LIPIDI

Lipidi I lipidi sono sostanze naturali raggruppate insieme in base al fatto che tutte sono più solubili in solventi non polari che in acqua. Alcuni di essi sono correlati perchè hanno l’acetato come precursore biosintetico. In molte vie biosintetiche tale precursore è l’acetil coenzimaA.

Struttura del Coenzima A R = H; Coenzima A R = CCH3; Acetil coenzima A O

Reattività del Coenzima A Sostituzione nucleofila acilica CH3CSCoA O CH3C O HY • • Y • • + HSCoA L’Acetil coenzima A è una sorgente del gruppo acetile per I nucleofili biologici; è un transfer del gruppo acetile.

Reattività del Coenzima A Può reagire via enolo CH3CSCoA O CSCoA OH H2C E+ L’Acetil coenzima A reagisce con gli elettrofili biologici alla sua posizione a. CH2CSCoA O E

Tipi di Lipidi Lipidi contenenti acidi grassi Cere Grassi ed oli Fosfolipidi Sfingolipidi Lipidi non contenenti acidi grassi Steroidi Carotenoidi Vitamine liposolubili

Acidi grassi Acidi carbossilici a lunga catena Insolubili in acqua Tipicamente a 12-18 atomi di carbonio (numero pari ) Alcuni sono insaturi l’olio di mais contiene 86% di acidi grassi insaturi e 14% di acidi saturi

Acidi grassi saturi ed insaturi

Acidi grassi Nome sistematico Nome comune O CH3(CH2)10COH A. dodecanoico A. laurico O CH3(CH2)12COH A. tetradecanoico A. miristico O CH3(CH2)14COH A. esadecanoico A. palmitico

Acidi grassi Nome sistematico Nome Comune O CH3(CH2)16COH A. ottadecanoico A. stearico O CH3(CH2)18COH A. icosanoico A. arachidico

Acidi grassi O C H CH3(CH2)7 (CH2)7COH Nome sistematico: A. (Z)-9-Ottadecenoico Nome comune: A. oleico

Acidi grassi C H CH3(CH2)4 O (CH2)7COH CH2 Nome sistematico: A.(9Z, 12Z)-9,12-Ottadecadienoico Nome comune: A. linoleico

Acidi grassi C H O (CH2)7COH CH2 CH3CH2 Nome sistematico: A. (9Z, 12Z, 15Z)-9,12,15- ottadecatrienoico Nome comune: A. linolenico

Acidi grassi H OH O Nome sistematico: A. (5Z, 8Z, 11Z, 14Z)-5,8,11,14- icosatetraenoico Nome sistematico: A. arachidonico

Proprietà degli acidi saturi Contengono solo legami semplici C-C Le catene si attraggono fortemente Alti punti di fusione Solidi a temperatura ambiente

Proprietà degli acidi insaturi Contengono uno o più legami doppi C=C La non linearità delle molecole non permette uno stretto impacchettamento Bassi punti di fusione Liquidi a temperatura ambiente

Punti fusione acidi grassi 16:0   60 16:1 1 18:0 63 18:1 16 18:2 -5 18:3 -11 20:0 75 Acido P.F. (°C) 20:4 -50

Biosintesi degli Acidi Grassi 4

Gli acidi grassi sono biosintetizzati attraverso l’acetil coenzima A. L’insieme di enzimi coinvolti è definito fatty acid synthetase. Uno dei principali componenti è l’acyl carrier protein (ACP—SH).

Il primo stadio è la reazione dell’acyl carrier protein con l’acetil coenzima A. CH3CSCoA O CH3CS—ACP O + HS—ACP + HSCoA

Una seconda molecola dell’acetil coenzima A reagisce alla sua posizione a con HCO3– per dare malonil coenzyme A. CH3CSCoA O OCCH2CSCoA O – HCO3 – + Acetil coenzima A Malonil coenzima A

Il malonil coenzima reagisce con l’acyl carrier protein. OCCH2CS—ACP O – OCCH2CSCoA O – ACP—SH Malonil coenzima A

Malonil—ACP and acetil—ACP reagiscono con formazione del legame carbonio-carbonio e decarbossilazione. O CH2CS—ACP O CH3C CH3C S—ACP CH2CS—ACP O – C •• • • S-Acetoacetil—ACP

Nello stadio successivo il gruppo chetonico è ridotto ad alcool secondario. CH2CS—ACP O CH3C OH H CH2CS—ACP O CH3C NADPH S-Acetoacetil—ACP

L’alcool disidrata. CH2CS—ACP O CH3C OH H CHCS—ACP O CH3CH

La riduzione del doppio legame fornisce ACP con legato il gruppo butanoile. CH3CH2CH2CS—ACP O CHCS—ACP O CH3CH Ripetendo il processo si ottengono il gruppo acilico a 6 termini, poi 8, ecc.

