Lipidi
Una delle quattro principali classi di sostanze biologicamente
attive. (carboidrati, proteine, acidi nucleici)
INSOLUBILI IN ACQUA E SOLUBILI NEI SOLVENTI
ORGANICI NON POLARI
I lipidi (la parola deriva dal greco lípos, grasso) sono caratterizzati
da particolari proprietà di solubilítà; grassi ed oli
Variano tra loro moltissimo per struttura chimica:
Idrocarburi: minerali
Costituenti delle piante e degli animali: esteri, aciclici, ciclici e
policiclici.
Possono essere distinti in diverse classi
• Acidi grassi
–Trigliceridi
–Fosfolipidi
–Cerebrosidi
• Cere
• Prostaglandine
• Terpeni
–Steroidi
Acidi Grassi
• Componenti della maggior parte dei lipidi naturali
• Sono acidi monocarbossilici con più di tre atomi di C;
la catena alifatica può essere satura, insatura, ramificata
• Quelli più frequenti nei tessuti di mammifero hanno catena
lineare e numero pari di atomi di carbonio
ACIDI GRASSI: Proprietà fisiche
• Punto di fusione aumenta con l’allungarsi della
catena alifatica
• La presenza di doppi legami causa l’abbassamento
del punto di fusione (per l’isomero cis)
H
H
10 9
12
14
16
18
7
11
13
15
17
5
8
acido oleico
3
6
4
COOH
2
carbonio w
acido oleico 18:1 (w-9)
Gli acidi grassi insaturi naturali
hanno configurazione cis del doppio legame
Ac. cis-D9-octadecenoico
(acido oleico)
H
H
10 9
12
7
14
11
16
5
8
13
18
3
6
15
carbonio w
COOH
4
17
2
Ac. trans-D9-octadecenoico
(acido elaidico)
H
17
18
15
16
13
14
11
12
9
10
H
7
8
5
6
3
4
COOH
2
H
H
13
H
10 9
H
7
12
11
5
8
3
6
4
COOH
2
acido linoleico 18:2 (w-6)
H
H
H
15
16
H
13
H
H
10 9
7
12
11
5
8
3
6
14
acido linolenico
COOH
4
2
17
18
acido a-linolenico 18:3 (w-3)
w-6
H H
H
acido arachidonico
20:4 (w-6)
H H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H H H H H H
H
HH H H
H
C
H
H
H H
O
OH
acido grasso
serie
nomenclatura
fonte alimentare
prevalente
palmitico
saturo
16:0
grassi animali
oleico
n-9
18:1 (n-9)
oli vegetali
linoleico
n-6
18:2 (n-6)
oli vegetali
a-linolenico
n-3
18:3 (n-3)
oli vegetali
eicosapentaenoico n-3
20:5 (n-3)
olio di pesce
punti di fusione
acido stearico (18:0) ………….... 69.7°C
acido oleico (18:1) ………………. 16°C
acido linoleico (18:2) …………… -5°C
69.7°C
16°C
-5°C
Aumentando il grado di insaturazione della catena diminuisce la
probabilità che si contraggano legami intermolecolari
ACIDI GRASSI: Proprietà chimiche
• Acidi deboli (Ka < 10-5, pKa circa 5)
• Reattività degli acidi carbossilici
• Reagiscono con idrossidi dei metalli alcalini
formando sali solubili in acqua (SAPONI)
• Quelli insaturi sono sensibili
all’ossidazione (autossidazione)
PEROSSIDAZIONE
H H
COOH
.OH
H 2O
H
.
COOH
.
H
COOH
.
COOH
H
O2
COOH
H
H2O
O
O
.
.OH
COOH
H
O
O
H
ACIDI GRASSI: Proprietà fisiche
In soluzioni acquose, i sali degli acidi grassi (molecole
anfipatiche) formano strutture denominate MICELLE.
Meccanismo d’azione dei saponi
Gocce di olio
emulsionate
I saponi comuni sono SALI DI ACIDI DEBOLI
- in acqua danno soluzioni alcaline per effetto dell’idrolisi
parziale
- in presenza di ioni Ca++ e Mg++ (acque dure) formano sali
insolubili che precipitano
I detergenti sintetici hanno stessa struttura dei
saponi comuni ma sono SALI DI ACIDI FORTI.
- in acqua danno soluzioni neutre
- in presenza di ioni Ca++ e Mg++ non precipitano
Gli acidi grassi nel metabolismo umano
• Sono generalmente sintetizzati dall’organismo a partire
dall’unità basilare (acido acetico)
• Vengono generati dai grassi introdotti con la dieta ad opera
di enzimi denominati LIPASI, e si trovano in circolazione
nel sangue.
