Lipidele

Această intrare sau secțiune despre subiectele de biologie și chimie lipsește sau lipsește în note specifice și referințe bibliografice . Deși există o bibliografie și / sau linkuri externe , nu există o contextualizare a surselor cu note de subsol sau alte referințe precise care indică cu promptitudine originea informațiilor. Puteți îmbunătăți această intrare citând mai precis sursele . Urmați sfaturile din desenele de referință 1 , 2 .

Structura generică a unui fosfolipid

Lipidele (din greaca λίπος, lipos , „grăsime”) ^[1] , sau grăsimi , sunt compuși organici răspândiți pe scară largă în natură și reprezintă una dintre cele patru clase principale de compuși organici de interes biologic, împreună cu carbohidrați , proteine și nucleici acizi .

Lipidele sunt identificate pe baza proprietăților lor comune de solubilitate : ^[2] nu sunt solubile în apă (definite pentru aceasta drept hidrofobe ), în timp ce sunt solubile în solvenți organici precum dietil eter sau acetonă , alcooli și hidrocarburi . Insolubilitatea în apă este proprietatea analitică care este utilizată ca bază pentru separarea de carbohidrați și proteine.

Din punct de vedere structural, lipidele sunt formate în principal din atomi de carbon și hidrogen unite între ele prin legături covalente slab polare (caracteristică hidrofobă care dă comportamentul) și dispuse simetric. Cu toate acestea, unele lipide au grupări polare (de exemplu fosfolipide ) într-o regiune restrânsă a moleculei lor. Lipidele polare au caracteristici fizico-chimice specifice în comparație cu lipidele neutre (nepolare). În special, lipidele polare prezintă caracteristici amfipatice (solubilitate atât în ​​apă, cât și în solvenți nepolari) sau chiar uneori sunt insolubile în solvenți organici și solubili în apă.

Istorie

În 1815, Henry Braconnot a clasificat lipidele (graisurile) în două categorii, suif (grăsime solidă sau seu) și huiles (uleiuri fluide). În 1823, Michel Eugène Chevreul a dezvoltat o clasificare mai detaliată, incluzând uleiuri, grăsimi, seu, ceruri, rășini, balsamuri și uleiuri volatile (sau uleiuri esențiale).

În 1827, William Prout a recunoscut grăsimea (substanța alimentară „grasă”), împreună cu proteinele („albuminos”) și carbohidrații („zaharina”), ca un nutrient important pentru oameni și animale.

Timp de un secol, chimiștii au considerat „grăsimile” ca lipide simple din acizi grași și glicerol (gliceride), dar noi forme au fost descrise mai târziu. Theodore Gobley (1847) a descoperit fosfolipide în creierul mamiferului și în oul de pui, numite de el drept „lecitine”. Thudichum a descoperit unele fosfolipide (cefalină), glicolipide (cerebroside) și sfingolipide (sfingomielină) în creierul uman.

Termenii lipoid, lipină, lipidă și lipidă au fost folosiți cu diferite semnificații de către autor. În 1912, Rosenbloom și Gies au propus înlocuirea „lipoidului” cu „lipina”. În 1920, Bloor a introdus o nouă clasificare pentru „lipoizi”: lipide simple (grăsimi și ceruri), lipide compuse (fosfolipoide și glicolipoide) și lipide derivate (acizi grași, alcooli, steroli).

Cuvântul „lipide”, care derivă etimologic din grecescul lipos (grăsime), a fost introdus în 1923 de Gabriel Bertrand. Bertrand a inclus în concept nu numai grăsimile tradiționale (gliceride), ci și „lipoidele”, cu o constituție complexă.

În 1947, Thomas Percy Hilditch a împărțit lipidele în „lipide simple”, cu grăsimi și ceruri (ceruri reale, steroli, alcooli) și „lipide complexe”, cu fosfolipide și glicolipide.