Grassi ed Oli Formati da glicerina ed acidi grassi

Trigliceride Esteri della glicerina ed acidi grassi

Stearico Oleico Miristico

Grassi ed Oli RCOCH CH2OCR' O CH2OCR" Grassi ed oli sono miscele di triacilgliceroli (trigliceridi). I grassi sono solidi; gli oli sono liquidi.

Grasso CH3(CH2)16COCH CH2OC(CH2)16CH3 O Tristearina; p.f. 72°C

2-Oleil-1,3-distearilglicerolo; p.f. 43°C CH2OC(CH2)16CH3 O CH2(CH2)6COCH C H CH3(CH2)6CH2 2-Oleil-1,3-distearilglicerolo; p.f. 43°C

Proprietà dei Trigliceridi Idrogenazione I composti insaturi regiscono con H2 su catalizzatori quali Ni o Pt I legami C=C diventano legami C–C Idrolisi Con acqua e catalisi o con enzimi produce glicerina e acidi grassi

Idrogenazione

Prodotto dell’Idrogenazione L’effetto dell’idrogenazione è che oli si convertono in prodotti solidi (margarine).

2-Oleil-1,3-distearylglicerol mp 43°C H2, Pt Tristearin mp 72°C

Idrolisi

Saponificazione e Saponi Idrolisi con una base forte Si ottengono glicerina ed i sali degli acidi grassi I sali sono I saponi KOH fornisce saponi più delicati

Saponificazione

Cere Sono solidi idrorepellenti Strutturalmente sono miscele di esteri derivati da acidi grassi ed alcoli a lunga catena. CH3(CH2)14COCH2(CH2)28CH3 O Triacontil esadecanoato:

CERE Importanti nei frutti: Strato protettivo naturale nei frutti, verdure, ecc. Aggiunti per migliorare l’aspetto e la resistenza. miricil palmitato cetil palmitato

Lipidi Fosfolipidi Sfingolipidi

Fosfolipidi I fosfolipidi sono intemedi nella biosintesi dei trigliceridi. La biosintesi parte da L-glycerol 3-phosphate e le appropriate molecole di acil coenzime A.

Acido fosfatidico. CH2OPO3H2 CH2OH H HO RCSCoA O R'CSCoA O + + CH2OCR H R'CO O

CH2OPO3H2 CH2OCR H R'CO O CH2OH CH2OCR H R'CO O CH2OCR" CH2OCR H R'CO O R"CSCoA O

Fosfatidilcoline Gli acidi fosfatidici sono intemedi nella formazione di fosfatidilcoline. CH2OPO3H2 CH2OCR H R'CO O CH2OPO2 CH2OCR H R'CO O – (CH3)3NCH2CH2O +

Phosphatidylcholine Code idrofobiche Testa idrofilica

Fosfogliceridi Sono i più abbondanti lipidi delle membrane cellulari Controllano la permeabilità cellulare acido gasso acido grasso glicerolo PO4 Ammino alcol

Lecitina Abbondante nel cervello e nei tessuti nervosi Trovato nelle uova

Sfingolipidi Esteri of un alcohol C-18 sfingosina acido gasso PO4 Ammino alcol

Sfingomielina CH3(CH2)12CH=CH –CH–OH O sfingosina ‖ acido grasso CH–NH –C –(CH2)14CH3 ‖ + CH2 –O –P –O –CH2CH2 –N–(CH3)3 ‖ O– colina

Lipidi Terpeni Steroidi Vitamine Prostaglandine Carotenoidi

Terpeni: la regola isoprenica 4

Isoprene (2-methyl-1,3-butadiene) Terpeni I terpeni sono prodotti naturali strutturalmente correlati all’isoprene. H2C C CH3 CH CH2 or Isoprene (2-methyl-1,3-butadiene)

Terpeni Il Mircene è un terpene . CH2 CH3 CH3C CHCH2CH2CCH or

L’unità isoprenica L’unità isoprenica ha lo scheletro dell’isoprene ignorando i doppi legami e le funzionalizzazioni dei carboni Il mircene contiene due unità isopreniche.

