LIPIDI: CARATTERISTICHE, ESEMPI, FUNZIONI, CLASSIFICAZIONE - BIOLOGIA

I lipidi sono un gruppo di macromolecole eterogenee comprendenti grassi, oli, steroli, cere, ecc., Che condividono la caratteristica di essere parzialmente insolubili in acqua (idrofobici) e abbastanza solubili in solventi non polari come etere, benzene, acetone, cloroformio, tra gli altri.

In precedenza, tutti i composti insolubili in acqua e solubili in solventi organici erano considerati lipidi. Tuttavia, oggi molti altri composti che non sono lipidi hanno queste proprietà, alcuni di questi sono terpeni, alcune vitamine e carotenoidi.

I lipidi sono i componenti fondamentali delle membrane cellulari e quindi anche della membrana plasmatica (Fonte: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0), tramite Wikimedia Commons)

La parola "lipidi" deriva dal greco "lipos", che significa grasso. Alcuni autori considerano lipidi solo quelle molecole che sono prodotti o derivati di acidi grassi, inclusi principalmente tutti i composti classificati come oli e grassi.

I composti lipidici sono presenti in tutti gli esseri viventi sulla terra, anche alcuni virus hanno queste molecole nel loro capside.

Si ritiene che i lipidi facessero parte dei primi composti di carbonio che si sono formati durante l'origine della vita e sono molecole fondamentali per la "complessazione" della vita.

Attualmente nel gruppo dei lipidi è nota una grande varietà di composti diversi, ciascuno con funzioni e proprietà differenti.

Questi sono classificati in base al gruppo sostituente che costituisce il suo scheletro (e il suo scheletro stesso) e anche in base alle sue funzioni (strutturale, di stoccaggio, di segnalazione, di protezione, ecc.).

Caratteristiche generali dei lipidi

Catena di atomi di carbonio legati ad atomi di idrogeno

La maggior parte dei lipidi ha come struttura centrale una catena di atomi di carbonio legati agli atomi di idrogeno, nota come "acido grasso"

Se tutti gli atomi di carbonio di un acido grasso sono saturati da atomi di idrogeno, si dice che sia un "acido grasso saturo".

Se, al contrario, due o più atomi di carbonio nella stessa catena sono uniti tra loro tramite un doppio o triplo legame, l'acido grasso si dice "insaturo", poiché ha perso 2 o più atomi di carbonio per deidrogenazione. idrogeno.

Punto di fusione elevato

I lipidi hanno un alto peso molecolare che conferisce loro un alto punto di fusione

Il punto di fusione dei lipidi è più alto nei lipidi che contengono più atomi di carbonio. Ma questo punto di fusione diminuisce quando i lipidi hanno acidi grassi con catene di idrocarburi insaturi.

Sono molecole anfipatiche

Tutti i lipidi hanno una porzione polare o idrofila e un'altra porzione apolare o idrofobica, rappresentata dalle catene alifatiche degli acidi grassi che li compongono.

La maggior parte delle molecole lipidiche si associa tra loro attraverso legami idrogeno e interazioni di van der Waals tra le loro catene di idrocarburi.

Hanno una buona resistenza alle sollecitazioni meccaniche

I legami formati tra gli atomi di carbonio e idrogeno conferiscono ai lipidi una certa resistenza fisica allo stress meccanico. Inoltre, essendo parzialmente insolubili in acqua, le associazioni lipidiche sono difficili da disintegrare nei mezzi acquosi.

Funzioni dei lipidi

I lipidi hanno una grande diversità di funzioni biologiche, tanto varia quanto il gran numero di strutture chimiche presenti all'interno di questo gruppo.

energico

Nella maggior parte dei vertebrati e in molti animali invertebrati, i lipidi sono le principali forme di accumulo di energia e trasporto di acidi grassi all'interno delle cellule.

Nei vertebrati, i lipidi assorbiti con il cibo sono immagazzinati nel tessuto adiposo sotto forma di acidi grassi e lì servono come sostanza termoisolante per organi e tessuto sottocutaneo.

Gli acidi grassi sono lipidi specializzati per immagazzinare energia all'interno degli organismi viventi, poiché la loro ossidazione rilascia grandi quantità di energia sotto forma di ATP. Ciò avviene attraverso un processo chiamato "β-ossidazione degli acidi grassi", che viene effettuato da quasi tutte le cellule degli organismi viventi.

Strutturale

I fosfolipidi e gli steroli sono componenti essenziali delle membrane biologiche delle cellule e dei loro organelli (nelle cellule eucariotiche).

