Lipidi - membrane biologiche- trasporto trasmembrana

I glicerofosfolipidi

I glicerofosfolipidi sono importanti costituenti delle membrane cellulari, in quanto formano il doppio strato fosfolipidico, nel quale galleggiano le proteine. La loro base strutturale è costituita dall'acido L-fosfatidico (in figura), un estere del glicerolo con due acidi grassi in posizione C1 e C2, e contenente un residuo fosforico al C3. L'acido fosfatidico si trova solo in piccole quantità in forma libera ma è un importante intermedio nella biosintesi dei fosfogliceridi.

L'acido ortofosforico, oltre alla esterificazione con il glicerolo, può presentare una seconda esterificazione con un amminoalcol, un aminoacido, un gruppo alcolico di un polialcol o uno zucchero. In tal caso, i fosfogliceridi vengono indicati con il prefisso fosfatidil-, cui segue il nome del composto esterificato con il gruppo fosfato. I più abbondanti sono:

• fosfatidilinositolo, contenente l'alcol ciclico inositolo;
• fosfatidiletanolamina, contenente...

l'acido grasso è sempre esterificato al C-2 del glicerolo.glicerolo è quindi un centro chirale con 2 configurazioni L (in correlazione con la L-gliceraldeide). I glicerofosfolipidi vengono idrolizzati quando scaldati in presenza di acidi o basi, dando come prodotti dell'idrolisi: acidi grassi, glicerolo, acido fosforico e testa alcolica. Inoltre possono venire idrolizzati enzimaticamente per azione delle lipasi. Esistono diverse classi di fosfolipasi: - fosfolipasi A1, rompe il legame tra l'ossigeno del carbonio-1 e l'acido grasso 1 - fosfolipasi A2, analogamente rompe il legame tra il carbonio-2 e l'acido grasso 2 - fosfolipasi C, rompe il legame tra l'ossigeno e il fosfato del carbonio-3 - fosfolipasi D, idrolizza il legame estereo tra il fosfato e la testa alcolica Un caso particolare: i lipidi-etere Ci sono alcuni tessuti animali e alcuni organismi unicellulari che sono ricchi di lipidi-etere, in cui una catena acilica è legata al glicerolo con un legame etere invece che estere. Questa catena può

esseresatura oppure può contenere un doppio legame tra il carbonio-1 e il carbonio-2 come nei plasmalogeni, di cui è particolarmente ricco il tessuto cardiaco. Circa la metà dei fosfolipidi del cuore sono plasmalogeni. Il significato funzionale di questi lipidi-etere è ancora sconosciuto, tuttavia è probabile che conferiscano alle membrane una resistenza alle fosfolipasi, enzimi che staccano dai lipidi gli acidi grassi legati con legame estere.

Un lipide-etere facente parte dei glicerofosfolipidi è il PAF, il fattore di attivazione delle piastrine. Questo composto funziona da segnale molecolare: quando viene rilasciato dai leucociti del sangue stimola l'aggregazione delle piastrine e la secrezione di serotonina, un potente vasocostrittore.

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Gli sfingolipidi

Gli sfingolipidi sono lipidi polari che costituiscono le membrane biologiche delle cellule e degli organelli intracellulari. Tutti gli sfingolipidi hanno come struttura di base la sfingosina,

Un'amminoalcol a 18 atomi di carbonio (in figura). La molecola della sfingosina ha una struttura particolare:

• In posizione C e C abbiamo una funzione alcolica
• In posizione C abbiamo una funzione amminica
• Il carbonio-4 e il carbonio-5 sono legati da un doppio legame.

Il gruppo amminico della sfingosina reagisce con un acido grasso a lunga catena (che può essere saturo o insaturo) e si forma una ceramide, che è l'unità fondamentale comune a tutti gli sfingolipidi. L'acido grasso si lega quindi alla sfingosina attraverso un legame ammidico. Per cui gli sfingolipidi hanno due code non polari che sono rappresentate dalla struttura della sfingosina e dall'acido grasso.

Al gruppo -OH legato al C possono legarsi diverse molecole, infatti ci sono 3 sottoclassi di sfingolipidi:

1. Sfingomieline: l'idrogeno del gruppo ossidrile viene sostituito da un residuo fosforico legato a un amminoalcol, come la colina e l'etanolammina.

sfingomieline hanno quindi una struttura simile ai fosfogliceridi. Sono presenti nella membrana plasmatica delle cellule animali e sono abbondanti nella mielina, una guaina membranosa che circonda e isola gli assoni di alcuni neuroni.

• Cerebrosidi: il gruppo OH del C forma legami glicosidici legandosi con 1 carboidrati, per questo motivo vengono anche chiamati glicosfingolipidi. Questi composti non contengono fosforo e non hanno nessuna carica elettrica poiché i gruppi polari di testa sono neutri. Possono legarsi glucosio, galattosio, e di/tri/tetrasaccaridi. I glicosfingolipidi si trovano sulla superficie esterna delle membrane plasmatiche: quelli che contengono galattosio (galactocerebrosidi) sono caratteristici delle membrane del tessuto neurale, mentre quelli che contengono glucosio (glucocerebrosidi) sono presenti nelle membrane delle cellule degli altri tessuti.
• Gangliosidi: hanno teste polari (legate sempre al gruppo OH del C) formate da oligosaccaridi complessi e acido

sialico (acido-n-acetil-neuraminico). Questi composti costituiscono circa il 6% dei lipidi di membrana della materia grigia del cervello. E, in minori quantità, si trovano anche nelle membrane di molti altri tessuti. Inoltre sono importanti componenti dei siti recettori specifici posti sulle membrane cellulari.

