I lipidi sostanze grasse di varia natura

I lipidi sono sostanze organiche ternarie costituiti da carbonio, ossigeno e idrogeno e, in taluni casi, da fosforo e azoto. I lipidi sono insolubili in acqua e solubili in solventi organici.

Essi sono classificati in modi diversi: la classificazione che appare più soddisfacente si basa sulla distinzione tra lipidi saponificabili ovvero sostanze che si scindono per idrolisi alcalina formando saponi a causa della presenza nella molecola di un acido grasso idrolizzabile. Al contrario, i lipidi non saponificabili, non subiscono l’idrolisi alcalina.

Sulla base della struttura del loro scheletro possono inoltre distinguersi in lipidi semplici e lipidi complessi. Questi ultimi, che contengono acidi grassi si differenziano tra loro in relazione alla struttura della molecola a cui gli acidi grassi sono legati. La loro distinzione può essere evinta dalla tabella:

 

Classificazione dei lipidi

saponificabili

semplici

trigliceridi

cere

complessi

fosfolipidi

sfingolipidi

gangliosidi

glicolipidi

lipoproteine

insaponificabili

isoprenoidi

steroidi

terpeni

 

Alla varietà di strutture corrisponde una molteplicità di funzioni svolte da questi composti nelle cellule e più in generale dall’organismo; a seconda dei casi essi:

  • Fungono da riserve concentrate di energia poiché, a parità di massa, sviluppano molta più energia dei glucidi e delle proteine
  • Costituiscono un componente fondamentale delle membrane biologiche;
  • Formano lo strato esterno delle foglie
  • Rappresentano un’efficace protezione contro gli urti e assicurano isolamento termico nei climi freddi
  • Svolgono il ruolo di regolatori di importanti funzioni vitali come, ad esempio nei processi immunitari sono precursori di sostanze regolatrici del sistema cardiovascolare, della coagulazione del sangue e della funzione renale
  • I lipidi alimentari, oltre a fornire energia, fungono da trasportatori per le vitamine liposolubili e provvedono al fabbisogno di acidi grassi essenziali (EFA = Essential Fatty Acid)

Consideriamo la struttura e le proprietà degli acidi grassi, caratteristici componenti della gran parte dei lipidi. Gli acidi grassi sono molecole anfipatiche, cioè sono costituite da una parte polare e da una parte apolare. Se si trovano in un liquido avente natura polare o apolare le molecole anfipatiche formano strutture quali il doppio strato piano (tipico delle membrane cellulari), le micelle o i liposomi. Nei solventi polari la parte apolare si orienta all’interno di una sfera, mentre quella polare si orienta all’esterno. In solventi apolari, invece, l’orientamento è inverso e si parla di micella inversa.

Phospholipids_aqueous_solution

Gli acidi grassi sono acidi monocarbossilici alifatici che possono essere classificati sulla base della lunghezza della catena carboniosa e sul numero e le posizioni di eventuali legami insaturi. Essi infatti possono non avere doppi legami come l’acido palmitico  e, in tal caso vengono detti saturi, oppure possono contenere un solo doppio legame come l’acido oleico e, in tal caso vengono detti monoinsaturi (monoenoici) o più doppi legami (polienoici) come l’acido linoleico e pertanto vengono detti polinsaturi. Gli acidi grassi possono essere classificati in base alla lunghezza della catena carboniosa; secondo la loro lunghezza essi prendono una via di distribuzione ematica diversa:

  • Acidi grassi a catena corta con un numero di atomi di carbonio da 1 a 4.
  • Acidi grassi a catena media con un numero di atomi di carbonio da 8 a 14
  • Acidi grassi a catena lunga con un numero di atomi di carbonio da 16 fino a 36.

Gli acidi grassi più abbondanti hanno da 14 a 22 atomi di carbonio, ma predominano quelli con 16 o 18 atomi.

Essi sono raramente presenti sotto forma di acidi grassi liberi;  si trovano più frequentemente

incorporati  con legame esterico o  ammidico nelle varie classi lipidiche (principalmente trigliceridi,

fosfolipidi, esteri del colesterolo, sfingolipidi, cere, alcoli alifatici, ecc.) che si formano nel metabolismo

lipidico. Alcuni acidi grassi sono detti “essenziali” perché al pari degli aminoacidi essenziali, non possono venire sintetizzati dall’organismo e debbono dunque essere introdotti con l’alimentazione. Tra gli acidi grassi ve ne sono 3 che vengono definiti essenziali (acido linoleico, acido linolenico e acido arachidonico ).

