Lipidi: Struttura, Funzioni e Classificazione

I Lipidi

Lipidi Saponificabili e Non Saponificabili

• I lipidi sono un gruppo eterogeneo di composti insolubili in acqua ma solubili in solventi organici apolari.

• Sono composti da carbonio, idrogeno e ossigeno.

• Si dividono in:

  • Lipidi saponificabili (complessi): trigliceridi, fosfolipidi e glicolipidi. Contengono acidi grassi e formano saponi in soluzione basica.

  • Lipidi non saponificabili (semplici): steroidi e vitamine liposolubili. Non contengono acidi grassi e non formano saponi.

• Funzioni:

  • Riserva energetica (trigliceridi).

  • Strutturale (fosfolipidi e glicolipidi nelle membrane cellulari).

  • Regolazione del metabolismo (ormoni steroidei e vitamine liposolubili).

  • Idrorepellente (cere).

Trigliceridi: Triesteri del Glicerolo

• I trigliceridi (o triacilgliceroli) sono formati da una molecola di glicerolo e tre molecole di acidi grassi.

  • Formula generale: $CH<em>2-OH \ CH-OH \ CH</em>2-OH$ (glicerolo) + $3 \, HO-C-(CH<em>2)</em>n-CH_3$ (acidi grassi) → trigliceride

• Funzioni biologiche:

  • Riserva energetica: forniscono circa il doppio dell'energia per grammo rispetto ai carboidrati.

  • Isolamento termico: il tessuto adiposo sottocutaneo protegge dal freddo.

  • Trasporto delle vitamine liposolubili a livello intestinale.

• I trigliceridi sono triesteri del glicerolo formati tramite reazione di esterificazione, ovvero una sostituzione nucleofila acilica con eliminazione di tre molecole d'acqua.

Acidi Grassi: Saturi e Insaturi

• Gli acidi grassi sono acidi carbossilici con catene idrocarburiche da 4 a 36 atomi di carbonio.

• Contengono un numero pari di atomi di carbonio (generalmente da 12 a 24).

• Classificazione:

  • Saturi: catena carboniosa con soli legami semplici carbonio-carbonio (lineare).

    • Esempio: Acido stearico $(CH<em>3(CH</em>2)_{16}COOH)$

  • Insaturi: catena con uno o più doppi legami carbonio-carbonio (monoinsaturi o polinsaturi).

    • Esempio: Acido linolenico $(CH<em>3CH</em>2(CH=CHCH<em>2)</em>3(CH<em>2)</em>6COOH)$

• I trigliceridi si distinguono in grassi e oli in base al tipo di acidi grassi che li costituiscono:

  • Grassi: costituiti prevalentemente da acidi grassi saturi, sono solidi a temperatura ambiente (es. acido stearico).

  • Oli: costituiti da acidi grassi insaturi, sono liquidi a temperatura ambiente (es. acido oleico e linolenico).

• La saturazione o insaturazione influenza il punto di fusione dei trigliceridi.

  • Saturi: conformazioni lineari, interazioni dipolari forti, stato solido, punto di fusione alto.

  • Insaturi: punti di discontinuità, associazioni disordinate, stato liquido, punto di fusione basso.

• Acidi grassi essenziali: acido linoleico e acido linolenico, non sintetizzabili dall'organismo e devono essere assunti con la dieta. Sono importanti per la coagulazione del sangue e la risposta infiammatoria.

Reazioni dei Trigliceridi: Idrogenazione e Idrolisi Alcalina

• Le reazioni principali sono l'idrogenazione degli oli e l'idrolisi alcalina (saponificazione) dei grassi e degli oli.

• Idrogenazione: trasformazione degli acidi grassi insaturi in saturi mediante addizione di idrogeno e un catalizzatore metallico.

  • Esempio: conversione dell'acido oleico (insaturo) in acido stearico (saturo) nel trioleato di glicerile per formare tristearato di glicerile (grasso).

  • Utilizzo: produzione di margarina da oli vegetali (cotone, soia, arachidi, mais).