I cerebrosidi e i gangliosidi costituiscono le due classi principali di glicolipidi. I glicolipidi hanno una funzione simile a quella delle glicoproteine, e cioè di riconoscere sostanze chimiche specifiche provenienti dall'esterno, aiutando a mantenere l'equilibrio all'interno della cellula.

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Gli steroidi e il colesterolo

Con il termine steroide si identifica qualsiasi lipide che presenti una struttura a quattro anelli carboniosi uniti tra loro per un totale di 17 atomi di C. Tre di questi anelli (A, B, C) sono a 6 atomi di carbonio, mentre uno di essi (D) è a soli 5 atomi. Il nucleo steroideo è quasi planare e relativamente rigido. Gli

anelli fusi non consentono nessuna rotazione intorno ai legami carbonio-carbonio. Tra i tanti steroidi conosciuti, isolati da specie animali e vegetali, ne citiamo alcuni molto importanti come:

• il colesterolo,
• gli ormoni sessuali, come il testosterone, l'estradiolo, il progesterone
• gli ormoni corticosurrenali, come il cortisolo e l'aldosterone.

I vari steroidi si differenziano per la presenza o l'assenza di atomi di carbonio rispetto alla struttura base e per gli eventuali gruppi funzionali presenti.

Nei sistemi viventi il compito principale degli steroidi è quello di fungere da ormoni che, penetrando fino al nucleo cellulare, vanno a regolare l'espressione genica. Tale azione però viene svolta solo dalla frazione libera di ormoni steroidei, mentre la maggior parte di essi si trova nel plasma complessata a proteine che ne inibiscono l'azione biologica.

Il colesterolo (dal greco chole, bile e stereos, solido) è una sostanza

colesterolo viene incapsulato all'interno del nucleo idrofobico delle lipoproteine e la testa polare rimane esposta all'esterno, permettendo al colesterolo di essere trasportato nel sangue. Le lipoproteine che trasportano il colesterolo sono di diversi tipi, tra cui le LDL (lipoproteine a bassa densità) e le HDL (lipoproteine ad alta densità). Le LDL sono comunemente note come "colesterolo cattivo" perché possono depositarsi sulle pareti delle arterie e contribuire alla formazione di placche, aumentando il rischio di malattie cardiovascolari. Le HDL, invece, sono conosciute come "colesterolo buono" perché rimuovono il colesterolo in eccesso dalle arterie e lo trasportano al fegato per essere eliminato. Il colesterolo svolge diverse funzioni nel nostro organismo. È un componente essenziale delle membrane cellulari, conferendo loro stabilità e fluidità. Inoltre, è il precursore di importanti molecole come gli ormoni steroidei (come gli estrogeni e il testosterone), gli acidi biliari (necessari per la digestione dei grassi) e la vitamina D. Tuttavia, un eccesso di colesterolo nel sangue può essere dannoso per la salute. L'ipercolesterolemia, cioè un livello elevato di colesterolo nel sangue, è un fattore di rischio per lo sviluppo di malattie cardiovascolari. Per mantenere un livello di colesterolo sano, è importante adottare uno stile di vita sano, che includa una dieta equilibrata, l'esercizio fisico regolare e il controllo del peso. In conclusione, il colesterolo è una molecola importante per il nostro organismo, ma è necessario mantenerne un equilibrio per preservare la nostra salute.

Il gruppo ossidrilico del colesterolo forma un legame estereo con un acido grasso. Le funzioni del colesterolo sono molteplici: è un importantissimo costituente delle membrane cellulari animali, è il precursore di altri steroidi, tra cui il cortisone e gli ormoni sessuali come testosterone, progesterone e l'estradiolo. Inoltre, dal colesterolo derivano anche gli acidi biliari, l'acido colico è il deossicolico che agiscono da detergenti nell'intestino, emulsionando i grassi della dieta per renderli accessibili alla digestione delle lipasi. Inoltre il colesterolo si inserisce nel doppio strato fosfolipidico orientandosi con i gruppi -OH vicini alle teste polari dei fosfolipidi, facendo diminuire la fluidità del mosaico e la permeabilità a piccole molecole idrosolubili, ma innalzando la stabilità meccanica e la flessibilità delle cellule. È inoltre un componente essenziale della guaina mielinica che avvolge le cellule nervose.

Le vitamine idrosolubili, sono vitamine che si sciolgono facilmente in acqua e vengono eliminate dall'organismo attraverso l'urina. Queste vitamine includono la vitamina C e le vitamine del gruppo B (B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9, B12).  Le vitamine liposolubili, sono vitamine che si dissolvono nei grassi e vengono assorbite dall'organismo insieme ai lipidi. Queste vitamine includono la vitamina A, la vitamina D, la vitamina E e la vitamina K. Le vitamine liposolubili sono importanti per la salute degli occhi, della pelle, delle ossa e del sistema immunitario. Inoltre, svolgono un ruolo chiave nella regolazione del metabolismo e nella protezione delle cellule dai danni causati dai radicali liberi. È importante assumere una dieta equilibrata e variata per garantire un adeguato apporto di vitamine. In alcuni casi, può essere necessario integrare la dieta con integratori vitaminici, ma è sempre consigliabile consultare un medico o un dietologo prima di assumere qualsiasi integratore.