Chimica dei Lipidi

Introduzione ai lipidi e alle membrane cellulari

• I lipidi, o grassi, sono un gruppo eterogeneo di sostanze accomunate dalla proprietà di insolubilità in solventi polari (es. acqua), e dalla solubilità in solventi organici (es. cloroformio, etere).
• I lipidi svolgono molteplici ruoli biologici, tra cui: molecole combustibili, riserve di energia altamente concentrate, molecole segnale, costituenti delle membrane.
• I lipidi sono precursori di alcuni ormoni e costituiscono inoltre il veicolo obbligatorio per alcune vitamine liposolubili (A, D, E, K).
• Dal punto di vista fisiologico, i lipidi si distinguono in: lipidi di deposito (principalmente trigliceridi, 98%), lipidi strutturali (fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo, 2%).

Acidi grassi

• Gli acidi grassi sono i costituenti essenziali dei lipidi, con una marcata idrofobicità.
• Possono essere saturi (senza doppi legami) o insaturi (con uno o più doppi legami), distinti in monoinsaturi e polinsaturi.
• La loro catena alifatica può essere lineare, ciclica o ramificata.
• Gli acidi grassi più frequenti nei tessuti dei mammiferi hanno una catena lineare con un numero pari di atomi di carbonio.

Classificazione dei lipidi

• La classificazione dei lipidi si basa sulla presenza o meno di acidi grassi nella molecola.
• I lipidi saponificabili contengono acidi grassi legati covalentemente (acilgliceroli, fosfogliceridi, sfingolipidi).
• I lipidi non saponificabili non contengono acidi grassi legati covalentemente (terpeni, steroidi).
• I lipidi semplici sono costituiti esclusivamente da molecole lipidiche (gliceridi, cere, steroidi, terpeni).
• I lipidi complessi, oltre alla parte lipidica, contengono anche altre molecole di diversa natura (fosfolipidi e glicolipidi).

Trigliceridi

• I trigliceridi sono la principale fonte di energia, costituendo la maggior parte dei lipidi assunti con la dieta.
• Sono immagazzinati nel tessuto adiposo come riserva energetica.
• Hanno un ruolo importante nella produzione di calore e nell’isolamento termico.
• Sono composti da una molecola di glicerolo a cui sono legati 3 acidi grassi.

Cere

• Le cere sono acidi grassi a lunga catena esterificati ad un alcol a lunga catena.
• Sono totalmente idrofobiche e svolgono una funzione idrorepellente di protezione (es. buccia della frutta, foglie, insetti).

Steroidi

• Gli steroidi sono un gruppo eterogeneo di composti organici con struttura policiclica, caratterizzata tra l'altro da un nucleo policiclico condensato composto da 4 anelli.
• Si distinguono in steroli (colesterolo), acidi biliari, ormoni sessuali.

Fosfolipidi

• Sono la principale classe di lipidi di membrana.
• Sono lipidi anfipatici, con una parte idrofobica (acid grassi) e una parte idrofila (gruppo fosfato e alcol).
• Costituiscono una barriera idrofobica, mentre il resto della molecola ha proprietà idrofiliche per consentire l'interazione con l'ambiente circostante.
• I fosfogliceridi sono composti da una molecola di glicerolo, a cui sono legati 2 acidi grassi e un gruppo fosfato legato a un alcol.

Glicolipidi

• Sono lipidi anfipatici
• Costituiti da una molecola di sfingosina, a cui sono legati un acido grasso e uno o più residui di zuccheri.
• Sono presenti nelle membrane cellulari e presentano una funzione di riconoscimento e comunicazione tra le cellule.
• I più semplici sono i cerebrosidi; i più complessi gangliosidi.

Colesterolo

• È uno steroide presente nelle membrane cellulari degli eucarioti.
• È coinvolto nella formazione e nella riparazione delle membrane cellulari.
• Ha un ruolo importante nella regolarizzazione della fluidità della membrana.
• È il precursore di vari ormoni steroidei, vitamina D e acidi biliari.

Funzioni membrane cellulari

• Le membrane sono costituite principalmente da un doppio strato lipidico, con le teste polari rivolte verso l'esterno e le code apolari verso l'interno.
• Le membrane contengono anche proteine, che svolgono diverse funzioni, comprese il trasporto, il riconoscimento e la comunicazione cellulare.
• I lipidi e le proteine possono muoversi lateralmente nel doppio strato lipidico.

Trasporto di membrana

• Il movimento di sostanze attraverso la membrana può avvenire per diffusione semplice, diffusione facilitata, trasporto attivo, trasporto mediato da vescicole.
• La diffusione semplice è il movimento di molecole da un'area a concentrazione più elevata a un'area a concentrazione più bassa.
• La diffusione facilitata è aiutata da proteine di membrana, che possono formare canali o trasportatori.
• Il trasporto attivo richiede energia ed è utilizzato per spostare le sostanze contro un gradiente di concentrazione.
• Trasporto di molecole attraverso la membrana per mezzo di vescicole.

Classi proteine di trasporto ATP-dipendenti

• Sono proteine integrali di membrana coinvolte nel trasporto attivo di ioni o altre piccole molecole attraverso la membrana cellulare.
• Sono classificate in base alla loro struttura e al meccanismo di fosforilazione, tra cui:
  • Le pompe di classe P
  • Le pompe di classe F o V
  • Le proteine ABC

Trasporto attivo secondario

• È un tipo di trasporto attivo che utilizza l'energia immagazzinata in un altro sistema di trasporto per spostare una sostanza contro il suo gradiente di concentrazione.
• Il trasporto attivo secondario è spesso accoppiato al trasporto di una sostanza down-gradient, come Na+ attraverso una membrana cellulare.
• I sistemi più comuni di trasporto attivo secondario includono trasporto di glucosio e amminoacidi.

Trasporti mediati da vescicole

• Pinocitosi: endocitosi di piccole gocce di liquido extracellulare.
• Fagocitosi: endocitosi di particelle di grandi dimensioni, come le cellule morte.
• Endocitosi mediata da recettori: endocitosi di ligando legandosi a specifici recettori di membrana.