I lipidi costituiscono un gruppo ampio e piuttosto eterogeneo di sostanze organiche facenti parte delle cellule viventi, solubili in solventi organici a bassa polarità (etere, benzene, cloroformio, ecc.) e insolubili in acqua. In generale sono considerati derivati degli acidi grassi.
Una caratteristica strutturale dei lipidi è la presenza nelle loro molecole di frammenti strutturali sia polari (idrofili) che non polari (idrofobici), che conferiscono ai lipidi un'affinità sia per l'acqua che per la fase non acquosa. I lipidi sono sostanze bifiliche, il che consente loro di svolgere le loro funzioni all'interfaccia.
10.1. Classificazione
I lipidi si dividono in semplice(bicomponente), se i prodotti della loro idrolisi sono alcoli e acidi carbossilici, e complesso(multicomponente), quando a seguito della loro idrolisi si formano anche altre sostanze, come acido fosforico e carboidrati. I lipidi semplici includono cere, grassi e oli, nonché ceramidi, i lipidi complessi includono fosfolipidi, sfingolipidi e glicolipidi (Schema 10.1).
Schema 10.1.Classificazione generale dei lipidi
10.2. Componenti strutturali dei lipidi
Tutti i gruppi lipidici hanno due componenti strutturali obbligatori: acidi carbossilici superiori e alcoli.
Acidi grassi superiori (HFA). Molti acidi carbossilici superiori furono inizialmente isolati dai grassi, da cui il nome Grasso. Gli acidi grassi biologicamente importanti possono essere ricco(Tabella 10.1) e insaturo(Tabella 10.2). Le loro caratteristiche strutturali comuni sono:
Sono monocarbossilici;
Includere un numero pari di atomi di carbonio nella catena;
Avere una configurazione cis dei doppi legami (se presente).
Tabella 10.1.Principali acidi grassi saturi dei lipidi
Negli acidi naturali, il numero di atomi di carbonio varia da 4 a 22, ma gli acidi con 16 o 18 atomi di carbonio sono più comuni. Gli acidi insaturi contengono uno o più doppi legami nella configurazione cis. Il doppio legame più vicino al gruppo carbossilico si trova solitamente tra gli atomi C-9 e C-10. Se sono presenti più doppi legami, sono separati l'uno dall'altro da un gruppo metilenico CH 2.
Le regole IUPAC per VZhK consentono l'uso dei loro nomi banali (vedi Tabelle 10.1 e 10.2).
Attualmente viene utilizzata anche una nomenclatura proprietaria degli HFA insaturi. In esso, l'atomo di carbonio terminale, indipendentemente dalla lunghezza della catena, è indicato con l'ultima lettera dell'alfabeto greco ω (omega). La posizione dei doppi legami non viene conteggiata come al solito dal gruppo carbossilico, ma dal gruppo metilico. Pertanto, l'acido linolenico è designato come 18:3 ω-3 (omega-3).
Lo stesso acido linoleico e gli acidi insaturi con un diverso numero di atomi di carbonio, ma con la disposizione di doppi legami anche sul terzo atomo di carbonio, contando dal gruppo metilico, costituiscono la famiglia degli acidi grassi omega-3. Altri tipi di acidi formano famiglie simili di acidi linoleico (omega-6) e oleico (omega-9). Per la normale vita umana, il corretto equilibrio dei lipidi di tre tipi di acidi è di grande importanza: omega-3 (olio di lino, olio di pesce), omega-6 (girasole, olio di mais) e omega-9 (olio d'oliva) nel dieta.
Tra gli acidi saturi presenti nei lipidi del corpo umano, il palmitico C 16 e lo stearico C 18 sono i più importanti (vedi Tabella 10.1), e tra gli acidi insaturi, l'oleico C18: 1, linoleico С18:2 , linolenico e arachidonico C 20:4 (vedi tabella 10.2).