Molte piccole molecole lipidiche sulla superficie delle membrane servono come pigmenti per assorbire la luce, mentre altre servono come ancore per alcune proteine di membrana da attaccare alla superficie.

enzimatica

Molti lipidi sono cofattori nella catalisi enzimatica o agiscono come trasportatori elettronici in gradienti elettrochimici.

Altri partecipano alla rapida propagazione delle onde di depolarizzazione in tutto il corpo degli animali, che è, ovviamente, correlata a cellule nervose specializzate.

Classificazione dei lipidi

I lipidi possono essere classificati in quattro grandi gruppi: grassi e oli, fosfolipidi, cere, steroli e terpeni ed eicosanoidi.

Grassi e oli

Questo gruppo comprende gli acidi grassi, che di solito sono gli elementi strutturali più comuni per la formazione di lipidi più complessi come fosfolipidi e cere, ad esempio.

I grassi sono generalmente composti costituiti da acidi grassi legati a una molecola di glicerolo in ciascuno dei suoi 3 atomi di carbonio attraverso legami di tipo estere, motivo per cui sono generalmente noti come trigliceridi.

I fosfolipidi

I fosfolipidi sono i componenti principali delle membrane cellulari. Sono lipidi costituiti da una spina dorsale di glicerolo o sfingosina a cui vengono esterificate due molecole di acidi grassi e un gruppo fosfato in grado di reagire e legarsi a diverse molecole alcoliche.

A seconda dello scheletro su cui sono "costruiti" i fosfolipidi possono essere glicerofosfolipidi o fosfoesfingolipidi.

Glicerolipidi o fosfolipidi (Fonte: Yo / Public domain, tramite Wikimedia Commons)

Esiste un altro gruppo di lipidi simile a quello dei fosfolipidi e noto come gruppo degli e sfingolipidi. Questi sono lipidi costruiti su uno scheletro di sfingosina a cui due acidi grassi e un carboidrato o un altro composto polare sono attaccati da legami ammidici.

cere

Cetil palmitato, un tipico estere di cera

Le cere sono lipidi costruiti su alcoli a catena lunga esterificati in acidi grassi a catena lunga.

Funzionano nel rivestimento della superficie delle strutture corporee vegetali e animali e sono generalmente in forma solida, motivo per cui si dice che siano completamente insolubili in acqua o soluzioni acquose.

steroli

Struttura generale degli steroli e dei loro derivati. Fonte: Vaccinationist

Sono lipidi di grandi dimensioni composti da 4 unità idrocarburiche cicliche e non da acidi grassi a catena lineare. Alcuni hanno un gruppo funzionale -OH, quindi rientrano nella classificazione degli alcoli. Il colesterolo e i suoi derivati sono di grande importanza.

Terpeni ed eicosanoidi

Struttura chimica del mircene, un monoterpene (Fonte: Jan Herold, Leyo / Dominio pubblico, tramite Wikimedia Commons

Altri due tipi di lipidi sono i terpeni e gli eicosanoidi. I terpeni, a differenza dei lipidi più comuni, non sono composti da acidi grassi, ma da unità ripetitive di 5 atomi di carbonio note come "unità isoprene".

La sua classificazione nel gruppo dei lipidi ha molto a che fare con il suo carattere idrofobo e la sua insolubilità in acqua o solventi polari.

Gli eicosanoidi, invece, sono lipidi che derivano dal metabolismo di alcuni acidi grassi e sono i precursori di importanti ormoni per l'uomo e altri animali mammiferi, come le prostaglandine.

Esempi di lipidi

Come accennato, in natura esiste una grande diversità di composti con caratteristiche lipidiche, quindi di seguito verranno menzionati solo alcuni degli esempi più importanti.

Acido palmitico

È un acido grasso saturo a catena lunga (16 atomi di carbonio). È la principale sostanza di riserva degli animali vertebrati ed è prodotta per via endogena dalla lipogenesi.

Questo acido grasso funge da molecola di base per la sintesi di altri composti. Inoltre, l'ossidazione di solo 1 mole di questo composto produce circa 2,59 moli di ATP, che rappresenta un grande apporto energetico per i vertebrati, soprattutto in contrasto con l'ossidazione di carboidrati e proteine.

Colesterolo

Struttura chimica del colesterolo (Fonte: Guillem d'Occam. Modificato da Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) tramite Wikimedia Commons)

È un lipide che appartiene al gruppo degli steroli e si trova nella membrana cellulare di quasi tutte le cellule. La presenza di queste molecole nella membrana plasmatica è essenziale per regolarne la rigidità, la curvatura e la flessibilità.

