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: mineraliCostituenti 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)

acido oleico 18:1 (acido oleico 18:1 (-9)-9)acido oleico 18:1 (acido oleico 18:1 (-9)-9)

Gli acidi grassi insaturi naturaliGli acidi grassi insaturi naturalihanno configurazione hanno configurazione ciscis del doppio legamedel doppio legame

HH

COOHacido oleicoacido oleico

-9-9

22

44

6688

33

55

77991010

1111

13131515

1717

1212

1414

16161818

carbonio carbonio

HH

COOH

-9

24

68

3

5

7

910

11

13

15

17

12

14

1618

carbonio

Ac. Ac. ciscis--99-octadecenoico-octadecenoico (acido oleico)(acido oleico)

H

H

COOH18 16 14 12 10 8 6 4 2

17 15 13 11 9 7 5 3

Ac.Ac. trans trans--99-octadecenoico-octadecenoico (acido elaidico)(acido elaidico)

acido linoleico 18:2 (-6) acido linoleico 18:2 (-6)

HHH

H

COOH2

4

6

83

5

7910

1113

12

-6

15

1714

16

18

HHH

H

H

H

COOH2

4

6

83

5

7910

1113

12

1415

16

17

18 -3

acido linolenico

acido -linolenico 18:3 (-3)acido -linolenico 18:3 (-3)

H

H

H

H

H

H

HH

H

H

H H

H

H

HH

CO

OH

H

HH

H

H H H

H HH

HHH

H

H

acido arachidonico20:4 (-6)

acido arachidonico20:4 (-6)

-6-6

acido grasso

palmitico

oleico

linoleico

-linolenico

eicosapentaenoico

serie

saturo

n-9

n-6

n-3

n-3

nomenclatura

16:0

18:1 (n-9)

18:2 (n-6)

18:3 (n-3)

20:5 (n-3)

fonte alimentareprevalente

grassi animali

oli vegetali

oli vegetali

oli vegetali

olio di pesce

acido stearico (18:0) ………….... 69.7°C

acido oleico (18:1) ………………. 16°C

acido linoleico (18:2) …………… -5°C

acido stearico (18:0) ………….... 69.7°C

acido oleico (18:1) ………………. 16°C

acido linoleico (18:2) …………… -5°C

punti di fusionepunti di fusione

69.7°C69.7°C 16°C16°C -5°C-5°C

Aumentando il grado di insaturazione della catena diminuisce la Aumentando il grado di insaturazione della catena diminuisce la probabilità che si contraggano legami intermolecolariprobabilità che si contraggano legami intermolecolariAumentando il grado di insaturazione della catena diminuisce la Aumentando il grado di insaturazione della catena diminuisce la probabilità che si contraggano legami intermolecolariprobabilità 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)

H H

COOH

OH

H2O

COOH

H

.

.

PEROSSIDAZIONEPEROSSIDAZIONE

COOH.H

O2

COOH

H OO H

H2O

OH.

COOHH O

O.

COOH

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

C

CH2OH

CH2OHHOH

GliceridiGliceridi

I gliceridi sono prodotti di esterificazione delglicerolo con acidi grassi

C

CH2OH

CH2OHHOH

glicerolo

C

CH2OOCOR

CH2OHHOH

monogliceridemonogliceride

C

CH2OOCOR

CH2 OCOROCORHOH

digliceridedigliceride

C

CH2OOCOR

CH2 OCOROCORRCOORCOOH

trigliceridetrigliceride

C

CH2OH

CH2OHHOH

glicerolo

C

CH2O

CH2OHHOH

C

O

R

R-1-monogliceride

C

CH2OH

CH2OHOH

C

O

R

S-1-monogliceride

C

CH2OH

HOC

O

RCH2OH

2-monogliceride

monogliceridimonogliceridi

CH2OCOR

C

CH2OH

OCORH

1,2-diacil-sn-glicerolo1,2-diacil-sn-glicerolo

2,3-diacil-sn-glicerolo2,3-diacil-sn-glicerolo

1,2-diacil-sn-glicerolo1,2-diacil-sn-glicerolo

CH2OH

C

CH2OCOR

HRCOO

1

2

3

CH2OCOR

C

CH2OH

HRCOO

1

2

3

3

2

1

diglicerididigliceridi

CH2O

C

CH2O

HO

C

O

(CH2)14CH3

C

O

CH3(CH2)14

C

O

(CH2)7 C C (CH2)7 CH3

H H

1-oleil-2,3-dipalmitoil-sn-glicerolo1-oleil-2,3-dipalmitoil-sn-glicerolo

1

2

3

trigliceriditrigliceridi

I triesteri del glicerolo: proprietà fisiche

Insolubili in acquaPunto 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

CH2

C

CH2

HOC

O

O

C O

O

OH

O

PO

CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7

1-oleoil-2-linolenoil-snsn-glicero-3-fosfato1-oleoil-2-linolenoil-snsn-glicero-3-fosfato