Dovrebbe essere sottolineato il ruolo degli acidi polinsaturi linoleico e linolenico come composti indispensabile per l'uomo ("vitamina F"). Non sono sintetizzati nell'organismo e devono essere forniti con il cibo in una quantità di circa 5 g al giorno. In natura questi acidi si trovano principalmente negli oli vegetali. Contribuiscono
Tabella 10 .2. Principali acidi grassi insaturi dei lipidi
* Incluso per confronto. ** Per gli isomeri cis.
normalizzazione del profilo lipidico del plasma sanguigno. Linetolo, che è una miscela di esteri etilici di acidi grassi insaturi superiori, viene utilizzato come farmaco ipolipemizzante di origine vegetale. Alcoli. I lipidi possono includere:
Alcoli monovalenti superiori;
Alcoli polivalenti;
Amino alcoli.
Nei lipidi naturali si trovano più spesso alcoli a catena lunga saturi e meno spesso insaturi (C 16 e più), principalmente con un numero pari di atomi di carbonio. Come esempio di alcoli superiori, il cetile CH 3 (CH 2 ) 15 OH e alcoli melissil CH 3 (CH 2) 29 OH che fanno parte delle cere.
Gli alcoli polivalenti nella maggior parte dei lipidi naturali sono rappresentati dall'alcol trivalente glicerolo. Si incontrano altri alcoli polivalenti, come gli alcoli divalenti glicole etilenico e propandiolo-1,2 e il mioinositolo (vedere 7.2.2).
Gli aminoalcoli più importanti che fanno parte dei lipidi naturali sono il 2-aminoetanolo (colamina), la colina, che appartiene anche agli α-aminoacidi serina e sfingosina.
La sfingosina è un amminoalcol diidrico insaturo a catena lunga. Il doppio legame nella sfingosina ha trance-configurazione e atomi asimmetrici С-2 e С-3 - Configurazione D.
Gli alcoli nei lipidi sono acilati con acidi carbossilici superiori nei corrispondenti gruppi idrossilici o amminici. Nel glicerolo e nella sfingosina, uno degli alcol idrossili può essere esterificato con un acido fosforico sostituito.
10.3. Lipidi semplici
10.3.1. Cere
Le cere sono esteri di acidi grassi superiori e alcoli monovalenti superiori.
Le cere formano un lubrificante protettivo sulla pelle dell'uomo e degli animali e proteggono le piante dalla disidratazione. Sono utilizzati nell'industria farmaceutica e dei profumi nella produzione di creme e unguenti. Un esempio è estere cetilico dell'acido palmitico(cetina) - il componente principale spermaceti. Gli spermaceti vengono secreti dal grasso contenuto nelle cavità del cranio dei capodogli. Un altro esempio è melisil estere dell'acido palmitico- componente della cera d'api.
10.3.2. Grassi e oli
I grassi e gli oli sono il gruppo più comune di lipidi. La maggior parte di essi appartiene ai triacilgliceroli - esteri completi di glicerolo e VFA, sebbene siano presenti anche mono- e diacilgliceroli che prendono parte al metabolismo.
I grassi e gli oli (triacilgliceroli) sono esteri del glicerolo e degli acidi grassi superiori.
Nel corpo umano, i triacilgliceroli svolgono il ruolo di componente strutturale delle cellule o di sostanza di riserva (“deposito di grasso”). Il loro valore energetico è circa il doppio di quello delle proteine.
o carboidrati. Tuttavia, un livello elevato di triacilgliceroli nel sangue è uno degli ulteriori fattori di rischio per lo sviluppo della malattia coronarica.
I triacilgliceroli solidi sono chiamati grassi, i triacilgliceroli liquidi sono chiamati oli. I triacilgliceroli semplici contengono residui degli stessi acidi, mescolati - diversi.
Nella composizione dei triacilgliceroli di origine animale predominano solitamente i residui di acidi saturi. Tali triacilgliceroli sono generalmente solidi. Al contrario, gli oli vegetali contengono residui di acidi prevalentemente insaturi e hanno una consistenza liquida.
Di seguito sono riportati esempi di triacilgliceroli neutri e i loro nomi banali sistematici e (tra parentesi) comunemente usati basati sui nomi dei loro acidi grassi costituenti.
10.3.3. Ceramidi
Le ceramidi sono derivati N-acilati dell'alcool sfingosina.