Ha uno scheletro centrale di 27 atomi di carbonio. Tuttavia, è una molecola composta da anelli aromatici, che gli conferisce durezza, resistenza e rigidità molto maggiori rispetto ad altri lipidi. Questo lipide è il precursore di molti ormoni animali.

Negli esseri umani, il colesterolo è essenziale per la sintesi del testosterone e di altri ormoni sessuali altamente rilevanti.

La fosfatidilcolina

Appartiene al gruppo dei fosfolipidi ed è presente nella membrana plasmatica di praticamente tutte le cellule. Ha comunemente una catena di acido palmitico ed è sintetizzato principalmente nel fegato degli animali vertebrati.

Questo composto è essenziale per la sintesi del colesterolo e per la flessibilità tipica delle cellule. Molte proteine che si legano alla membrana cellulare aderiscono specificamente alla testa polare di questo lipide.

sfingomielina

Struttura della sfingomielina (Fonte: Jag123 su Wikipedia in inglese, tramite Wikimedia Commons)

Si trova nella membrana cellulare di tutti gli organismi e molti studi si sono concentrati sulla sua funzione e struttura, poiché fa anche parte della guaina mielinica che copre gli assoni dei neuroni negli animali.

La sfingomielina appartiene al gruppo degli sfingolipidi e, nell'uomo, è lo sfingolipide più abbondante in tutto il corpo. È caratterizzato dalla sua spina dorsale sfingosina, che è collegata da un legame ammidico a un gruppo polare, solitamente fosfatidiletanolammina.

steroidi

Struttura di base di uno steroide (Fonte: Hati su Wikipedia tedesca / Dominio pubblico, tramite Wikimedia Commons)

Un altro esempio di lipidi sono gli steroidi. Gli steroidi naturali sono presenti nel corpo e possono includere il colesterolo, che è il tipo più comune, estrogeni, testosterone, sali biliari presenti nella bile intestinale e cortisolo, una sostanza chimica secreta dal corpo.

estrogeni

Il cosiddetto ormone femminile è un lipide; è prodotto principalmente dalle ovaie ed è responsabile del mantenimento delle caratteristiche sessuali secondarie femminili.

Testosterone

Il cosiddetto ormone maschile è un lipide; è prodotto principalmente dai testicoli ed è responsabile del mantenimento delle caratteristiche sessuali secondarie maschili.

Vitamine

Le vitamine idrosolubili sono lipidi; la maggior parte di essi è immagazzinata nel fegato o in altri organi del corpo. Per esempio:

Vitamina A, che è importante per la funzione immunitaria, la vista e la riproduzione. Può essere trovato in frutta e verdura colorata, latte intero e fegato.
Vitamina D, utilizzata per migliorare l'assorbimento di calcio, zinco, fosfato, ferro e magnesio nell'intestino. Può essere ottenuto da determinati alimenti e esposto alla luce solare.
La vitamina E protegge il cuore e aiuta il corpo a proteggersi dai radicali liberi; quindi aiuta a mantenere le cellule sane. Può essere trovato in oli vegetali, semi e noci.
La vitamina K consente al sangue di coagularsi e può aiutare la forza ossea negli anziani. Può essere trovato in spinaci, cavoli, lattuga, prezzemolo, cavoletti di Bruxelles, broccoli, cavoli, fegato, carne, uova, cereali e pesce.

Importanza per gli esseri viventi

I lipidi fanno parte delle biomolecole essenziali per la vita, poiché senza lo sviluppo di queste, la vita come la conosciamo non si sarebbe sviluppata, poiché l'esistenza delle membrane lipidiche è possibile solo grazie a queste sostanze.

I lipidi, come discusso in precedenza, sono coinvolti in quasi tutti i processi fisiologici conosciuti, dalla protezione di una cellula contro l'infezione virale alla produzione e immagazzinamento di energia.

Agiscono anche come isolanti in modo che gli stimoli elettrici vengano trasmessi in modo efficiente tra le cellule nervose e l'accumulo di lipidi nel corpo di alcuni animali è importante per l'accumulo di energia e la protezione contro le basse temperature o lo stress meccanico.

Riferimenti

Brady, S. (2011). Neurochimica di base: principi di neurobiologia molecolare, cellulare e medica. Stampa accademica.
Ha, CE e Bhagavan, NV (2011). Elementi essenziali di biochimica medica: con casi clinici. Academic Press.
Litwack, G. (2017). Biochimica umana. Academic Press.
Nelson, D., & Cox, M. Lehninger. (2000). Principi di biochimica, 3.
Sargent, JR, Tocher, DR e Bell, JG (2003). I lipidi. In Fish Nutrition (pp. 181-257). Academic Press.

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