Biologie pour les Majors I

la Figure 1. Les lipides hydrophobes contenus dans la fourrure des mammifères aquatiques, comme cette loutre de rivière, les protègent des éléments. (crédit: Ken Bosma)

Les lipides comprennent un groupe diversifié de composés qui sont en grande partie de nature non polaire., En effet, ce sont des hydrocarbures qui comprennent principalement des liaisons carbone–carbone ou carbone–hydrogène non polaires. Les molécules Non polaires sont hydrophobes (”craignant l’eau ») ou insolubles dans l’eau. Les lipides remplissent de nombreuses fonctions différentes dans une cellule. Les cellules stockent de l’énergie pour une utilisation à long terme sous forme de graisses. Les lipides isolent également les plantes et les animaux de l’environnement (Figure 1). Par exemple, ils aident à garder les oiseaux et les mammifères aquatiques au sec lorsqu’ils forment une couche protectrice sur la fourrure ou les plumes en raison de leur nature hydrophobe hydrofuge., Les lipides sont également les éléments constitutifs de nombreuses hormones et sont un constituant important de toutes les membranes cellulaires. Les lipides comprennent les graisses, les huiles, les cires, les phospholipides et les stéroïdes.

graisses et huiles

une molécule de graisse se compose de deux composants principaux—le glycérol et les acides gras. Le glycérol est un composé organique (alcool) avec trois carbones, cinq hydrogènes et trois groupes hydroxyle (OH). Les acides gras ont une longue chaîne d’hydrocarbures à laquelle un groupe carboxyle est attaché, d’où le nom « acide gras.,” Le nombre de carbones dans l’acide gras peut varier de 4 à 36; les plus courants sont ceux contenant 12-18 carbones. Dans une molécule de graisse, les acides gras sont attachés à chacun des trois carbones de la molécule de glycérol avec une liaison ester à travers un atome d’oxygène (Figure 2).

la Figure 2. Le triacylglycérol est formé par la jonction de trois acides gras à une colonne vertébrale de glycérol dans une réaction de déshydratation. Trois molécules d’eau sont libérées dans le processus.

Au cours de cette formation de liaison ester, trois molécules d’eau sont libérées., Les trois acides gras contenus dans le triacylglycérol peuvent être similaires ou différents. Les graisses sont également appelées triacylglycérols ou triglycérides en raison de leur structure chimique. Certains acides gras ont des noms communs qui spécifient leur origine. Par exemple, l’acide palmitique, un acide gras saturé, est dérivé du palmier. L’acide arachidique est dérivé D’Arachis hypogea, le nom scientifique des arachides ou des arachides.

les acides Gras peuvent être saturés ou insaturés., Dans une chaîne d’acides gras, s’il n’y a que des liaisons simples entre les carbones voisins dans la chaîne hydrocarbonée, l’acide gras est dit saturé. Les acides gras saturés sont saturés d’hydrogène; en d’autres termes, le nombre d’atomes d’hydrogène attachés au squelette carboné est maximisé. L’acide stéarique est un exemple d’un acide gras saturé (Figure 3)

la Figure 3. L’acide stéarique est un acide gras saturé commun.

lorsque la chaîne hydrocarbonée contient une double liaison, l’acide gras est dit insaturé., L’acide oléique est un exemple d’acide gras insaturé (Figure 4).

la Figure 4. L’acide oléique est un acide gras insaturé commun.

La plupart des graisses insaturées sont liquides à température ambiante et sont appelées huiles. S’il y a une double liaison dans la molécule, alors elle est connue comme une graisse monoinsaturée (par exemple, l’huile d’olive), et s’il y a plus d’une double liaison, alors elle est connue comme une graisse polyinsaturée (par exemple, l’huile de canola).,