Le ceramidi sono presenti in tracce nei tessuti vegetali e animali. Molto più spesso fanno parte di lipidi complessi: sfingomieline, cerebrosidi, gangliosidi, ecc.
(vedi 10.4).
10.4. Lipidi complessi
Alcuni lipidi complessi sono difficili da classificare in modo univoco, poiché contengono raggruppamenti che consentono di assegnarli contemporaneamente a gruppi diversi. Secondo la classificazione generale dei lipidi (vedi Schema 10.1), i lipidi complessi sono solitamente divisi in tre grandi gruppi: fosfolipidi, sfingolipidi e glicolipidi.
10.4.1. Fosfolipidi
Il gruppo dei fosfolipidi comprende sostanze che scindono l'acido fosforico durante l'idrolisi, ad esempio i glicerofosfolipidi e alcuni sfingolipidi (Schema 10.2). In generale, i fosfolipidi sono caratterizzati da un contenuto abbastanza elevato di acidi insaturi.
Schema 10.2.Classificazione dei fosfolipidi
Glicerofosfolipidi. Questi composti sono i principali componenti lipidici delle membrane cellulari.
Secondo la struttura chimica, i glicerofosfolipidi sono derivati di l -glicero-3-fosfato.
l-glicero-3-fosfato contiene un atomo di carbonio asimmetrico e quindi può esistere come due stereoisomeri.
I glicerofosfolipidi naturali hanno la stessa configurazione, essendo derivati dell'l-glicero-3-fosfato, che si forma durante il metabolismo dal diidrossiacetone fosfato.
Fosfatidi. Tra i glicerofosfolipidi, i più comuni sono i fosfatidi: derivati esteri degli acidi l-fosfatidici.
Gli acidi fosfatici sono derivati l -glicero-3-fosfato, esterificato con acidi grassi su gruppi alcolici idrossilici.
Di norma, nei fosfatidi naturali nella posizione 1 della catena del glicerolo c'è un residuo di un acido saturo, in posizione 2 - un acido insaturo, e uno degli idrossili dell'acido fosforico è esterificato con un alcol polivalente o un amminoalcol (X è il residuo di questo alcol). Nel corpo (pH ~ 7,4), il rimanente idrossile libero dell'acido fosforico e altri gruppi ionogeni nei fosfatidi vengono ionizzati.
Esempi di fosfatidi sono composti contenenti acidi fosfatidici esterificato sul fosfato idrossile con i corrispondenti alcoli:
Fosfatidilserine, agente esterificante - serina;
Fosfatidiletanolammine, agente esterificante - 2-amminoetanolo (spesso, ma non del tutto correttamente, chiamato etanolammina nella letteratura biochimica);
Fosfatidilcoline, agente esterificante - colina.
Questi agenti esterificanti sono correlati perché le porzioni di etanolamina e colina possono essere metabolizzate dalla porzione di serina mediante decarbossilazione e successiva metilazione con S-adenosilmetionina (SAM) (vedere 9.2.1).
Un certo numero di fosfatidi invece di un agente esterificante contenente ammine contengono residui di alcoli polivalenti - glicerolo, mioinositolo, ecc. I fosfatidilgliceroli e i fosfatidilinositoli forniti di seguito come esempio appartengono ai glicerofosfolipidi acidi, poiché le loro strutture mancano di frammenti di amminoalcol che danno fosfatidiletanolammine e affini compone un carattere neutro.
Plasmalogeni. Meno comuni rispetto ai glicerofosfolipidi esteri sono i lipidi con un legame etereo semplice, in particolare i plasmalogeni. Contengono un residuo insaturo
* Per comodità è stato modificato il modo di scrivere la formula di configurazione del residuo di mioinositolo nei fosfatidilinositoli rispetto a quello riportato sopra (vedi 7.2.2).
un alcol legato mediante un legame etereo all'atomo C-1 del glicero-3-fosfato, come, ad esempio, i plasmalogeni con un frammento di etanolammina - L-fosfatidaletanolammine. I plasmalogeni costituiscono fino al 10% di tutti i lipidi del sistema nervoso centrale.
10.4.2. sfingolipidi
Gli sfingolipidi sono analoghi strutturali dei glicerofosfolipidi che utilizzano la sfingosina invece del glicerolo. Un altro esempio di sfingolipidi sono le ceramidi discusse sopra (vedi 10.3.3).
