I lipidi sono biomolecole

Cosa sono le biomolecole? Con questa espressione comprendiamo tutte le molecole prodotte all’interno delle cellule viventi attraverso la mediazione degli enzimi metabolici. Una classificazione principale, ma non completa, è la seguente: 1) lipidi 2) carboidrati 3) proteine 4) acidi nucleici

Struttura generale dei lipidi I lipidi sono biomolecole caratterizzate da una struttura principalmente idrocarburica: -CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- Questo ci consente di riconoscere una molecola lipidica: essa è formata soprattutto da carbonio ed idrogeno.

Spesso ci sono doppi legami - CH2- CH= CH- CH2- CH= CH- CH2- Come cambia il numero di ossidazione per gli atomi di carbonio con il doppio legame?

CH2- CH= CH- CH2- CH= CH- CH2- Il numero di ossidazione presenta tante unità negative quanti sono gli atomi di idrogeno legati al carbonio -2 -1 -1 -2 -1 -1 -2 CH2- CH= CH- CH2- CH= CH- CH2- I lipidi insaturi presentano uno stato di ossidazione maggiore rispetto a quelli saturi

Cosa comporta il doppio legame? Due atomi legati con singolo legame (σ) possono ruotare uno rispetto all’altro -C-C- Due atomi legati con legame doppio (σ + π) non possono ruotare -C=C-

Isomeria “cis-trans” Il doppio legame impedisce la rotazione dei due atomi di carbonio perciò possiamo avere due configurazioni. - cis: gli atomi di idrogeno dei due atomi di carbonio stanno dallo stesso lato della catena - trans: i due atomi di idrogeno stanno sui lati opposti della catena.

Doppio legame cis

Doppio legame trans

Le strutture sature sono più stabili La possibilità di rotazione del legame σ consente alla molecola di adattarsi alla forma delle molecole vicine, creando strutture intermolecolari regolari e stabili.

I doppi legami perturbano la struttura Un doppio legame rappresenta un punto di rigidità della molecola, le strutture non si adattano perfettamente una all’altra, soprattutto nella configurazione “cis”.

Doppi legami e fluidità La regolarità della struttura ha effetti sui legami intermolecolari, e di conseguenza sulla fluidità : meno regolare è la struttura, più deboli sono i legami fra le molecole, quindi una sostanza lipidica che contiene doppi legami è più fluida. Ad esempio: i grassi solidi contengono quasi esclusivamente lipidi saturi, mentre i grassi liquidi (oli) contengono molti lipidi insaturi (ricchi di doppi legami).

I lipidi hanno il massimo contenuto di energia I lipidi sono le molecole organiche a maggiore potenziale energetico, in quanto il legame C-H è meno stabile del legame C-O. L’ossidazione del carbonio è un processo esoergonico, il risultato finale è la produzione di CO2. Questa molecola, oltre ad essere una forma del carbonio inorganico, ne rappresenta la forma più ossidata e più stabile.

I lipidi sono insolubili in acqua I legami C-H sono debolmente polari, inoltre le catene idrocarburiche presentano un alto grado di simmetria bilaterale: i dipoli da un lato neutralizzano i dipoli sul lato opposto. Di conseguenza i lipidi risultano essere molecole apolari.

Le parti idrocarburiche dei lipidi non formano legami idrogeno I legami che gli idrocarburi possono formare fra di loro o con altre molecole sono molto deboli: essenzialmente “forze di London”, ossia interazioni fra dipoli indotti. Quindi…

I lipidi non sono solubili in acqua Questa è una proprietà molto importante dei lipidi. Un lipide in acqua non è in grado di formare legami intensi con le molecole di solvente, le quali rimangono legate fra loro e non “solvatano” il lipide. I lipidi rimangono uniti fra loro e non si sciolgono nell’acqua.

Riassunto delle proprietà generali dei lipidi 1) hanno una struttura principalmente idrocarburica 2) sono molecole ad alta densità di energia 3) non sono solubili nell’acqua (in generale nei solventi polari) 4) la fluidità di una sostanza lipidica dipende dal numero di doppi legami

Struttura e funzione sono sempre legate fra loro Finora abbiamo descritto alcune caratteristiche generali dei lipidi, imparando che il comportamento dipende dalla struttura molecolare. Questa è una regola che vale sempre, per tutte le molecole, ma anche per le strutture di ordine superiore.

Esiste un doppio rapporto di causa-effetto Che la funzione dipenda dalla struttura è facile da comprendere. Gli organismi viventi creano le loro strutture in base alle necessità di adattamento: in questo senso esiste la relazione inversa, la struttura dipende dalla funzione.

Possiamo dunque affermare che in realtà struttura e funzione sono due aspetti diversi di un concetto unico: lo strumento che adatta l’organismo al suo ambiente. Nello studio di qualunque argomento in biologia è sempre necessario comprendere il legame fra struttura e funzione.