  • Reazione: $CH<em>2OCOR</em>1 \ CHOCOR<em>2 \ CH</em>2OCOR<em>3 + 3H</em>2 \xrightarrow{Ni} \text{Grasso saturo}$

• Idrolisi Alcalina (Saponificazione): reazione con basi forti (NaOH, KOH) e calore per formare glicerolo e sali di acidi grassi (saponi).

  • I saponi di sodio sono solidi, quelli di potassio sono liquidi.

  • Reazione: $CH<em>2OCOR</em>1 \ CHOCOR<em>2 \ CH</em>2OCOR<em>3 + 3NaOH \rightarrow CH</em>2OH \ CHOH \ CH_2OH + 3RCOONa$

• Azione detergente del sapone: i saponi sono molecole anfipatiche con una coda idrofobica (apolare) e una testa idrofila (polare).

  • In acqua, formano micelle: sfere con le code idrofobiche all'interno e le teste idrofile all'esterno.

  • Le micelle intrappolano le gocce di grasso, formando un'emulsione che permette la dissoluzione del grasso in acqua.

Fosfolipidi: Molecole Anfipatiche

• I fosfolipidi sono lipidi con una testa polare (idrofila) e una coda apolare (idrofobica).

• Sono costituiti da glicerolo o sfingosina, un gruppo fosfato e uno o due acidi grassi.

• Si dividono in glicerofosfolipidi e sfingolipidi.

• Glicerofosfolipidi (o fosfogliceridi): formati da glicerolo, due acidi grassi e un gruppo fosfato legato a un amminoalcol (es. etanolammina e colina).

  • Unità base: acido fosfatidico.

  • Importanti componenti delle membrane cellulari, dove si dispongono in un doppio strato con le code idrofobiche rivolte verso l'interno e le teste idrofile verso l'esterno.

• Sfingolipidi: formati da sfingosina, un acido grasso e un gruppo fosfato legato a un amminoalcol.

  • Unità base: sfingosina (amminoalcol insaturo).

  • Presenti nella guaina mielinica degli assoni dei neuroni, con funzione isolante.

  • Sono anfipatici: testa polare idrofila (gruppo fosfato e amminoalcol) e due code apolari idrofobiche (catena idrocarburica della sfingosina e acido grasso).

Glicolipidi: Recettori Molecolari

• I glicolipidi (o glicosfingolipidi) sono formati da sfingosina, un acido grasso e un carboidrato (monosaccaride o oligosaccaride).

• Sono anfipatici: testa polare idrofila (carboidrato) e due code apolari idrofobiche (sfingosina e acido grasso).

• Si dividono in gangliosidi e cerebrosidi in base al tipo di carboidrato legato alla sfingosina.

  • Gangliosidi: funzionano da siti di riconoscimento per molecole specifiche (es. ormoni).

  • Cerebrosidi: recettori per i neurotrasmettitori sulle membrane dei neuroni.

Steroidi: Colesterolo, Acidi Biliari e Ormoni Steroidei

• Gli steroidi derivano da un idrocarburo policiclico (sterano).

• I più importanti sono il colesterolo, gli acidi biliari e gli ormoni steroidei.

• Colesterolo: presente negli alimenti (carni, uova, latte, burro) e sintetizzato dal fegato, è trasportato nel sangue dalle lipoproteine.

  • Le lipoproteine sono classificate in base alla densità: LDL (trasportano il colesterolo dal fegato ai tessuti) e HDL (prelevano il colesterolo dai tessuti e lo trasportano al fegato).

  • Eccesso di colesterolo (ipercolesterolemia), soprattutto se veicolato dalle LDL, può causare aterosclerosi e malattie cardiovascolari.

  • Funzioni: costituente delle membrane cellulari (regola la fluidità) e della guaina mielinica (isolante), precursore degli acidi biliari, degli ormoni steroidei e della vitamina D.

• Acidi biliari: derivano dall'ossidazione del colesterolo (es. acido colico). Sono anfipatici e favoriscono l'emulsione dei trigliceridi per la digestione intestinale.

• Ormoni steroidei: ormoni sessuali (androgeni, estrogeni e progestinici) e ormoni corticosurrenali (glicocorticoidi e mineralcorticoidi).

  • Ormoni sessuali: prodotti dalle gonadi, stimolano lo sviluppo dei caratteri sessuali primari e secondari.