Un importante gruppo di sfingolipidi sono sfingomieline, scoperto per la prima volta nel tessuto nervoso. Nelle sfingomieline, il gruppo idrossile in C-1 della ceramide è esterificato, di regola, con la colina fosfato (meno spesso con la colammina fosfato), quindi possono anche essere classificati come fosfolipidi.
10.4.3. Glicolipidi
Come suggerisce il nome, i composti di questo gruppo includono residui di carboidrati (più spesso D-galattosio, meno spesso D-glucosio) e non contengono residui di acido fosforico. Rappresentanti tipici dei glicolipidi - cerebrosidi e gangliosidi - sono i lipidi contenenti sfingosina (pertanto possono anche essere considerati sfingolipidi).
IN cerebrosidi il residuo cerammidico è legato al D-galattosio o al D-glucosio mediante un legame β-glicosidico. I cerebrosidi (galattocerebrosidi, glucocerebrosidi) fanno parte delle membrane delle cellule nervose.
Gangliosidi- lipidi complessi ricchi di carboidrati - furono inizialmente isolati dalla materia grigia del cervello. Strutturalmente, i gangliosidi sono simili ai cerebrosidi, differiscono in quanto invece di un monosaccaride contengono un oligosaccaride complesso, comprendente almeno un residuo V-acido acetilneuraminico (vedi Appendice 11-2).
10.5. Proprietà dei lipidi
e le loro componenti strutturali
Una caratteristica dei lipidi complessi è la loro bifilalità, a causa di gruppi idrofobici non polari e idrofili ionizzati altamente polari. Nelle fosfatidilcoline, ad esempio, i radicali idrocarburici degli acidi grassi formano due "code" non polari, mentre i gruppi carbossilico, fosfato e colina formano una parte polare.
All'interfaccia, tali composti agiscono come eccellenti emulsionanti. Come parte delle membrane cellulari, i componenti lipidici forniscono un'elevata resistenza elettrica della membrana, la sua impermeabilità agli ioni e alle molecole polari e la permeabilità alle sostanze non polari. In particolare, la maggior parte dei farmaci anestetici sono altamente liposolubili, consentendo loro di penetrare nelle membrane delle cellule nervose.
Gli acidi grassi sono elettroliti deboli( P K a~4.8). Sono dissociati in piccola misura nelle soluzioni acquose. A pH< p K a prevale la forma non ionizzata, a pH > p K, cioè in condizioni fisiologiche prevale la forma ionizzata di RCOO -. Vengono chiamati i sali solubili degli acidi grassi superiori saponi. I sali di sodio degli acidi grassi superiori sono solidi, i sali di potassio sono liquidi. Come sali di acidi deboli e basi forti, i saponi sono parzialmente idrolizzati in acqua, le loro soluzioni sono alcaline.
Acidi grassi insaturi naturali cis-configurazione a doppio legame, hanno una grande riserva di energia interna e, quindi, rispetto a trance-gli isomeri sono termodinamicamente meno stabili. Loro cis-trans -l'isomerizzazione avviene facilmente quando riscaldato, soprattutto in presenza di iniziatori di reazioni radicaliche. In condizioni di laboratorio, questa trasformazione può essere effettuata mediante l'azione degli ossidi di azoto formati durante la decomposizione dell'acido nitrico durante il riscaldamento.
Gli acidi grassi superiori mostrano le proprietà chimiche generali degli acidi carbossilici. In particolare formano facilmente i corrispondenti derivati funzionali. Gli acidi grassi con doppi legami mostrano le proprietà dei composti insaturi: aggiungono idrogeno, alogenuri di idrogeno e altri reagenti al doppio legame.
10.5.1. Idrolisi
Con l'aiuto della reazione di idrolisi viene stabilita la struttura dei lipidi e si ottengono anche prodotti preziosi (saponi). L'idrolisi è il primo passo nell'utilizzo e nel metabolismo dei grassi alimentari nel corpo.
