Classificazione dei lipidi
Molecole con caratteristica comune: idrofobicità (solubilità in
solventi organici)
Classi:
1. Acidi grassi
2. Omolipidi
 gliceridi
 cere
 Steroli/steroidi
3. Eterolipidi
 fosfolipidi
 glicolipidi
4. Lipidi associati
 lipoproteine
 lipopolisaccaridi
5. Terpeni
Acidi carbossilici o acidi grassi
grassi:: saturi, insaturi
insaturi..
Alcuni di questi sono detti "essenziali” perché il
nostro corpo non riesce a sintetizzarli (linoleico e
linolenico)..
linolenico)
Triacilgliceroli o trigliceridi (oli, grassi)
grassi):: gli oli sono
liquidi (insaturi), mentre i grassi sono solidi (saturi)
(saturi)..
Costituiti da una molecola di glicerolo e 3 acidi grassi
Fosfolipidi:
Fosfogliceridi: l'alcol esterificato è il glicerolo,
Sfingolipidi la parte alcolica esterificata è la
sfingosina (rivestimento degli assoni nervosi per un
migliore isolamento e trasmissione del segnale
elettrico).
Glicolipidi:
Glicolipidi:
cerebrosidi
sono
i
componenti
fondamentali delle sinapsi nei neuroni
neuroni;; sono anche
marcatori chimici, per esempio nei diversi gruppi
sanguigni (Ag tipo A, B, AB, O) cambia lo zucchero
legato all'acido grasso
grasso..
Cere: sono acidi grassi a lunga catena esterificati
Cere:
con alcoli
alcoli;; usati in natura come protettivi, per
mantenere l’idratazione
l’idratazione..
Steroli/steroidi: il più noto è il colesterolo
Steroli/steroidi:
colesterolo;;
regolatori
biologici,
ormoni
sessuali
e
adrenocorticotropi, le vitamine D, gli acidi biliari
biliari..
Terpeni: definiti "oli essenziali”; sono composti
che hanno un numero di atomi di C multipli di 5.
Funzioni dei lipidi
Deposito/energetica (tessuto adiposo)
Protezione meccanica
dei tessuti molli (es. rene)
Strutturali (membrane)
Termoregolazione
Signalling (glicoproteine
glicoproteine))
Modificazioni post traduzionali delle proteine
Gli acidi grassi
Sono acidi carbossilici il cui gruppo
funzionale è un carbossile
O
R
C
OH
Nell’animale sono prevalentemente a numero pari di
atomi di C e a catena corta (C< 5), media (C6-10), lunga
(C
C > 10), saturi o insaturi.
Sono molecole anfipatiche costituite cioè da una
testa polare (il gruppo carbossilico) e da una coda
apolare (la catena alifatica).
Gli acidi grassi possono essere saturi o insaturi…
….prevalentemente in configurazione
cis
Gli acidi grassi
Il corpo umano può produrre quasi
tutti gli acidi grassi: l'acido
linoleico (LA) e l'α-linolenico
(LNA), sono essenziali e devono
essere assunti con la dieta. Altri
acidi
grassi,
quali
l'acido
eicosapentenoico
(EPA)
e
docosaesenoico (DHA), possono
essere prodotti dal corpo umano a
partire da LA e LNA, ma
l'assunzione tramite dieta aiuta a
soddisfarne
il
fabbisogno
giornaliero.
Fatty acid synthase
ACP: Acyl Carrier
ACP:
Protein
AT:: Acyl Transacylase
AT
MT:: Malonyl Transacylase
MT
CE:: Condensing Enzyme
CE
KR:: -Ketoacyl Reductase
KR
DH:: Dehydrase
DH
ER:: Enoyl Reductase
ER
TE:: Thioesterase
TE
AT
CE
TE
MT
DH
ER
KR
Cys HS
SH
A
C
P
SH
KR
ER
DH
TE
A
C
P
HS
Cys
MT
CE
AT
A
B
La nomenclatura
3
2
1
CH3 (CH2)n CH2 CH2 COOH
Saturi
18
1
CH3 (CH2)16 COOH
Insaturi
Ottadecanoico o Stearico C18:0
1
18
10
9
CH3 (CH2)7 CH = CH (CH) 7 COOH
10 9
13
12
CH3 (CH2)4 CH = CH CH2 CH=CH (CH) 7 COOH
Oleico C18:1 9 9
Linoleico C18:2 9,12
13
10 9
15
12
16
CH3 CH2 CH = CH CH2 CH=CH CH2 CH=CH (CH) 7 COOH
Linolenico C18:3 9,12,15
3
6
Riassumendo
∆
P. Champe, R. Harvey, D. R. Ferrier, LE BASI
DELLA BIOCHIMICA, Zanichelli Editore
S.p.A. Copyright © 2006
Acidi grassi saturi
Saturi
2:0
4:0
6:0
8:0
10:0
12:0
14:0
16:0
18:0
20:0
22:0
24:0
26:0
Acetico
Butirrico
Capronico
Caprilico
Caprico
Laurico
Miristico
Palmitico
Stearico
Arachico
Beenico
Lignocerico
Cerotico
CH3COOH
CH3(CH2)2COOH
CH3(CH2)4COOH
CH3(CH2)6COOH
CH3(CH2)8COOH
CH3(CH2)10COOH
CH3(CH2)12COOH
CH3(CH2)14COOH
CH3(CH2)16COOH
CH3(CH2)18COOH
CH3(CH2)20COOH
CH3(CH2)22COOH
CH3(CH2)24COOH
aceto
latte
latte
latte
oli vegetali
oli vegetali
oli vegetali
grassi animali
grassi animali
olio arachide
olio di semi
tessuto nervoso
tessuto nervoso
N.B. Gli acidi grassi differiscono tra loro sempre per 2 atomi di C. Perché?