    • Esempio: testosterone (androgeno), estrogeni e progesterone (progestinici).

  • Ormoni corticosurrenali: prodotti dalle ghiandole surrenali.

    • Glicocorticoidi (es. cortisolo e cortisone): favoriscono la gluconeogenesi.

    • Mineralcorticoidi (es. aldosterone): regolano l'equilibrio idrosalino riassorbendo lo ione sodio nei tubuli renali.

Vitamine Liposolubili: A, D, E, K

• Sono molecole organiche essenziali che devono essere introdotte con gli alimenti.

• Vitamina A (retinolo): presente negli animali e nei vegetali (come β-carotene o provitamina A). Funzione protettiva nei tessuti epiteliali e importante per la vista (rodopsina). Carenza causa cecità notturna.

• Vitamina D (calciferolo): presente negli animali e sintetizzata nella cute tramite fotossidazione di steroidi (ergosterolo e colesterolo). Importante per l'assorbimento e la deposizione degli ioni calcio e fosfato nelle ossa. Carenza causa rachitismo nei bambini e osteoporosi negli adulti.

• Vitamina E (tocoferolo): presente negli oli vegetali e nella frutta secca. Antiossidante, protegge gli acidi grassi insaturi nelle membrane cellulari dall'ossidazione dei radicali liberi.

• Vitamina K (naftochinone): presente nei vegetali a foglie verdi e sintetizzata dalla flora batterica intestinale. Essenziale per la sintesi della protrombina, importante per la coagulazione del sangue. La carenza aumenta il rischio di emorragie.

Vitamine Idrosolubili

• Differenze tra vitamine idrosolubili e liposolubili

  • Caratteristiche fisico-chimiche.

  • Fonti alimentari.

  • Condizioni di digestione.

  • Assorbimento.

  • Trasporto nei liquidi organici.

  • Metabolismo

• Caratteristiche generali vitamine idrosolubili

  • Devono essere introdotte regolarmente con la dieta.

  • Gli eccessi sono eliminati con le urine.

  • Non vengono immagazzinate.

  • Si trovano negli alimenti sia di origine animale che vegetale.

  • Sono instabili al calore.

  • Si perdono con la cottura (fino all'80% del contenuto vitaminico).

  • Si perdono durante i lavaggi prolungati e la raffinazione degli alimenti.

• Vitamine idrosolubili e loro funzioni:

  • Tiamina (vitamina B₁): coenzima TPP per le reazioni di decarbossilazione.

  • Riboflavina (vitamina B₂): coenzimi FAD e FMN per il metabolismo intermedio e i processi ossidoriduttivi cellulari.

  • Niacina (vitamina B₃ o PP): coenzimi NAD e NADP, essenziali per il metabolismo.

  • Acido pantotenico (vitamina B₅): costituente del Coenzima A (CoA), importante per il metabolismo di glicidi, lipidi e proteine, e per la sintesi di acidi grassi, colesterolo, ormoni steroidei, corpi chetonici, acetilcolina, porfirine.

  • Piridossina (vitamina B₆): coenzima PLP, coinvolto nel metabolismo degli amminoacidi, delle sostanze azotate, dei glucidi e dei lipidi, nella sintesi dell'emoglobina e nella produzione di anticorpi.

  • Biotina (vitamina B₇ o H): coenzima delle carbossilasi, enzimi che catalizzano l'incorporazione del CO₂ in diverse molecole, partecipa alla sintesi del glucosio, degli acidi grassi e delle basi puriniche.

  • Acido folico (vitamina B₉): coinvolto nel metabolismo degli amminoacidi, nella sintesi degli acidi nucleici e nel metabolismo dei neurotrasmettitori.

  • Cobalamina (vitamina B₁₂): interviene in reazioni di isomerizzazione nel metabolismo degli amminoacidi e degli acidi nucleici, interagisce con l'acido folico.

  • Vitamina C (acido ascorbico): partecipa a numerose vie metaboliche di biosintesi (in particolare del collagene), facilita l'assorbimento intestinale del ferro, interviene nelle reazioni allergiche, potenzia le funzioni immunologiche e antibatteriche dei globuli bianchi, neutralizza i radicali liberi.