L'idrolisi dei triacilgliceroli viene effettuata sia mediante l'azione del vapore surriscaldato (nell'industria) sia mediante riscaldamento con acqua in presenza di acidi minerali o alcali (saponificazione). Nel corpo, l'idrolisi dei lipidi avviene sotto l'azione degli enzimi lipasi. Di seguito sono riportati alcuni esempi di reazioni di idrolisi.
Nei plasmalogeni, come nei comuni eteri vinilici, il legame etereo viene scisso in un mezzo acido ma non alcalino.
10.5.2. Reazioni di addizione
I lipidi contenenti residui di acidi insaturi nella struttura aggiungono idrogeno, alogeni, alogenuri di idrogeno e acqua tramite doppi legami in un mezzo acido. Numero di iodioè una misura dell'insaturazione dei triacilgliceroli. Corrisponde al numero di grammi di iodio che possono essere aggiunti a 100 g di sostanza. La composizione dei grassi e degli oli naturali e il loro numero di iodio variano entro un intervallo abbastanza ampio. Ad esempio, diamo l'interazione dell'1-oleoil-distearoilglicerolo con lo iodio (il numero di iodio di questo triacilglicerolo è 30).
L'idrogenazione catalitica (idrogenazione) degli oli vegetali insaturi è un importante processo industriale. In questo caso l'idrogeno satura i doppi legami e gli oli liquidi vengono convertiti in grassi solidi.
10.5.3. Reazioni di ossidazione
I processi ossidativi che coinvolgono i lipidi e i loro componenti strutturali sono piuttosto diversi. In particolare, l'ossidazione da parte dell'ossigeno atmosferico dei triacilgliceroli insaturi durante lo stoccaggio (autoossidazione, vedi 3.2.1), seguita dall'idrolisi, rientra nel processo noto come irrancidimento dell'olio.
I prodotti primari dell'interazione dei lipidi con l'ossigeno molecolare sono gli idroperossidi formati come risultato di un processo di radicali liberi a catena (vedere 3.2.1).
perossidazione lipidica - uno dei processi ossidativi più importanti nel corpo. È la principale causa di danni alle membrane cellulari (ad esempio, nella malattia da radiazioni).
I frammenti strutturali degli acidi grassi superiori insaturi nei fosfolipidi fungono da bersaglio per l'attacco specie reattive dell'ossigeno(AFK, vedi Appendice 03-1).
Quando attaccata, in particolare, dal radicale ossidrile HO", il più attivo dei ROS, la molecola lipidica LH subisce una scissione omolitica del legame C-H in posizione allilica, come mostrato nell'esempio di un modello di perossidazione lipidica (Schema 10.3). Il radicale di tipo allilico L" risultante reagisce istantaneamente con l'ossigeno molecolare nel mezzo di ossidazione per formare il radicale lipidico perossilico LOO". Da questo momento inizia una cascata a catena di reazioni di perossidazione lipidica, poiché i radicali lipidici allilici L" sono costantemente formato, riprendendo questo processo.
I perossidi lipidici LOOH sono composti instabili e possono spontaneamente o con la partecipazione di ioni metallici di valenza variabile (vedi 3.2.1) decomporsi con formazione di radicali lipidici LO", capaci di avviare un'ulteriore ossidazione del substrato lipidico. Tale fenomeno è a valanga il processo di perossidazione lipidica rappresenta un pericolo di distruzione delle strutture della membrana cellulare.
Il radicale di tipo allile formatosi intermediamente ha una struttura mesomerica e può subire ulteriori trasformazioni in due direzioni (vedi Schema 10.3, percorsi UN E B) portando ad idroperossidi intermedi. Gli idroperossidi sono instabili e si decompongono già a temperature ordinarie per formare aldeidi, che vengono ulteriormente ossidate ad acidi, i prodotti finali della reazione. Il risultato sono generalmente due acidi monocarbossilici e due dicarbossilici con catene di carbonio più corte.
In condizioni blande, acidi insaturi e lipidi con residui di acidi insaturi vengono ossidati con una soluzione acquosa di permanganato di potassio, formando glicoli, e in condizioni più rigide (con rottura dei legami carbonio-carbonio), gli acidi corrispondenti.
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Cosa sono le sostanze lipidiche?