Lorsqu’un acide gras n’a pas de doubles liaisons, il est appelé acide gras saturé car plus d’hydrogène ne peut être ajouté aux atomes de carbone de la chaîne. Une graisse peut contenir des acides gras similaires ou différents attachés au glycérol. Les acides gras longs et droits avec des liaisons simples ont tendance à être emballés étroitement et sont solides à température ambiante. Les graisses animales avec l’acide stéarique et l’acide palmitique (commune de viande) et de la graisse avec de l’acide butyrique (commun dans le beurre) sont des exemples de graisses saturées. Les mammifères stockent les graisses dans des cellules spécialisées appelées adipocytes, où les globules de graisse occupent la majeure partie du volume de la cellule., Chez les plantes, la graisse ou l’huile est stockée dans de nombreuses graines et est utilisée comme source d’énergie pendant le développement des semis. Les graisses ou huiles insaturées sont généralement d’origine végétale et contiennent des acides gras insaturés cis. Cis et trans indiquent la configuration de la molécule autour de la double liaison. Si les hydrogènes sont présents dans le même plan, on parle de graisse cis; si les atomes d’hydrogène sont sur deux plans différents, on parle de graisse trans. La double liaison cis provoque une courbure ou un  » pli  » qui empêche les acides gras de s’emballer hermétiquement, les maintenant liquides à température ambiante (Figure 5)., L’huile d’Olive, l’huile de maïs, l’huile de canola et huile de foie de morue sont des exemples d’acides gras insaturés. Les graisses insaturées aident à abaisser le taux de cholestérol sanguin alors que les graisses saturées contribuent à la formation de plaque dans les artères.

la Figure 5. Les acides gras saturés ont des chaînes d’hydrocarbures reliées par des liaisons simples seulement. Les acides gras insaturés ont une ou plusieurs doubles liaisons. Chaque double liaison peut être dans une configuration cis ou trans. Dans la configuration cis, les deux hydrogènes sont du même côté de la chaîne hydrocarbonée., Dans la configuration trans, les hydrogènes sont sur les côtés opposés. Une double liaison cis provoque un pli dans la chaîne.

gras Trans

dans l’industrie alimentaire, les huiles sont artificiellement hydrogénées pour les rendre semi-solides et d’une consistance souhaitable pour de nombreux produits alimentaires transformés. En termes simples, l’hydrogène gazeux est bouillonné à travers les huiles pour les solidifier. Au cours de ce processus d’hydrogénation, des doubles liaisons de la conformation cis dans la chaîne hydrocarbonée peuvent être converties en doubles liaisons dans la conformation trans.,

la Margarine, certains types de beurre d’arachide et le shortening sont des exemples d’acides gras trans artificiellement hydrogénés. Des études récentes ont montré qu’une augmentation des gras trans dans l’alimentation humaine peut entraîner une augmentation des taux de lipoprotéines de basse densité (LDL), ou « mauvais” cholestérol, ce qui peut entraîner un dépôt de plaque dans les artères, entraînant une maladie cardiaque. De nombreux restaurants de restauration rapide ont récemment interdit l’utilisation des gras trans, et les étiquettes des aliments sont nécessaires pour afficher la teneur en gras trans.,

en Acides Gras Oméga

la Figure 6. L’acide Alpha-linolénique est un exemple d’un acide gras oméga-3. Il a trois doubles liaisons cis et, par conséquent, une forme incurvée. Pour plus de clarté, les carbones ne sont pas affichés. Chaque carbone lié individuellement a deux hydrogènes qui lui sont associés, également non représentés.

les acides gras Essentiels sont des acides gras nécessaires mais non synthétisés par le corps humain. Par conséquent, ils doivent être complétés par ingestion via le régime alimentaire., Acides gras oméga-3 (comme indiqué à la Figure 6) entrent dans cette catégorie et sont l’un des deux seuls connus pour l’homme (l’autre étant l’acide gras oméga-6). Ce sont des acides gras polyinsaturés et sont appelés oméga – 3 car le troisième carbone de l’extrémité de la chaîne hydrocarbonée est relié à son carbone voisin par une double liaison.

le carbone le plus éloigné du groupe carboxyle est numéroté comme le carbone oméga (ω), Et si la double liaison est entre le troisième et le quatrième carbone de cette extrémité, il est connu comme un acide gras oméga-3., Importants sur le plan nutritionnel parce que le corps ne les fabrique pas, les acides gras oméga-3 comprennent l’acide alpha-linoléique (ALA), l’acide eicosapentaénoïque (EPA) et l’acide docosahexaénoïque (DHA), qui sont tous polyinsaturés. Le saumon, la truite et le thon sont de bonnes sources d’acides gras oméga-3. La recherche indique que les acides gras oméga-3 réduisent le risque de mort subite par crise cardiaque, réduisent les triglycérides dans le sang, abaissent la pression artérielle et préviennent la thrombose en inhibant la coagulation sanguine. Ils réduisent également l’inflammation et peuvent aider à réduire le risque de certains cancers chez les animaux.,

Comme les glucides, les graisses ont reçu beaucoup de mauvaise publicité. Il est vrai que manger un excès d’aliments frits et d’autres aliments « gras” entraîne un gain de poids. Cependant, les graisses ont des fonctions importantes. De nombreuses vitamines sont liposolubles et les graisses servent de forme de stockage à long terme des acides gras: une source d’énergie. Ils fournissent également une isolation pour le corps. Par conséquent, les graisses” saines  » en quantités modérées doivent être consommées régulièrement.

