INSOLUBILI IN ACQUA E SOLUBILI NEI SOLVENTI ORGANICI NON POLARI 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: minerali Costituenti 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 (w-9) w-9 Gli acidi grassi insaturi naturali 10 9 12 7 14 5 11 8 16 3 13 6 18 acido oleico 15 4 17 2 carbonio w acido oleico 18:1 (w-9) Gli acidi grassi insaturi naturali hanno configurazione cis del doppio legame

Ac. cis-D9-octadecenoico (acido oleico) w-9 2 4 6 8 3 5 7 9 10 11 13 15 17 12 14 16 18 carbonio w Ac. cis-D9-octadecenoico (acido oleico) 18 16 14 12 10 8 6 4 2 17 15 13 11 9 7 5 3 Ac. trans-D9-octadecenoico (acido elaidico)

acido linoleico 18:2 (w-6) H H H H w-6 C O O H 10 9 12 7 13 5 15 17 14 16 18 11 8 3 6 4 C O O H 2 acido linoleico 18:2 (w-6)

acido a-linolenico 18:3 (w-3) 10 9 12 7 13 5 11 8 3 6 15 14 acido linolenico 16 4 2 17 w-3 18 acido a-linolenico 18:3 (w-3)

w-6 acido arachidonico 20:4 (w-6)

acido grasso palmitico oleico linoleico a-linolenico eicosapentaenoico serie saturo n-9 n-6 n-3 nomenclatura 16:0 18:1 (n-9) 18:2 (n-6) 18:3 (n-3) 20:5 (n-3) fonte alimentare prevalente grassi animali oli vegetali olio di pesce

punti di fusione acido stearico (18:0) ………….... 69.7°C acido oleico (18:1) ………………. 16°C acido linoleico (18:2) …………… -5°C

69.7°C 16°C -5°C Aumentando il grado di insaturazione della catena diminuisce la probabilità 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)

PEROSSIDAZIONE H C O . O H 2 C O H . C O H .

C O H . O 2 C O 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

Gliceridi I gliceridi sono prodotti di esterificazione del glicerolo con acidi grassi

C H O COR C H O COR OCOR C H O COR OCOR RCOO glicerolo monogliceride 2 O COR monogliceride C H 2 O COR OCOR digliceride C H 2 O COR OCOR RCOO trigliceride

monogliceridi glicerolo R-1-monogliceride S-1-monogliceride

digliceridi 2,3-diacil-sn-glicerolo 1,2-diacil-sn-glicerolo

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

I triesteri del glicerolo: proprietà fisiche Insolubili in acqua Punto 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

Acido fosfatidico 1 2 3 1-oleoil-2-linolenoil-sn-glicero-3-fosfato

Fosfolipidi: proprietà fisiche Molecole anfipatiche Formazione di micelle e liposomi in soluzioni acquose Compartimento interno acquoso Membrana a doppio strato

acidi grassi Micella fosfolipidi bilayer Vescicola (liposoma)

A bassa temperatura i monomeri sono organizzati in uno stato cristallino Innalzando la temperatura si ha rottura dei legami intermolecolari di van der Waals fra le catene idrofobiche

Fosfolipidi: proprietà fisiche Sono i costituenti principali delle membrane cellulari

fosfatidilcolina 1-palmitoil-2-stearoil-sn-glicero-3-fosfocolina 16:0 18:0 1-palmitoil-2-stearoil-sn-glicero-3-fosfocolina

fosfatidiletanolammina fosfatidilserina fosfatidilinositolo

Glicerofosfolipidi La natura del gruppo X è fondamentale per la determinazione delle Proprietà 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

C H 2 O N ceramide Acido grasso sfingosina C18-sfingosina

Sfingosina-1-fosfato OH O P O O C H H C N H2 H C O H C H H C

Ceramide-1-fosfato OH O P O O C H O H C N H C H C O H C H H C sfingosina acido grasso C H O 2 H C N H C H C O H C H H C

colina sfingomielina sfingosina acido grasso

cerebroside

Gangliosidi I gangliosidi contengono acido N-acetilneuramminico (NANA)

Gangliosidi GM3 GM2 GM1 GD3 GD2 NANA Gal-Glc-Ceramide NANA GalNAc- GM2 Gal-GalNAc- Gal-Glc-Ceramide GM1 NANA NANA Gal-Glc-Ceramide NANA GD3 Gal-GalNAc- Gal-Glc-Ceramide GD2 NANA NANA

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 minime Azioni biologiche: metabolismo dei grassi regolazione pressione arteriosa ipertermia 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.

Terpeni Sono composti costituiti da una o più unità ISOPRENOIDI Possono contenere diversi gruppi funzionali (OH, C=C, C=O,etc) Possono essere lineari o ciclici

Steroidi Classe 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.

Steroidi COLESTEROLO 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)