Nell’organismo si distinguono due classi di acidi grassi quelli della serie Omega-3 e quelli della serie Omega-6.

acidigrassi

L’acido grasso essenziale più abbondante è l’acido linoleico che è un precursore necessario per la biosintesi di un gruppo di derivati degli acidi grassi chiamati prostaglandine, composti similormonali che hanno numerosi effetti fisiologici importanti: infatti causano la contrazione di muscoli lisci, abbassano la pressione sanguigna, intensificano le reazioni infiammatorie, provocano un aumento della temperatura corporea. Gli acidi grassi sono noti come “concentrati di energia”, poiché, contenendo poco ossigeno rispetto per esempio agli zuccheri, possono subire un maggior numero di ossidazioni e, quindi, possono liberare più energia. Nella tabella vengono messe a confronto le rese caloriche dagli acidi grassi, degli zuccheri e delle proteine.

Rese caloriche di alcune molecole biologiche

Sostanze Resa calorica (kcal/mol)
Acidi grassi 9.1
Zuccheri 4.1
Proteine 4.1

 

Tale confronto è nettamente a favore degli acidi grassi, però, per le esigenze immediate di energia, vanno preferiti gli zuccheri, perché l’assimilazione e l’ossidazione degli acidi grassi e delle proteine sono molto più laboriose e quindi più lente. Gli acidi grassi saturi e insaturi hanno conformazioni diverse: negli acidi grassi saturi, le code idrocarburiche sono flessibili e possono esistere in un gran numero di conformazioni, in quanto ciascun singolo legame della molecola ha una completa libertà di rotazione. Gli acidi grassi saturi presentano forma completamente estesa. Gli acidi grassi insaturi, invece, presentano uno o più angoli rigidi dovuti ai doppi legami che non hanno libertà di rotazione. La configurazione cis dei doppi legami produce un angolo di circa 30° nella catena alifatica come si può vedere in figura:

chimicamo

mentre la configurazione trans è più simile a quella di una catena estesa come si può vedere in figura:

linoleico

I trigliceridi sono il prodotto dell’esterificazione del glicerolo ( 1,2,3 propantriolo) con tra acidi grassi dello stesso tipo o di tipo diverso

acido

I trigliceridi solidi a temperatura ambiente vengono chiamati “grassi” e quelli liquidi “oli”.

Negli organismi in cui si trovano, costituiscono una riserva di energia a cui si può attingere in condizioni di carenza energetica. I processi di degradazione metabolica (catabolismo) dei trigliceridi forniscono un elevato numero di calorie, superiore a quello prodotto dalla digestione di qualsiasi altro materiale nutritizio.

Le cere sono esteri di acidi grassi a elevato numero di atomi di carbonio con alcoli alifatici monossidrilici. Questi possono essere saturi o insaturi, a catena lineare e a catena ramificata. Le cere si trovano come costituenti degli esseri viventi, sia nel mondo vegetale ( cera carnauba e cera montana) sia nel mondo animale ( cera d’api e lanolina) e costituiscono lo strato di protezione dei vegetali oltre che il rivestimento del piumaggio degli uccelli acquatici. Nell’ambito dei lipidi complessi saponificabili si annoverano i fosfolipidi anche detti fosfogliceridi, componenti caratteristici della membrana cellulare in cui due ossidrili del glicerolo (o glicerina) vengono esterificati con due acidi carbossilici (acidi organici); il terzo ossidrile viene invece esterificato con l’acido ortofosforico (acido inorganico) per mezzo di un legame fosfoesterico.

phospholipid

I fosfolipidi sono costituenti essenziali delle membrane biologiche. I fosfolipidi sono dei digliceridi in cui due ossidrili del glicerolo (o glicerina) vengono

esterificati con due acidi carbossilici (acidi organici); il terzo ossidrile viene invece esterificato con l’acido ortofosforico per mezzo di un legame fosfoesterico. Si genera così l’acido fosfatidico:

chemistry

e vengono eliminate complessivamente tre molecole d’acqua. L’acido fosfatidico, a livello di un altro gruppo ossidrile del fosfato, viene poi esterificato con il il gruppo ossidrile di un amminoalcool. Le molecole fosfolipidiche contrappongono le code apolari idrofobiche nella porzione intermedia della membrana biologica, mentre le teste polari idrosolubili sono rivolte verso gli ambienti ricchi di acqua. La presenza del gruppo fosforico e del gruppo amminico ad un’estremità dei fosfolipidi rende polare e quindi idrofila e solubile in acqua questa parte della molecola. Il resto della molecola non è polare e, quindi idrofoba e insolubile in acqua, perché è costituita dalle catene carboniose dei due acidi grassi. In acqua le molecole dei fosfolipidi tendono ad aggregarsi, disponendosi spontaneamente a formare un doppio strato, con le code non polari delle molecole inserite parzialmente tra le cose delle molecole dell’altro strato, e con le teste polari verso l’acqua.

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Author: Chimicamo

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