Biologia per le Major I

Figura 1. I lipidi idrofobi nella pelliccia dei mammiferi acquatici, come questa lontra di fiume, li proteggono dagli elementi. (credit: Ken Bosma)

I lipidi includono un gruppo eterogeneo di composti che sono in gran parte non polari in natura., Questo perché sono idrocarburi che includono per lo più legami carbonio–carbonio o carbonio–idrogeno non polari. Le molecole non polari sono idrofobiche (”acqua che teme”) o insolubili in acqua. I lipidi svolgono molte funzioni diverse in una cellula. Le cellule immagazzinano energia per un uso a lungo termine sotto forma di grassi. I lipidi forniscono anche isolamento dall’ambiente per piante e animali (Figura 1). Ad esempio, aiutano a mantenere asciutti uccelli acquatici e mammiferi quando formano uno strato protettivo sulla pelliccia o sulle piume a causa della loro natura idrorepellente e idrorepellente., I lipidi sono anche i mattoni di molti ormoni e sono un costituente importante di tutte le membrane cellulari. I lipidi includono grassi, oli, cere, fosfolipidi e steroidi.

Grassi e oli

Una molecola di grasso è costituita da due componenti principali: glicerolo e acidi grassi. Il glicerolo è un composto organico (alcool) con tre carboni, cinque idrogeni e tre gruppi idrossilici (OH). Gli acidi grassi hanno una lunga catena di idrocarburi a cui è collegato un gruppo carbossilico, da cui il nome “acido grasso.,” Il numero di carboni nell’acido grasso può variare da 4 a 36; i più comuni sono quelli contenenti 12-18 carboni. In una molecola di grasso, gli acidi grassi sono attaccati a ciascuno dei tre carboni della molecola di glicerolo con un legame estere attraverso un atomo di ossigeno (Figura 2).

Figura 2. Il triacilglicerolo è formato dall’unione di tre acidi grassi a una spina dorsale di glicerolo in una reazione di disidratazione. Tre molecole di acqua vengono rilasciate nel processo.

Durante questa formazione di legame estere, vengono rilasciate tre molecole d’acqua., I tre acidi grassi nel triacilglicerolo possono essere simili o dissimili. I grassi sono anche chiamati triacilgliceroli o trigliceridi a causa della loro struttura chimica. Alcuni acidi grassi hanno nomi comuni che specificano la loro origine. Ad esempio, l’acido palmitico, un acido grasso saturo, è derivato dalla palma. L’acido arachidico è derivato da Arachis hypogea, il nome scientifico per arachidi o arachidi.

Gli acidi grassi possono essere saturi o insaturi., In una catena di acidi grassi, se ci sono solo singoli legami tra i carboni vicini nella catena idrocarburica, si dice che l’acido grasso sia saturo. Gli acidi grassi saturi sono saturi di idrogeno; in altre parole, il numero di atomi di idrogeno attaccati allo scheletro di carbonio è massimizzato. L’acido stearico è un esempio di acido grasso saturo (Figura 3)

Figura 3. L’acido stearico è un comune acido grasso saturo.

Quando la catena idrocarburica contiene un doppio legame, si dice che l’acido grasso sia insaturo., L’acido oleico è un esempio di acido grasso insaturo (Figura 4).

Figura 4. L’acido oleico è un comune acido grasso insaturo.

La maggior parte dei grassi insaturi sono liquidi a temperatura ambiente e sono chiamati oli. Se c’è un doppio legame nella molecola, allora è noto come un grasso monoinsaturo (ad esempio, olio d’oliva), e se c’è più di un doppio legame, allora è noto come un grasso polinsaturo (ad esempio, olio di colza).,

Quando un acido grasso non ha doppi legami, è noto come acido grasso saturo perché non può essere aggiunto più idrogeno agli atomi di carbonio della catena. Un grasso può contenere acidi grassi simili o diversi attaccati al glicerolo. Gli acidi grassi lunghi rettilinei con legami singoli tendono ad essere imballati strettamente e sono solidi a temperatura ambiente. I grassi animali con acido stearico e acido palmitico (comune nella carne) e il grasso con acido butirrico (comune nel burro) sono esempi di grassi saturi. I mammiferi immagazzinano i grassi in cellule specializzate chiamate adipociti, dove i globuli di grasso occupano la maggior parte del volume della cellula., Nelle piante, il grasso o l’olio sono immagazzinati in molti semi e vengono utilizzati come fonte di energia durante lo sviluppo della piantina. I grassi o gli oli insaturi sono solitamente di origine vegetale e contengono acidi grassi insaturi cis. Cis e trans indicano la configurazione della molecola attorno al doppio legame. Se gli idrogeni sono presenti nello stesso piano, viene indicato come grasso cis; se gli atomi di idrogeno si trovano su due piani diversi, viene indicato come grasso trans. Il doppio legame cis provoca una curva o un “nodo” che impedisce agli acidi grassi di imballarsi strettamente, mantenendoli liquidi a temperatura ambiente (Figura 5)., Olio d’oliva, olio di mais, olio di colza e olio di fegato di merluzzo sono esempi di grassi insaturi. I grassi insaturi aiutano ad abbassare i livelli di colesterolo nel sangue mentre i grassi saturi contribuiscono alla formazione della placca nelle arterie.