1

2

3

Acido fosfatidicoAcido fosfatidico

Fosfolipidi: proprietà fisiche

Molecole anfipatiche

Formazione di micelle e liposomi in soluzioni acquose

Compartimento interno acquoso

Membrana a doppio strato

Vescicola(liposoma)

bilayer

Micella

fosfolipidi

acidi grassi

A bassa temperatura i monomeri sono organizzati A bassa temperatura i monomeri sono organizzati in uno stato cristallinoin uno stato cristallino

Innalzando la temperatura si ha rottura dei Innalzando la temperatura si ha rottura dei legami intermolecolari di van der Waals fra le legami intermolecolari di van der Waals fra le catene idrofobichecatene idrofobiche

Fosfolipidi: proprietà fisicheSono i costituenti principali delle membrane cellulari

1-palmitoil-2-stearoil-sn-glicero-3-fosfocolina1-palmitoil-2-stearoil-sn-glicero-3-fosfocolina

CH3(CH2)16

O

O

C O

O

C OH CH2

CH2

C

P

O

O O C

H

H

C

H

H

N

CH3

CH3

CH3

CH3(CH2)14

16:016:0

18:018:0

colinacolina

1

23

fosfatidilcolinafosfatidilcolina

OHO

O

P

C

CH2

CH2HOC

O

OC

O

O OH

OH

OH

OHOH

O

O

C O

O

C OH CH2

CH2

C

P

O

HO O C

H

H

C

H

H

NH2

O

O

C O

O

C OH CH2

CH2

C

P

O

HO O C

H

H

C

NH2

H

COOH

fosfatidiletanolammina

fosfatidilserina

fosfatidilinositolo

Glicerofosfolipidi

La natura del gruppo X è fondamentale per la determinazione delleProprietà 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

C NH2H

C OHH

C

C

H

H

(CH2)12

CH3

C18-sfingosinaC18-sfingosina

CH2OH

C NHH

C OHH

C

C

O

C HH

sfingosinaAcidograsso

ceramideceramide

sfingosinasfingosina

Sfingosina-1-fosfatoSfingosina-1-fosfato

CH2

C NH2H

C OHH

CC

HH

O

PO O

OH

acidoacido grassograssosfingosinasfingosina

Ceramide-1-fosfatoCeramide-1-fosfato

CH2

C NHH

C OHH

C

C

O

CHH

O

PO O

OH

colinacolina

acido grassoacido grassosfingosinasfingosina

CH2

C NHH

C OHH

C

C

O

CHH

O

PO O

O CH2 CH2 N(CH3)3sfingomielinasfingomielina

OO

H HC

O

C

C

H OHC

H NHC

CH2

CH2OH

HO

HOHO

cerebroside

GangliosidiI gangliosidi contengono acido N-acetilneuramminico (NANA)

Gal-Glc-Ceramide

NANA

Gal-Glc-Ceramide

NANA

NANA

Gal-Glc-Ceramide

NANA

GalNAc-

Gal-Glc-Ceramide

NANA

Gal-GalNAc-

GM3GM3

GM2GM2

GM1GM1

GD3GD3

Gal-Glc-Ceramide

NANA

Gal-GalNAc- GD2GD2

NANA

COOH

C

CH2

C OHH

C HNHCH3C

O

O

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

NANA

GangliosidiGangliosidi

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 minimeAzioni biologiche: metabolismo dei grassi

regolazione pressione arteriosaipertermia 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 C-5 e/o al C-15.

Hanno la proprietà di regolare a livello cellulare risposte specifiche nei processi infiammatori e nelle reazioni del sistema immunitario.

TerpeniSono composti costituiti da una o più unità ISOPRENOIDI

Possono contenere diversi gruppi funzionali (OH, C=C, C=O,etc) Possono essere lineari o ciclici

SteroidiClasse 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.

SteroidiCOLESTEROLO

• 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)