Le unità isopreniche sono legate testa-coda.

Terpeni Classe Numero dei carboni Monoterpene 10 Sesquiterpene 15 Classificazione dei Terpeni Classe Numero dei carboni Monoterpene 10 Sesquiterpene 15 Diterpene 20 Sesterpene 25 Triterpene 30 Tetraterpene 40

a-fellandrene (eucalipto) Monoterpeni OH O H citrale (limone) a-fellandrene (eucalipto) mentolo (menta)

Sesquiterpene H a-Selinene

Diterpene OH Vitamin A

Biosintesi isoprene L’unità isoprenica biologica è l’ isopentenil pirofosfato. L’ isopentenil pirofosfato deriva dall’acetato e dal mevalonato. H2C CCH2CH2OPOPOH CH3 O OPP or

CH3COH O HOCCH2CCH2CH2OH CH3 OH O 3 Acido mevalonico H2C CCH2CH2OPOPOH CH3 O Isopentenil pirofosfato

In una sequenza analoga a quella della biosintesi degli acidi grassi l’acetil coenzima A è convertito in S-acetoacetil coenzima A. CH3CCH2CSCoA O S-Acetoacetil coenzima A

CH3CCH2CSCoA O CH3CSCoA O + Nello stadio successivo S-acetoacetil coenzima A reagisce con acetil coenzima A. L’acetil coenzima A (probabilmente nella forma enolica) si addiziona al chetone dello S-acetoacetil coenzima A.

CH3CCH2CSCoA O CH3CSCoA O + CH3CCH2CSCoA CH2COH HO O

CH3CCH2CH2OH CH2COH HO O acido mevalonico Per riduzione della funzione acil coenzima A si ottiene acido mevalonico CH3CCH2CSCoA CH2COH HO O

I due gruppi ossidrilici subiscono fosforilazione. CH3CCH2CH2OPP CH2COH O OPO3 2– CH3CCH2CH2OH CH2COH HO O I due gruppi ossidrilici subiscono fosforilazione.

La perdita di CO2 e PO43– porta all’isopentenil pirofosfato CH3CCH2CH2OPP CH2 O OPO3 2– C •• • • – CH3CCH2CH2OPP CH3CCH2CH2OPP CH2 CH2 O C

L’Isopentenil pirofosfato (IPP) si interconverte in dimetilallil pirofosfato (DMAPP). OPP OPP + OPP OPP – + OPP

Il carbocatione perde il protone per dare il geranil pirofosfato OH H2O OPP H – + + OPP

+ OPP OPP E Z OH Limonene a-Terpineolo

+ OPP Geranil pirofosfato + OPP OPP

OPP OPP OH

OPP 2 OPP 2

Steroidi Nucleo steroidico 3 cicloesani 1 ciclopentano

Colesterolo Il più abbondante steroide nell’uomo

Sale biliare

Ormoni sessuali

VITAMINA A

Vitamina D2: Vitamina E:

Prostaglandine 4

Prostaglandine Le prostaglandine sono coinvolte in molti processi biologici. Sono biosintetizzati dall’acido linoleico via acido arachidonico.

La cicloossigenasi catalizza due successive ossidazioni arachidonico Diverse prostaglandine +2 O2 cicloossigenasi H2O 2 GSH GSSG PGG2 PGH2 perossidasei

O HO OH PGE1 HO OH O PGF1a

L’aspirina inibisce la sintesi (prostaglandin endoperoxide synthase)

Carotenoidi e Visione 4

Carotenoidi I carotenoidi sono pigmenti naturali. Strutturalmente,i carotenoidi sono tetraterpeni. Formati da 40 carboni grazie a l’unione coda-coda di due unità C20 Esempi sono il licopene ed il b-carotene.

Carotenoidi Licopene (pomidoro) b-Carotene (carote) Provitamina A