Cires

la Figure 7. Les revêtements cireux sur certaines feuilles sont faits de lipides., (crédit: Roger Griffith)

La Cire recouvre les plumes de certains oiseaux aquatiques et la surface des feuilles de certaines plantes. En raison de la nature hydrophobe des cires, elles empêchent l’eau de coller à la surface (Figure 7). Les cires sont constituées de longues chaînes d’acides gras estérifiées en alcools à longue chaîne.

phospholipides

les phospholipides sont des constituants majeurs de la membrane plasmique, la couche la plus externe des cellules animales. Comme les graisses, ils sont composés de chaînes d’acides gras attachées à un squelette de glycérol ou de sphingosine., Au lieu de trois acides gras attachés comme dans les triglycérides, cependant, il y a deux acides gras formant le diacylglycérol, et le troisième carbone de l’épine dorsale du glycérol est occupé par un groupe phosphate modifié (Figure 8).

la Figure 8. Un phospholipide est une molécule avec deux acides gras et un groupe phosphate modifié attaché à une colonne vertébrale glycérol. L’ajout d’un groupe chimique chargé ou polaire peut modifier le phosphate.,

un groupe phosphate seul attaché à un diaglycérol ne peut pas être considéré comme un phospholipide; c’est le phosphatidate (diacylglycérol 3-phosphate), le précurseur des phospholipides. Le groupe phosphate est modifié par un alcool. La Phosphatidylcholine et la phosphatidylsérine sont deux phospholipides importants présents dans les membranes plasmatiques. Un phospholipide est une molécule amphipathique, ce hydrophobe et une partie hydrophile., Les chaînes d’acides gras sont hydrophobes et ne peuvent pas interagir avec l’eau, tandis que le groupe contenant les phosphates est hydrophile et interagit avec l’eau (Figure 9).

la Figure 9. La bicouche phospholipidique est le composant principal de toutes les membranes cellulaires. Les groupes de tête hydrophiles des phospholipides font face à la solution aqueuse. Les queues hydrophobes sont séquestrées au milieu de la bicouche.

La tête est la partie hydrophile et la queue contient le hydrophobes des acides gras., Dans une membrane, une bicouche de phospholipides forme la matrice de la structure, les queues d’acides gras des phospholipides font face à l’intérieur, loin de l’eau, tandis que le groupe phosphate fait face à l’extérieur, côté aqueux (Figure 9).

les Phospholipides sont responsables de la nature dynamique de la membrane plasmique. Si une goutte de phospholipides est placée dans l’eau, elle forme spontanément une structure appelée micelle, où les têtes de phosphate hydrophiles font face à l’extérieur et les acides gras à l’intérieur de cette structure.,

stéroïdes

Contrairement aux phospholipides et aux graisses discutés précédemment, les stéroïdes ont une structure en anneau fusionné. Bien qu’ils ne ressemblent pas aux autres lipides, ils sont regroupés avec eux car ils sont également hydrophobes et insolubles dans l’eau. Tous les stéroïdes ont quatre anneaux de carbone liés et plusieurs d’entre eux, comme le cholestérol, ont une queue courte (Figure 10). De nombreux stéroïdes ont également le groupe fonctionnel-OH, ce qui les place dans la classification de l’alcool (stérols).

la Figure 10., Les stéroïdes tels que le cholestérol et le cortisol sont composés de quatre cycles d’hydrocarbures fusionnés.

le cholestérol est le stéroïde le plus commun. Le cholestérol est principalement synthétisé dans le foie et est le précurseur de nombreuses hormones stéroïdes telles que la testostérone et l’estradiol, qui sont sécrétées par les gonades et les glandes endocrines. C’est aussi le précurseur de la vitamine D. Le cholestérol est également le précurseur des sels biliaires, qui aident à l’émulsification des graisses et à leur absorption ultérieure par les cellules., Bien que le cholestérol soit souvent parlé en termes négatifs par les laïcs, il est nécessaire au bon fonctionnement du corps. C’est un composant de la membrane plasmique des cellules animales et se trouve dans la bicouche phospholipidique. Étant la structure la plus externe des cellules animales, la membrane plasmique est responsable du transport des matériaux et de la reconnaissance cellulaire et elle est impliquée dans la communication de cellule à cellule.

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