• Nei mitocondri sono ossidati (BETA OSSIDAZIONE) a
CO2 e H2O, con demolizione della catena alchilica
accorciata di due atomi di C per volta.
I TRIESTERI DEL GLICEROLO
Grassi ed oli sono triesteri del glicerolo e vengono
detti TRIGLICERIDI.
Importanza biologica:
-Riserva energetica
-Isolamento
-Protezione
Gliceridi
CH2OH
C
H
CH
OH
2
HO
I gliceridi sono prodotti di esterificazione del
glicerolo con acidi grassi
CH2OH
H C
CH2OH
HO
glicerolo
CH2OCOR
H C
CH2OH
HO
monogliceride
CH2OCOR
H C
CH2 OCOR
HO
digliceride
CH2OCOR
H C
RCOO CH2 OCOR
trigliceride
monogliceridi
O
CH2OH
CH2O C R
H C
CH2OH
HO
H C
CH2OH
HO
glicerolo
R-1-monogliceride
CH2OH
H C
CH2O C R
HO
O
S-1-monogliceride
O
CH2OH
R C O C H
CH2OH
2-monogliceride
digliceridi
1
CH2OH
2
RCOO C H
3
CH2OCOR
2,3-diacil-sn-glicerolo
1
CH2OCOR
2
RCOO C H
3
CH2OH
1,2-diacil-sn-glicerolo
3
CH2OH
2
H C OCOR
1
CH2OCOR
1,2-diacil-sn-glicerolo
trigliceridi
O
CH3(CH2)14
O
H H
CH2O C
(CH2)7 C C
1
(CH2)7 CH3
C O 2C H
3CH O
2
C
(CH2)14CH3
O
1-oleil-2,3-dipalmitoil-sn-glicerolo
I triesteri del glicerolo: proprietà fisiche
Insolubili in acqua
Punto di fusione in relazione alla natura degli acidi grassi
in essi contenuti
Tripalmitato di glicerile
Dipalmitoleato di glicerile
I triesteri del glicerolo: proprietà chimiche
Tipiche degli ESTERI ed eventualmente degli acidi
grassi insaturi.
IDROLISI
SAPONIFICAZIONE
Quando un grasso od un olio sono riscaldati in presenza di
alcali si trasformano in glicerolo e sali degli acidi grassi
(saponi)
IDROGENAZIONE
Es.:Trasformazione degli oli vegetali altamente insaturi in
grassi vegetali solidi (margarina) tramite idrogenazione
catalitica di alcuni o tutti i doppi legami
FOSFOLIPIDI
I fosfolipidi costituiscono circa il 40% delle membrane cellulari
(l'altro 60% sono proteine);
Si distinguono in
GLICEROFOSFOLIPIDI costituiti da glicerolo, acidi grassi,
fosfato
SFINGOFOSFOLIPIDI
costituiti da sfingosina, acidi
grassi, fosfato
Acido fosfatidico
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7
CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7
C O
O
1
O
CH2
2
C O C H
3
CH2
O
O
P
OH
O
1-oleoil-2-linolenoil-sn-glicero-3-fosfato
Fosfolipidi: proprietà fisiche
Molecole anfipatiche
Formazione di micelle e liposomi
in soluzioni acquose
Compartimento interno acquoso
Membrana a doppio strato
acidi grassi
Micella
fosfolipidi
bilayer
Vescicola
(liposoma)
A bassa temperatura i monomeri sono organizzati in uno
stato cristallino
Innalzando la temperatura si ha rottura dei legami
intermolecolari di van der Waals fra le catene
idrofobiche
Fosfolipidi: proprietà fisiche
Sono i costituenti principali delle membrane cellulari
fosfatidilcolina
16:0
O
CH3(CH2)14 C O
1
CH2
2
colina
CH3(CH2)16 C O C 3
H CH2
O
O
H H
CH3
18:0
O P O C C N CH3
CH3
O
H H
1-palmitoil-2-stearoil-sn-glicero-3-fosfocolina
O
C O
CH2
C O C
H CH2
O
O
fosfatidiletanolammina
HO
P
H H
O C C NH2
O
H H
C O C
H CH2
O
O
H NH2
O
C O
fosfatidilserina
CH2
HO
P
O C C COOH
O
H H
O
C O
fosfatidilinositolo
CH2
C O C
H CH2
O
O
HO
P
O
OH
OH
OH
OH
O
OH
Glicerofosfolipidi
La natura del gruppo X è fondamentale per la determinazione delle
Proprietà fisiche dei fosfolipidi (la testa ha polarità variabile in
funzione del pH)
Natura ionica dei fosfolipidi
Sfingofosfolipidi
La sfingosina è presente in tutti gli sfingofosfolipdi
L’acido grasso si lega tramite legame ammidico