Clasificare

În ciuda similitudinii lor în ceea ce privește solubilitatea, lipidele sunt foarte diferite prin structura lor chimică, deoarece includ esteri și hidrocarburi și pot fi aciclice, ciclice sau policiclice.

Baza de date Lipid Bank împarte lipidele, în funcție de gradul lor de complexitate, în 3 categorii: lipide simple, lipide complexe și lipide derivate.

În 2005, Comitetul internațional pentru clasificarea și nomenclatura lipidelor a propus o clasificare a lipidelor, bazată pe prezența a 2 unități constitutive fundamentale: unități cetoacil (-CH ₂ -CO-) și unități izopren (-C ₅ H ₈ -).

Pe baza acestei clasificări, lipidele sunt împărțite în 8 clase: acizi grași, glicerolipide, glicerofosfolipide, sfingolipide, zaharilipide și polichetide (toate derivate din condensarea unităților cetoacilice); steroli și prenoli (ambii derivați din condensarea unităților de izopren). Polichetidele sunt o clasă importantă de lipide naturale, care include antibiotice (eritromicină, tetracicline), agenți de scădere a colesterolului (lovastatină), imunosupresoare (rapamicină) și pigmenți, produși de polichetidele-sintetaze ale plantelor și microorganismelor.

Lipidele pot fi, de asemenea, distinse în saponificabile și nesaponificabile, pe baza proprietății de a forma săpunuri prin hidroliza alcalină a legăturii esterice.

Săpunurile propriu-zise sunt sărurile acizilor grași cu metale alcaline . Saponificabilitatea este legată de prezența a cel puțin unui radical acid gras în molecula lipidică ( steroizii nu sunt saponificabili) și se datorează hidrolizei legăturii esterice dintre acidul gras și alcool ( glicerol ). În prezența hidroxidului de sodiu (NaOH) sau a potasiului (KOH), lipidele saponificabile sunt supuse hidrolizei și eliberează alcoolul corespunzător și sarea de sodiu sau potasiu a acidului gras, adică săpun. Industrial, se utilizează trigliceride formate din acizi grași cu un număr de atomi de carbon între 12 și 18, deoarece cei cu un număr mai mic de carbon sunt prea iritante, în timp ce cei cu un număr mai mare nu sunt foarte solubili în apă. Săpunurile de sodiu sunt numite „dure” și sunt folosite sub formă solidă (săpunuri), în timp ce săpunurile de potasiu sunt denumite „moi” și sunt folosite sub formă lichidă sau pastoasă. Apele „dure” (bogate în ioni bi- sau trivalenți de calciu, magneziu sau fier) ​​determină precipitarea săpunurilor naturale, care sunt responsabile pentru formarea halourilor (de exemplu în jurul robinetelor).

Caracteristici fizico-chimice

Lipidele au o densitate semnificativ mai mică decât cea a apei (prin urmare plutesc). Pe baza interacțiunilor cu apa, lipidele s-au distins în lipide nepolare și lipide polare, grupate în 3 clase. Datorită naturii lor hidrofobe, lipidele au proprietatea de a reduce tensiunea superficială a soluțiilor (surfactant). De fapt, în soluții, acestea tind să se deplaseze în interfaza aer-lichid, aranjându-se într-un strat mono sau paucimolecular de pe suprafața soluției apoase . Deoarece moleculele lipidice tind să se lege mai degrabă decât moleculele de apă, lipidele dispersate în apă duc la formarea picăturilor de suprafață de diferite dimensiuni.