Figura 5. Gli acidi grassi saturi hanno catene idrocarburiche collegate solo da singoli legami. Gli acidi grassi insaturi hanno uno o più doppi legami. Ogni doppio legame può essere in una configurazione cis o trans. Nella configurazione cis, entrambi gli idrogeni si trovano sullo stesso lato della catena idrocarburica., Nella configurazione trans, gli idrogeni sono su lati opposti. Un doppio legame cis provoca un nodo nella catena.

Grassi trans

Nell’industria alimentare, gli oli vengono idrogenati artificialmente per renderli semi-solidi e di consistenza desiderabile per molti prodotti alimentari trasformati. Semplicemente parlando, l’idrogeno gassoso viene gorgogliato attraverso gli oli per solidificarli. Durante questo processo di idrogenazione, i doppi legami della conformazione cis nella catena idrocarburica possono essere convertiti in doppi legami nella trans– conformazione.,

La margarina, alcuni tipi di burro di arachidi e l’accorciamento sono esempi di grassi trans idrogenati artificialmente. Recenti studi hanno dimostrato che un aumento dei grassi trans nella dieta umana può portare ad un aumento dei livelli di lipoproteine a bassa densità (LDL), o colesterolo “cattivo”, che a sua volta può portare alla deposizione di placca nelle arterie, con conseguente malattia cardiaca. Molti ristoranti fast food hanno recentemente vietato l’uso di grassi trans e sono necessarie etichette alimentari per visualizzare il contenuto di grassi trans.,

Acidi grassi Omega

Figura 6. L’acido alfa-linolenico è un esempio di un acido grasso omega-3. Ha tre doppi legami cis e, di conseguenza, una forma curva. Per chiarezza, i carboni non sono mostrati. Ogni carbonio legato singolarmente ha due idrogeni associati ad esso, inoltre non mostrato.

Gli acidi grassi essenziali sono acidi grassi necessari ma non sintetizzati dal corpo umano. Di conseguenza, devono essere integrati attraverso l’ingestione attraverso la dieta., Gli acidi grassi Omega-3 (come quello mostrato in Figura 6) rientrano in questa categoria e sono uno dei soli due noti per gli esseri umani (l’altro è l’acido grasso omega-6). Questi sono acidi grassi polinsaturi e sono chiamati omega-3 perché il terzo carbonio dall’estremità della catena idrocarburica è collegato al suo carbonio vicino da un doppio legame.

Il carbonio più lontano dal gruppo carbossilico è numerato come carbonio omega (ω) e se il doppio legame è tra il terzo e il quarto carbonio da quell’estremità, è noto come acido grasso omega-3., Nutrizionalmente importante perché il corpo non li rende, gli acidi grassi omega-3 includono acido alfa-linoleico (ALA), acido eicosapentaenoico (EPA) e acido docosaesaenoico (DHA), che sono tutti polinsaturi. Salmone, trota e tonno sono buone fonti di acidi grassi omega-3. La ricerca indica che gli acidi grassi omega-3 riducono il rischio di morte improvvisa da attacchi di cuore, riducono i trigliceridi nel sangue, abbassano la pressione sanguigna e prevengono la trombosi inibendo la coagulazione del sangue. Riducono anche l’infiammazione e possono aiutare a ridurre il rischio di alcuni tumori negli animali.,

Come i carboidrati, i grassi hanno ricevuto molta cattiva pubblicità. È vero che mangiare un eccesso di cibi fritti e altri cibi “grassi” porta ad un aumento di peso. Tuttavia, i grassi hanno funzioni importanti. Molte vitamine sono liposolubili e i grassi servono come forma di conservazione a lungo termine degli acidi grassi: una fonte di energia. Forniscono anche isolamento per il corpo. Pertanto, i grassi “sani” in quantità moderate dovrebbero essere consumati regolarmente.