Un gruppo polare (fosfato +X) si lega all’alcol primario
Sfingolipidi
Sono composti formati da un acido grasso legato
con legame amidico alla sfingosina, che può
lagare col gruppo ossidrilico primario uno
zucchero, il galattosio
CH2OH
O
H C NH C
ceramide
H C OH
CH2OH
H
C
C
H
H C NH2
H C OH
C H
H C
(CH2)12
CH3
C18-sfingosina
sfingosina
Acido
grasso
OH
Sfingosina-1-fosfato
O
P
O
O
CH2
H C NH2
H C OH
H
sfingosina
C
C
H
Ceramide-1-fosfato
OH
O
P
O
O
CH2
O
H C NH C
H C OH
H
sfingosina
C
C
H
acido grasso
sfingomielina
O CH2 CH2 N(CH3)3
O
P
O
O
CH2
O
H C NH C
H C OH
H
sfingosina
C
C
H
acido grasso
colina
CH2OH
O
HO
O
HO
CH2
HO
H C NH C
H C OH
H
cerebroside
C
C
H
O
Gangliosidi
I gangliosidi contengono acido N-acetilneuramminico
(NANA)
Gangliosidi
Gal-Glc-Ceramide
GM3
NANA
GalNAc- Gal-Glc-Ceramide
GM2
NANA
Gal-GalNAc- Gal-Glc-Ceramide
COOH
GM1
NANA
C O
CH2
O
H C OH
H3C C NH C H
HO C H
Gal-Glc-Ceramide
GD3
NANA
NANA
H C OH
H C OH
CH2OH
NANA
Gal-GalNAc- Gal-Glc-Ceramide
NANA
NANA
GD2
Cere
Le cere sono monoesteri di acidi grassi a lunga
catena con alcoli a lunga catena contenenti un solo
gruppo ossidrilico (alcoli grassi)
Hanno funzione protettiva, rivestono la pelle di
molti animali e le foglie e i frutti di molte piante.
Prostaglandine e Leucotrieni
Sono derivati dell’acido arachidonico (C20, con doppi
legami in C5, C8, C11 e c14.
Le prostaglandine sono sintetizzate principalmente per
ciclizzazione (CICLOSSIGENASI) tra C8 e C12.
Si distinguono diverse classi (A,B,E,F,G,I)
Biologicamente attive in quantità minime
Azioni biologiche:
metabolismo dei grassi
regolazione pressione arteriosa
ipertermia dolore
Azione dell’acido acetilsalicidico (aspirina)
Farmaci anti infiammmatori
Per azione enzimatica, dall'acido arachidonico si formano
anche due importanti classi di prodotti aciclici, i
LEUCOTRIENI e le LIPOSSINE, con ossidazione al C5 e/o al C-15.
Hanno la proprietà di regolare a livello cellulare risposte
specifiche nei processi infiammatori e nelle reazioni del
sistema immunitario.
Terpeni
Sono composti costituiti da una o più unità ISOPRENOIDI
Possono contenere diversi gruppi funzionali (OH, C=C,
C=O,etc) Possono essere lineari o ciclici
Steroidi
Classe di lipidi correlata ai terpeni, nel senso che,
attraverso una serie di reazioni il tri-terpene aciclico
squalene si trasforma stereospecificamente in lanosterolo,
uno steroide tetraciclico, precursore degli altri steroidi
La caratteristica strutturale comune a tutti gli steroidi è un sistema
di quattro anelli condensati. Gli anelli A, B e C sono a sei termini,
mentre l'anello D è a cinque termini.
Tutti gli anelli sono fusi tra di loro in configurazione trans.
Steroidi
COLESTEROLO
• 27 atomi di carbonio - biosintetizzato a partire dal lanosterolo,
• Rinvenibile in tutte le cellule animali (membrane cellulari), ma
soprattutto nel cervello e nel midollo spinale;
• La quantità totale di colesterolo media nel corpo umano è di circa 200
g. Relazione fra la concentrazione del colesterolo nel sangue e le
malattie coronariche e cardiache.
Steroidi
• Acidi biliari
• Ormoni steroidei
- Corticosteroidei (cortisolo, aldosterone,etc)
- Androgeni (testosterone)
- Estrogeni (estradiolo)
- Progestinici (progesterone)
Ormoni steroidei
• Corticosteroidei
(cortisolo,
aldosterone,etc)
Androgeni (testosterone)
- Estrogeni
(estradiolo)
- Progestinici
(progesterone)