Lipidele nepolare (hidrocarburi alifatice cu lanț lung, hidrocarburi aromatice voluminoase, esteri și eteri, în care ambele componente sunt lipide hidrofobe voluminoase) sunt complet insolubile în apă și nu se aliniază în monostraturi la interfața aer / apă. Lipidele polare de clasa I (di- și trigliceride , acizi grași cu lanț lung , colesterol ) sunt molecule amfifile (amfipatice), care au un capăt slab polar, față de masa moleculei. Sunt insolubili în apă, dar formează monostraturi la interfața aer / apă. Când sunt supuse unei agitații mecanice sau termice, aceste dispersii formează emulsii , în care lipidele sunt dispersate sub formă de picături foarte mici în faza apoasă. Emulsia (adică dispersia neomogenă a unui lichid într-un alt lichid) astfel formată își asumă un aspect tulbure și este instabilă, deoarece, în timp, picăturile de lipide tind să se reunească între ele, revenind la suprafață.

Lipidele polare de clasa II ( fosfolipide , glicolipide și monogliceride) sunt molecule puternic amfifile, care au un capăt hidrofob și unul hidrofil. Prevalența caracterului hidrofob este evidențiată de tendința acestor lipide de a se aranja într-un strat monomolecular la interfața unui sistem aer / apă, cu capetele polare scufundate în soluția apoasă și cozile hidrofobe scufundate în faza gazoasă de deasupra. . Datorită proprietății lor de a interacționa parțial cu apa, lipidele polare de clasa II prezintă mezomorfism liotropic, caracterizat prin apariția, cu variația concentrației de lipide, a fazelor intermediare între starea solidă cristalină și starea lichidă (vezi fosfolipide ).

Lipidele polare de clasa III au o moleculă puternic polară, în raport cu regiunea hidrofobă, și sunt insolubile în ulei.

Rolul fiziologic

Lipidele reprezintă o rezervă energetică importantă pentru animale și plante (semințe), deoarece sunt capabile să elibereze o cantitate mare de calorii pe unitate de masă, valoarea calorică a unui gram de lipide este aproximativ dublă față de zaharuri și proteine, aproximativ 9,46 kcal / g față de 4,15 kcal / g. Tocmai din acest motiv sunt substratul energetic ideal pentru celule. La un om sănătos de 70 kg, există aproximativ 15 kg de trigliceride. În timpul activității fizice, lipidele sunt utilizate împreună cu carbohidrații , oferind energia necesară activităților de nivel mediu-scăzut în egală măsură, dacă activitatea fizică durează cel puțin o oră, carbohidrații sunt epuizați ( glicogen ) și o creștere corespunzătoare a utilizării lipide. Mai mult, lipidele alimentare furnizează acizi grași esențiali (adică nu sunt sintetizați de organism), cum ar fi acizii linoleici (din care derivă acidul arahidonic) și acizii linolenici.

Lipide simple

Acestea sunt formate din carbon , hidrogen și oxigen și includ trigliceride, ceruri și terpene. Lipidele de origine animală sunt conținute abundent în unt, untură și seu.

Trigliceride

Același subiect în detaliu: trigliceridele .

Trigliceridele sau triacilglicerolii sunt triesteri ai acizilor grași cu lanț lung cu glicerol (numit și glicerină); sunt cele mai simple lipide, dar și cele mai abundente de origine naturală și constituie grăsimi animale (solide) și uleiuri vegetale (lichide). Acestea servesc în principal ca depozit pentru energia produsă și stocată la animale la nivelul țesutului adipos (grăsime subcutanată și viscerală).

Un triglicerid este o lipidă formată dintr-o moleculă de glicerol de care sunt legați 3 acizi grași . Glicerolul (1,2,3-propantriol) este un alcool cu ​​trei atomi de carbon, fiecare cu o grupare hidroxil, în timp ce acidul gras constă dintr-o grupare carboxil și un lanț hidrocarbonat. Cei 3 acizi grași sunt uniți cu o moleculă de glicerol prin esterificare , adică pentru legătura dintre grupul carboxilic al acizilor grași și grupările hidroxil ale glicerolului. Adesea, cei 3 acizi grași sunt diferiți.