Perché la sintesi prevede
l’allungamento della catena
dell’acido grasso mediante
l’aggiunta di acetilCoA
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore
S.p.A. Copyright © 2006
Acidi grassi monomono- ,poli
,poli-- e ultra insaturi (doppio legame in cis
cis))
16:1 -7
16:1 9
acido palmitoleico
18:1
-9
18:1 9
acido oleico
oli vegetali
18:2
-6
18:2 9, 12
acido linoleico
oli di semi
18:3
-3
18:3
9, 12, 15
acido linolenico
oli di semi
20:4
-6
20:4
5, 8,11,14 acido arachidonico
O
H 3C
(CH 2 ) n
CH 2
CH 2
C
OH
grassi animali
Gli acidi grassi: la reattività
O
C
Con gli alcoli ROH
OR
Esteri
O
C
Con le amine RNH2
Amidi
NH -- R
O
Tioesteri
O
Con altri FA RCOOH
C
Con R--SH
C
O
OC-R
S-R
Anidridi
Gli acidi grassi: la reattività
O
C
OH
O
+
H O H
C
O
_
Anione
carbossilato
+
H O H
H
Ione idronio
In ambiente salino (es. citosol
citosol)) subiscono il
processo di salificazione (formazione dei
saponi)
O
O
H-- O H
+
C
C
Na+OHOH
O -- Na
Il sapone è generalmente un sale di Na o di
K di un FFA a lunga catena; viene
prodotto e usato per solubilizzare le
sostanze grasse nei processi di pulizia.
Si prepara per saponificazione
saponificazione,, ovvero per
idrolisi alcalina, di lipidi di origine animale o
vegetale .
I saponi sono spesso dei tensioattivi. Per via della
sua struttura, la molecola del sapone ha una
testa idrofila ionizzata negativamente ed una
coda idrofoba. Le molecole di sapone sono
pertanto in grado di emulsionare le sostanze
grasse, consentendone l'allontanamento con
l'acqua. Ma attenzione alle membrane cellulari!
Analogamente a quanto visto per gli alcani, gli acidi
grassi saturi presentano un punto di fusione
proporzionale alla lunghezza della catena carboniosa
che li caratterizza
caratterizza..
L'acido butirrico (C
(C44) fonde a -8°C, quello palmitico
(C16
(C
16)) a 62
62..8°C, quello stearico (C
(C18
18)) a 69
69..9°.
L'insaturazione causa un abbassamento del punto di fusione, tanto
che l'acido oleico (C
(C18
18::1) fonde a 14
14°°C, il linoleico (C
(C18
18::2) a -5°C, il
linolenico (C
(C18
18::3) a -11
11°°C.
Il motivo del differente punto di fusione può essere ricercato nel
minor numero di legami deboli (dipoli temporanei tipo Van der Waals
Waals))
che sono in grado di stabilire tra loro molecole non lineari
lineari.. In
particolare la linearità della molecola risulta compromessa nel caso
di legami di tipo cis
cis..
I FA saturi si impacchettano
con una disposizione quasi
cristallina, stabilizzata da molte
interazioni idrofobiche
La presenza di doppi legami cis,
interferisce
con
questa
disposizione
e
produce
aggregati meno stabili
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI
BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli
Editore S.p.A. Copyright © 2006
Riassumendo
Saturi :
All’aumentare della lunghezza della catena diminuisce
solubilità in acqua e aumenta il Punto di Fusione (PF)
la
Insaturi :
All’aumentare del numero di doppi legami aumenta la fluidità e
diminuisce il PF
Numero doppi
legami
PF
C18:0
0
69.6
C18:1
1
13.4
C18:2
2
-5
C18:3
3
-11
Gli FA e
l’acqua:
un
rapporto
difficile
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI
BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli
Editore S.p.A
S.p.A.. Copyright © 2006
Gli FA e l’acqua: un rapporto difficile
La formazione delle micelle,
è favorita quando l’area
della superficie della testa
polare è più grande di quella
della catena acilica, come
avviene negli acidi grassi
liberi.