Lipidi sono uno dei gruppi di composti organici di grande importanza per gli organismi viventi. Secondo la struttura chimica, tutti i lipidi sono divisi in semplici e complessi. Una molecola lipidica semplice è composta da alcol e acidi biliari, mentre un lipide complesso contiene altri atomi o composti. In generale, i lipidi sono di grande importanza per l’uomo. Queste sostanze fanno parte di una parte significativa dei prodotti alimentari, vengono utilizzate in medicina e in farmacia e svolgono un ruolo importante in molti settori. In un organismo vivente, i lipidi in una forma o nell'altra fanno parte di tutte le cellule. Dal punto di vista nutrizionale è una fonte di energia molto importante.
Qual è la differenza tra lipidi e grassi?
In linea di principio, il termine "lipidi" deriva dalla radice greca che significa "grasso", tuttavia queste definizioni presentano ancora alcune differenze. I lipidi sono un gruppo più ampio di sostanze, mentre solo alcuni tipi di lipidi sono considerati grassi. Un sinonimo di "grassi" sono i "trigliceridi", che si ottengono dalla combinazione di alcol glicerolico e acidi carbossilici. Sia i lipidi in generale che i trigliceridi in particolare svolgono un ruolo significativo nei processi biologici.Lipidi nel corpo umano
I lipidi fanno parte di quasi tutti i tessuti del corpo. Le loro molecole si trovano in ogni cellula vivente e la vita è semplicemente impossibile senza queste sostanze. Ci sono molti lipidi diversi presenti nel corpo umano. Ogni tipo o classe di questi composti ha le sue funzioni. Molti processi biologici dipendono dal normale apporto e dalla formazione dei lipidi. Dal punto di vista della biochimica, i lipidi sono coinvolti nei seguenti importanti processi:
- la produzione di energia da parte dell'organismo;
- divisione cellulare;
- trasmissione degli impulsi nervosi;
- la formazione di componenti del sangue, ormoni e altre sostanze importanti;
- protezione e fissazione di alcuni organi interni;
- divisione cellulare, respirazione, ecc.
Il ruolo biologico dei lipidi in una cellula vivente
Le molecole lipidiche svolgono un numero enorme di funzioni non solo sulla scala dell'intero organismo, ma anche in ciascuna cellula vivente individualmente. In effetti, una cellula è un'unità strutturale di un organismo vivente. È l'assimilazione e la sintesi ( formazione scolastica) di determinate sostanze. Alcune di queste sostanze vengono utilizzate per mantenere la vita della cellula stessa, alcune per la divisione cellulare, altre per i bisogni di altre cellule e tessuti.In un organismo vivente, i lipidi svolgono le seguenti funzioni:
- energia;
- Riserva;
- strutturale;
- trasporto;
- enzimatico;
- magazzinaggio;
- segnale;
- normativo.
funzione energetica
La funzione energetica dei lipidi si riduce alla loro decomposizione nel corpo, durante la quale viene rilasciata una grande quantità di energia. Le cellule viventi hanno bisogno di questa energia per mantenere vari processi ( respirazione, crescita, divisione, sintesi di nuove sostanze). I lipidi entrano nella cellula con il flusso sanguigno e si depositano all'interno ( nel citoplasma) sotto forma di piccole gocce di grasso. Se necessario, queste molecole vengono scomposte e la cellula riceve energia.Riserva ( magazzinaggio) funzione
La funzione di riserva è strettamente correlata a quella energetica. Sotto forma di grassi all'interno delle cellule, l'energia può essere immagazzinata "di riserva" e rilasciata secondo necessità. Cellule speciali, gli adipociti, sono responsabili dell'accumulo di grassi. La maggior parte del loro volume è occupata da una grossa goccia di grasso. È dagli adipociti che è costituito il tessuto adiposo nel corpo. Le maggiori riserve di tessuto adiposo si trovano nel grasso sottocutaneo, nel grande e nel piccolo omento ( nella cavità addominale). Con la fame prolungata, il tessuto adiposo si disintegra gradualmente, poiché le riserve lipidiche vengono utilizzate per produrre energia.Inoltre, il tessuto adiposo depositato nel grasso sottocutaneo fornisce isolamento termico. I tessuti ricchi di lipidi generalmente conducono peggio il calore. Ciò consente al corpo di mantenere una temperatura corporea costante e di non raffreddarsi o surriscaldarsi così rapidamente in varie condizioni ambientali.