Acizii grași sunt cele mai simple și mai frecvente lipide și diferă în ceea ce privește lungimea lanțului de carbon și / sau tipul de legătură dintre atomii de carbon, legături care pot fi toate simple și apoi vorbim de acizi grași saturați sau dubli., iar în acest caz vorbim de acizi grași nesaturați ( monoinsaturați dacă există o singură legătură dublă, polinesaturați în caz contrar). Peste 500 de tipuri de acizi grași au fost izolați din diferite celule și țesuturi și se poate observa că aceștia au aproape întotdeauna un număr par de atomi de carbon, de obicei între 12 și 20. Acizii grași esențiali sunt acizii grași polinesaturați, care nu pot fi sintetizate în organism. Ele aparțin a două categorii principale, pe baza poziției primei duble legături: ω3 (αlinolenic 18: 3) și ω6 (acid linoleic 18: 2). Acidul arahidonic (20: 4), sintetizat din acidul linoleic, este precursorul prostaglandinelor , tromboxanilor și leucotrienelor , mediatori chimici foarte importanți implicați în inflamație și agregarea plachetară . Dietele bogate în grăsimi saturate duc la ateroscleroză .

Acizii grași nesaturați , atunci când sunt în configurație cis , creează un unghi al moleculei (înclinare). Starea solidă sau lichidă a grăsimilor, la temperatura camerei, depinde de gradul de nesaturare (numărul de legături duble) al acizilor grași, care alcătuiesc trigliceridele. Unghiurile grăsimilor nesaturate împiedică moleculele să se compacteze ferm și să se solidifice la temperatura camerei. Deoarece uleiurile au un număr mai mare de acizi grași nesaturați, temperatura lor de topire este scăzută și sunt în stare lichidă.

Majoritatea grăsimilor vegetale sunt compuse din uleiuri nesaturate, grăsimile nesaturate predomină la pești și cele saturate la animalele terestre. La animalele cu sânge rece, cum ar fi peștii, prezența acizilor grași nesaturați permite grăsimilor să își mențină fluiditatea chiar și în prezența temperaturilor scăzute. Deoarece temperatura țesutului adipos subcutanat este mai afectată de temperatura externă, chiar și mamiferele expuse la climă deosebit de rece, cum ar fi focile, au o grăsime subcutanată bogată în acizi grași polinesaturați, care permite menținerea mantalei adipoase superficiale groase într-un fluid de stat, asigurând o largă libertate de mișcare, care ar fi refuzată, dacă țesutul adipos subcutanat ar fi prea rigid, din cauza prevalenței acizilor grași saturați.

Legăturile duble pot fi „atacate” de oxigenul din aer, iar ruperea oxidativă a acestor legături are ca rezultat formarea de aldehide și acizi cu greutate moleculară mică, cu miros înțepător, responsabil de râncezirea grăsimilor . Reacția legăturilor duble cu oxigenul duce la formarea hidroperoxizilor, precum și la legătura laterală dintre lanțurile acizilor grași și polimerizarea acestora. Polimerizarea, cauzată de aer, face posibilă utilizarea uleiurilor cu un grad ridicat de nesaturare (de exemplu ulei de in ) ca uleiuri de uscare în industria vopselei . Legăturile duble prezente în uleiurile vegetale pot fi reduse la legături simple prin hidrogenare catalitică, pentru a produce grăsimi vegetale solide, cum ar fi margarina . Un avantaj comercial al hidrogenării este obținerea unei perioade de valabilitate mai lungi. Dimpotrivă, un dezavantaj al hidrogenării parțiale este reprezentat de izomerizarea trans a unor legături duble reziduale, într-un procent de aproximativ 10-15%. Lipidele trans-legate cresc riscul colesterolului și cardiovascular.

Ceară

Același subiect în detaliu: Ceară .

Cearele sunt esteri ai acizilor grași cu un număr mare de atomi de carbon cu alcooli alifatici monohidrici cu lanț lung. Acestea pot fi saturate sau nesaturate, în lanț liniar și ramificat. Acizii carboxilici au de obicei un număr de atomi de carbon între 16 și 36, în timp ce pentru alcooli numărul variază de la 24 la 36.

