamento. Normalmente un individuo adulto produce giornalmente circa 120 g di acido lattico, il quale proviene per circa 1/3 da tessuti caratterizzati esclusivamente da un metabolismo anaerobio (retina e globuli rossi) e la restante parte da soprattutto dai muscoli a seconda dell’effettiva disponibilità di ossigeno.
• Alattacido: i lavori anaerobici alattacidi consistono in attività ad alta intensità di durata minima, su distanze di pochi metri.

Lipolisi e metabolismo aerobico

Finite le scorte di glucosio si innesca la lipolisi e quindi il metabolismo aerobico. L’energia di derivazione lipidica viene fornita dopo circa 20 minuti di attività fisica; i lavori aerobici infatti sono caratterizzati da lunga durata ed intensità medio-bassa. I lavori aerobici sono suddivisibili in lavori di capacità aerobica e potenza aerobica; questi ultimi hanno un’intensità maggiore della capacità aerobica, ma comunque inferiore alla soglia anaerobica.

Colesterolo

Il colesterolo appartiene alla famiglia degli steroidi; esso è un lipide indispensabile per l’organismo umano, senza il quale non sarebbe permessa la vita (l’eccesso però rappresenta un problema di carattere cardio-circolatorio). Già prima della nascita infatti, il colesterolo è fondamentale per la formazione dell’embrione prima e del feto dopo. Nell’adulto poi, svolge una serie di ruoli importanti, classificabili in strutturali e di precursore.

Il colesterolo è formato da una coda idrofobica ed un gruppo ossidrilico idrofilico e ciò ne determinerà l’orientamento. Il colesterolo compone infatti le membrane biologiche, le quali consistono in una sorta di interfaccia tra l’ambiente interno ed esterno della cellula, attraverso le quali avviene scambio di gas, nutrienti, sostanze di scarto ecc. Grazie alla presenza del colesterolo, le membrane risultano più fluide e capaci di movimento; senza di esso risulterebbero compatte e rigide.

Il colesterolo inoltre compone gli acidi biliari, è precursore degli ormoni di carattere steroideo e della vitamina D. Il colesterolo viene sintetizzato negli epatociti (fegato) a partire esclusivamente da... (continua).