Cere

Figura 7. I rivestimenti cerosi su alcune foglie sono fatti di lipidi., (credit: Roger Griffith)

La cera copre le piume di alcuni uccelli acquatici e le superfici fogliari di alcune piante. A causa della natura idrofobica delle cere, impediscono all’acqua di attaccarsi sulla superficie (Figura 7). Le cere sono costituite da lunghe catene di acidi grassi esterificate in alcoli a catena lunga.

Fosfolipidi

I fosfolipidi sono i principali costituenti della membrana plasmatica, lo strato più esterno delle cellule animali. Come i grassi, sono composti da catene di acidi grassi attaccate a una spina dorsale di glicerolo o sfingosina., Invece di tre acidi grassi attaccati come nei trigliceridi, tuttavia, ci sono due acidi grassi che formano diacilglicerolo e il terzo carbonio della spina dorsale del glicerolo è occupato da un gruppo fosfato modificato (Figura 8).

Figura 8. Un fosfolipide è una molecola con due acidi grassi e un gruppo fosfato modificato attaccato a una spina dorsale di glicerolo. L’aggiunta di un gruppo chimico carico o polare può modificare il fosfato.,

Un gruppo fosfato da solo attaccato a un diaglicerolo non si qualifica come fosfolipide; è fosfatidato (diacilglicerolo 3-fosfato), il precursore dei fosfolipidi. Il gruppo fosfato è modificato da un alcool. Fosfatidilcolina e fosfatidilserina sono due importanti fosfolipidi che si trovano nelle membrane plasmatiche. Un fosfolipide è una molecola anfipatica, il che significa che ha una parte idrofobica e idrofila., Le catene di acidi grassi sono idrofobiche e non possono interagire con l’acqua, mentre il gruppo contenente fosfato è idrofilo e interagisce con l’acqua (Figura 9).

Figura 9. Il doppio strato fosfolipidico è il componente principale di tutte le membrane cellulari. I gruppi di testa idrofili dei fosfolipidi affrontano la soluzione acquosa. Le code idrofobiche sono sequestrate nel mezzo del doppio strato.

La testa è la parte idrofila e la coda contiene gli acidi grassi idrofobi., In una membrana, un doppio strato di fosfolipidi forma la matrice della struttura, le code di acidi grassi dei fosfolipidi sono rivolte all’interno, lontano dall’acqua, mentre il gruppo fosfato è rivolto verso l’esterno, lato acquoso (Figura 9).

I fosfolipidi sono responsabili della natura dinamica della membrana plasmatica. Se una goccia di fosfolipidi viene posta in acqua, forma spontaneamente una struttura nota come micella, dove le teste di fosfato idrofile sono rivolte verso l’esterno e gli acidi grassi verso l’interno di questa struttura.,

Steroidi

A differenza dei fosfolipidi e dei grassi discussi in precedenza, gli steroidi hanno una struttura ad anello fuso. Sebbene non assomiglino agli altri lipidi, sono raggruppati con loro perché sono anche idrofobi e insolubili in acqua. Tutti gli steroidi hanno quattro anelli di carbonio collegati e molti di loro, come il colesterolo, hanno una coda corta (Figura 10). Molti steroidi hanno anche il gruppo funzionale-OH, che li mette nella classificazione dell’alcol (steroli).

Figura 10., Gli steroidi come il colesterolo e il cortisolo sono composti da quattro anelli di idrocarburi fusi.

Il colesterolo è lo steroide più comune. Il colesterolo è sintetizzato principalmente nel fegato ed è il precursore di molti ormoni steroidei come il testosterone e l’estradiolo, che sono secreti dalle gonadi e dalle ghiandole endocrine. È anche il precursore della vitamina D. Il colesterolo è anche il precursore dei sali biliari, che aiutano nell’emulsionamento dei grassi e nel loro successivo assorbimento da parte delle cellule., Sebbene il colesterolo sia spesso parlato in termini negativi dai laici, è necessario per il corretto funzionamento del corpo. È un componente della membrana plasmatica delle cellule animali e si trova all’interno del doppio strato fosfolipidico. Essendo la struttura più esterna nelle cellule animali, la membrana plasmatica è responsabile del trasporto di materiali e del riconoscimento cellulare ed è coinvolta nella comunicazione cellula-cellula.

Contribuisci!

Migliora questa paginaimpara di più