Cearele se găsesc ca elemente constitutive ale ființelor vii, atât în lumea plantelor (de exemplu ceara de carnauba și cea de munte ), cât și în lumea animalelor (de exemplu ceara de albine și lanolina , care se obține din lână ).

Cearele formează stratul protector al plantelor și constituie, de asemenea, scheletul multor insecte și acoperirea penajului apei păsărilor .

Terpene

Același subiect în detaliu: Terpene .

Răspândit în lumea plantelor cu unitatea de bază constând din izopren (o structură cu cinci atomi de carbon). Hemiterpenele (C5) conțin 1 unitate de izopren, monoterpenele (cu 10 atomi de carbon) conțin 2, sesquiterpenele 3, diterpenele 4, disesquiterpenele 5, triterpenele 6 și tetraterpenele 8. Pot avea un lanț deschis sau închis.

Terpenele sunt printre cele responsabile de parfumul plantelor și florilor. Camforul și α- pinenul (componenta principală a terebentinei ) sunt terpene de mare importanță comercială. Vitamina A este un diterpen, în timp ce carotenoizii , pigmenții de origine animală și vegetală, sunt tetraterpene. Lanțurile lungi de legături duble conjugate sunt cauza culorii carotenoizilor. Cauciucul natural este un politerpen cu greutate moleculară mare.

Steroizi

Același subiect în detaliu: Steroizi .

Sunt lipide policiclice derivate din ciclopentanoperhidrofenantren , formate prin unirea fenantrenului hidrogenat cu ciclopentanul, un inel hidrocarbonat cu cinci atomi de carbon. Scheletele carbonice ale steroizilor sunt pliate pentru a forma patru inele unite între ele. Ele sunt întotdeauna construite astfel: trei inele cu șase fețe ( fenantren ) și un inel cu cinci fețe ( ciclopentan ).

Sterolii sunt steroizi cu funcție alcoolică în poziția 3 a nucleului ciclopentanoperhidrofenantrenic. Colesterolul este cel mai important sterol și este o componentă esențială a membranelor celulare eucariote și este precursorul multor hormoni , precum și un precursor al vitaminei D3 și al acizilor biliari . Există o sinteză endogenă constantă a colesterolului care poate fi stimulată excesiv de o dietă bogată în grăsimi.

Lipide complexe

Lipidele complexe, numite și lipoide , sunt formate din carbon , hidrogen , oxigen și fosfor sau azot și sunt rezultatul esterificării acizilor grași cu alcooli de diferite tipuri. Acestea includ fosfolipide , fosfatide, glicolipide și sulolipide. Lipidele complexe sunt, de asemenea, numite saponificabile, deoarece dacă sunt imersate într-o soluție alcalină formează săpunuri . Aceste lipide sunt formate din esteri de glicerol . Toate acestea conțin mai mult sau mai puțin cu lanț lung de acizi grași ( butiric , acid propionic până la stearic și palmitic acizi , cu mai mult de 10 atomi de carbon).

Fosfolipide

Același subiect în detaliu: Fosfolipide .

Acestea sunt similare trigliceridelor din punct de vedere structural, dar conțin o grupare fosfat care dă o sarcină negativă și, prin urmare, polaritate, moleculei. Rezultatul final este că fiecare fosfolipid are un cap hidrofil și o coadă hidrofobă: se spune că este amfipatic . Această structură specială le face potrivite pentru formarea membranelor biologice care înconjoară celulele și organitele celulare. De fapt, într-un mediu lichid moleculele fosfolipidice sunt aranjate cu grupările hidrofile orientate atât spre soluția apoasă din interiorul celulelor, cât și spre cea externă, în raport cu mediul înconjurător. În schimb, cozile hidrofobe se atrag reciproc ocupând o poziție mediană.