Funzioni strutturali e di barriera ( lipidi di membrana)
I lipidi svolgono un ruolo importante nella struttura delle cellule viventi. Nel corpo umano, queste sostanze formano uno speciale doppio strato che forma la parete cellulare. Grazie a ciò, una cellula vivente può svolgere le sue funzioni e regolare il metabolismo con l'ambiente esterno. Anche i lipidi che compongono la membrana cellulare aiutano a mantenere la forma della cellula.Perché i monomeri lipidici formano un doppio strato ( doppio strato)?
I monomeri sono sostanze chimiche ( in questo caso, molecole), che sono in grado, se combinati, di formare composti più complessi. La parete cellulare è costituita da un doppio strato ( doppio strato) lipidi. Ogni molecola che forma questo muro ha due parti: idrofoba ( non a contatto con l'acqua) e idrofilo ( a contatto con l'acqua). Il doppio strato si ottiene grazie al fatto che le molecole lipidiche sono distribuite da parti idrofile all'interno della cellula e verso l'esterno. Le parti idrofobiche sono praticamente a contatto, poiché si trovano tra i due strati. Altre molecole possono essere localizzate anche nello spessore del doppio strato lipidico ( proteine, carboidrati, strutture molecolari complesse), che regolano il passaggio delle sostanze attraverso la parete cellulare.funzione di trasporto
La funzione di trasporto dei lipidi è di secondaria importanza nel corpo. Viene eseguito solo da alcune connessioni. Ad esempio, le lipoproteine, costituite da lipidi e proteine, trasportano determinate sostanze nel sangue da un organo all'altro. Tuttavia questa funzione viene raramente distinta, non ritenendola quella principale per queste sostanze.Funzione enzimatica
In linea di principio i lipidi non fanno parte degli enzimi coinvolti nella scomposizione di altre sostanze. Tuttavia, senza lipidi, le cellule degli organi non sarebbero in grado di sintetizzare gli enzimi, il prodotto finale della vita. Inoltre, alcuni lipidi svolgono un ruolo significativo nell’assorbimento dei grassi alimentari. La bile contiene quantità significative di fosfolipidi e colesterolo. Neutralizzano gli enzimi pancreatici in eccesso e impediscono loro di danneggiare le cellule intestinali. Si dissolve anche nella bile Emulsione) lipidi esogeni dal cibo. Pertanto, i lipidi svolgono un ruolo enorme nella digestione e aiutano nel lavoro di altri enzimi, sebbene non siano essi stessi enzimi.Funzione di segnale
Alcuni dei lipidi complessi svolgono una funzione di segnalazione nel corpo. Consiste nel mantenere vari processi. Ad esempio, i glicolipidi nelle cellule nervose sono coinvolti nella trasmissione di un impulso nervoso da una cellula nervosa all'altra. Inoltre, i segnali all’interno della cellula stessa sono di grande importanza. Ha bisogno di "riconoscere" le sostanze provenienti dal sangue per poterle trasportare al suo interno.Funzione normativa
La funzione regolatrice dei lipidi nel corpo è secondaria. Gli stessi lipidi nel sangue hanno poco effetto sul corso di vari processi. Fanno però parte di altre sostanze che sono di grande importanza nella regolazione di questi processi. Prima di tutto, questi sono ormoni steroidei ( ormoni surrenali e sessuali). Svolgono un ruolo importante nel metabolismo, nella crescita e nello sviluppo del corpo, nella funzione riproduttiva e influenzano il funzionamento del sistema immunitario. Anche i lipidi fanno parte delle prostaglandine. Queste sostanze vengono prodotte durante i processi infiammatori e influenzano alcuni processi nel sistema nervoso ( ad esempio la percezione del dolore).Pertanto, i lipidi stessi non svolgono una funzione regolatrice, ma la loro carenza può influenzare molti processi nel corpo.