Nelle micelle, i gruppi
idrofobici sono sequestrati e
lontani dal contatto con
l’acqua. Non vi sono strati di
molecole di acqua ordinate
quindi l’entropia aumenta:
struttura altamente stabile.
Trigliceridi o triacilgliceroli
Di solito:
Posizione 1 acido grasso saturo
Posizione 2 acido grasso insaturo
Posizione 3 acido grasso saturo/insaturo
Trigliceridi
costituiti da
glicerolo e acidi
grassi saturi
Trioleina (glicerolo
+ 3 molecole di
acido oleico)
TG formati da acidi grassi Trans idrogenati
Anche la lunghezza
della catena
influenza la
consistenza dei
lipidi presenti negli
alimenti
Lo Spermaceti è un organo che
occupa il 90% del capo dei
capodogli. E’ costituito da una
miscela di TG con acidi grassi
insaturi e cere (acido
spermacetico). A 37 °C (la
temperatura corporea dell'animale
in superficie) l’acido spermacetico è
liquido; mano a mano che il
capodoglio si immerge in
profondità, cristallizza perché la
temperatura diminuisce.
Questo permette al capodoglio di
rimanere immerso senza sforzo a
profondità fino a 3000 m poiché
con l’abbassamento della
temperatura la densità dello
spermaceto diventa uguale a
quella dell’acqua che lo circonda
I glicerofosfolipidi o fosfogliceridi
Il “modello base” (acido fosfatidico) è costituito da:
Glicerolo
+ 2 acidi grassi + gruppo fosfato
COOH
3 H2O
HO-CH2
COOH
Acido fosfatidico
HO-CH
HO
O=P-OH HO-CH2
OH
+ Inositolo/ colina/
serina/etanolamina/
glicerolo
H2O
O
O
CH2OC
COC
CO
CH
O
CH2OPO
O-
C asimmetrico serie L
base
HO
base
-1
0
0
-1
-1
-4
-2
La
distribuzione è
tessuto--,
tessuto
cellula-- e
cellula
organismo-organismo
specifica e
contribuiscono
a determinare
le proprietà
delle membrane
Una sospensione di
PL può dare luogo a
LIPOSOMI, vescicole
chiuse, autosigillanti
autosigillanti,,
riempite di solvente e
a doppio strato
strato.. Sono
strutture
molto
stabili..
stabili
Con la
formazione del
liposoma il doppio
strato perde i
bordi idrofobici
esposti e acquista
la maggiore
stabilità in
ambiente acquoso
Sono
“costruite” sul
modello delle
membrane
cellulari
Perché basi diverse nei fosfolipidi???
PC
PE
PS
PI
PG
PLASMATICA
18
11
9
4
0
REL
50
21
0
7
0
RER
55
16
3
8
0
MITOC.
INTERNA
45
24
1
6
2
MITOC.
ESTERNA
45
23
2
13
3
Perché basi diverse nei fosfolipidi???
PG: presente nel fluido amniotico, è utilizzato come
indicatore della maturità polmonare del feto nel
terzo trimestre di gravidanza (ma quale precisa
funzione?).
PS: essenziale per il normale funzionamento delle
membrane cellulari neuronali. Attiva una protein
chinasi coinvolta nel meccanismo della memoria.
PC: signalling membrana-mediato
PI: signalling intracellulare. La sua idrolisi
genera secondi messaggeri
Ma cosa vuol dire signalling
signalling??
Allora capiamo perché PI è prevalentemente
presente nella membrana interna!
PS+PI
ESTERNA
PE
INTERNA
PC
0
20
40
60
80
Eritrociti umani
100
Epatociti di ratto
PS+PI
ESTERNA
PE
INTERNA
PC
0
PS+PI
ESTERNA
PE
INTERNA
PC
0
20
40
60
80
100
20
40
60
80
100
Piastrine di maiale
La
dipalmitoilfosfatidilcolina
(DPPC) e la sindrome da
distress respiratorio
(collasso alveolare)
La DPPC riveste gli alveoli polmonari ed essendo costituita da FA saturi,
costituiscono un “muro compatto” che impedisce durante l’espirazione il
collasso dell’alveolo polmonare.
I neonati prematuri spesso presentano la
sindrome da distress respiratorio perché
non hanno sufficiente surfattante
surfattante.. La
condizione viene trattata con la
somministrazione in situ di DPCC
esogeno.
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