Fosfolipidele joacă mai multe roluri:

• rolul structural în membranele celulare;
• rol în transportul lipidelor plasmatice;
• precursori ai regulatorilor metabolici.

În special, o fosfolipidă este compusă dintr-o moleculă de glicerol care se leagă de două lanțuri de acizi grași și de o grupare fosfat (PO4 ^3- ). Fosfolipidele ( lipidele de membrană ) sunt principalele componente ale fracțiunii lipidice a membranelor celulare . În principiu, există două tipuri de fosfolipide:

• fosfogliceride ;
• sfingolipide : deosebit de abundente în țesutul nervos .

Glicolipide

Același subiect în detaliu: Glicolipide .

Acestea derivă din unirea lipidelor și carbohidraților , mono- sau oligozaharidelor. Componenta lipidică poate fi reprezentată de glicerol (glicoglicolipide) sau sfingozină (sfingoglicolipide), esterificate cu acizi grași. În membrana plasmatică, glicozifingolipidele sunt prezente numai în prospectul exterior. Gangliozidele sunt glicozifingolipide care conțin, ca component carbohidrat, acid sialic . GM1 gangliozide acționează ca un receptor pentru toxina holerei .

Conținutul de energie

Lipidele au un conținut energetic foarte ridicat și, în cadrul celor trei grupe de macromolecule care alcătuiesc nutrienții celulei :

• Grăsimi (sau lipide), oxidarea a 1 g de lipide generează 9 kcal = 37,65 kJ
• Zaharuri (sau carbohidrați ), oxidarea a 1 g de carbohidrați generează 4 kcal = 16,74 kJ
• Proteine ​​(sau protide ), oxidarea a 1 g de proteine ​​generează 4 kcal = 16,74 kJ

Aceste date sunt valabile pentru măsurători într-un calorimetru , în special pentru proteine ​​(produse finale CO ₂ și N ₂ ).

În organismul uman, produsul final al catabolismului proteinelor este reprezentat de uree , prin urmare energia de reacție este ușor mai mică (aproximativ 15 kJ).

La animale și oameni, principala utilizare a grăsimilor este ca rezervă energetică pentru organism și ca izolator termic . Grăsimile sunt depozitate în principal în țesutul adipos sub formă de trigliceride ( lipide de stocare ).

Notă

Bibliografie

• Site-ul web Lipid Library, http://lipidlibrary.aocs.org
• Site-ul web Lipid Bank, www.lipidbank.jp.
• TW Graham Solomons, Organic Chemistry , ediția a II-a, Bologna, Zanichelli, 2001, pp. 939-968, ISBN 88-08-09414-6 .
• Fahy E. și colab. Un sistem cuprinzător de clasificare pentru lipide. J. Lipid. Res. 2005; 46: 839–861.
• Fahy E. și colab. Clasificarea lipidelor, structuri și instrumente. Biochimica et Biophysica Acta 2011; 1811: 637-647.
• Mic. Clasificarea lipidelor DM pe baza interacțiunilor cu apa. În: Chimia fizică a lipidelor. (DM Small, ed.), Plenum Press, New York, NY, 1986: 89-95.
• Timms. RE Comportamentul fazei grăsimilor și amestecurilor lor. Prog. Lipid Res. 1984; 23: 1.

Elemente conexe

• Steroizi
• Acizi grași
• Alcooli grași
• Trigliceride
• Fosfolipide
• Colesterol
• Metabolizarea lipidelor
• Oxidarea beta
• Nevoia umană substanțială
• Numărul acidului

Alte proiecte

• Wikicitată conține citate despre lipide
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe lipide

linkuri externe

• Lipide , pe Treccani.it - ​​Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
• ( EN ) Lipide , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• ( RO ) Lucrări referitoare la lipide , pe Open Library , Internet Archive .

Portalul de biologie

Portalul chimiei