Biochimica dei lipidi e loro relazione con altre sostanze ( proteine, carboidrati, ATP, acidi nucleici, aminoacidi, steroidi)
Il metabolismo dei lipidi è strettamente correlato al metabolismo di altre sostanze nel corpo. Innanzitutto, questa connessione può essere rintracciata nell'alimentazione umana. Qualsiasi alimento è costituito da proteine, carboidrati e lipidi, che devono essere ingeriti in determinate proporzioni. In questo caso, una persona riceverà sia abbastanza energia che abbastanza elementi strutturali. Altrimenti ( ad esempio, con una mancanza di lipidi) proteine e carboidrati verranno scomposti per produrre energia.I lipidi sono anche in una certa misura associati al metabolismo delle seguenti sostanze:
- Acido adenosina trifosforico ( ATP). L'ATP è una sorta di unità di energia all'interno della cellula. Quando i lipidi vengono scomposti, parte dell'energia va alla produzione di molecole di ATP e queste molecole prendono parte a tutti i processi intracellulari ( trasporto di sostanze, divisione cellulare, neutralizzazione di tossine, ecc.).
- Acidi nucleici. Gli acidi nucleici sono gli elementi costitutivi del DNA e si trovano nei nuclei delle cellule viventi. L'energia generata durante la scomposizione dei grassi va in parte nella divisione cellulare. Durante la divisione, nuovi filamenti di DNA si formano dagli acidi nucleici.
- Aminoacidi. Gli aminoacidi sono i componenti strutturali delle proteine. In combinazione con i lipidi formano complessi complessi, lipoproteine, responsabili del trasporto di sostanze nel corpo.
- Steroidi. Gli steroidi sono un tipo di ormone contenente una quantità significativa di lipidi. Con uno scarso assorbimento dei lipidi dal cibo, il paziente può iniziare problemi con il sistema endocrino.
Digestione e assorbimento dei lipidi ( metabolismo, metabolismo)
La digestione e l'assorbimento dei lipidi è il primo passo nel metabolismo di queste sostanze. La parte principale dei lipidi entra nel corpo con il cibo. Nella cavità orale il cibo viene frantumato e mescolato con la saliva. Successivamente, il nodulo entra nello stomaco, dove i legami chimici vengono parzialmente distrutti dall'azione dell'acido cloridrico. Inoltre, alcuni legami chimici nei lipidi vengono distrutti dall'azione dell'enzima lipasi contenuto nella saliva.I lipidi sono insolubili in acqua, quindi non vengono immediatamente digeriti dagli enzimi nel duodeno. Innanzitutto, avviene la cosiddetta emulsione dei grassi. Successivamente, i legami chimici vengono scissi sotto l'azione della lipasi proveniente dal pancreas. In linea di principio, per ogni tipo di lipide viene ora definito il proprio enzima, responsabile della scomposizione e dell'assimilazione di questa sostanza. Ad esempio, la fosfolipasi scompone i fosfolipidi, la colesterolo esterasi scompone i composti del colesterolo, ecc. Tutti questi enzimi sono contenuti nel succo pancreatico in una quantità o nell'altra.
I frammenti scissi dei lipidi vengono assorbiti individualmente dalle cellule dell'intestino tenue. In generale, la digestione dei grassi è un processo molto complesso, regolato da molti ormoni e sostanze simili agli ormoni.
Cos'è l'emulsificazione dei lipidi?
L'emulsificazione è la dissoluzione incompleta delle sostanze grasse nell'acqua. Nel bolo alimentare che entra nel duodeno i grassi sono contenuti sotto forma di grosse gocce. Ciò impedisce la loro interazione con gli enzimi. Nel processo di emulsione, le goccioline di grasso di grandi dimensioni vengono "schiacciate" in goccioline più piccole. Di conseguenza, l'area di contatto tra le goccioline di grasso e le sostanze idrosolubili circostanti aumenta e diventa possibile la decomposizione dei lipidi.Il processo di emulsionamento dei lipidi nel sistema digestivo avviene in più fasi:
- Nella prima fase, il fegato produce la bile, che emulsionerà i grassi. Contiene sali di colesterolo e fosfolipidi, che interagiscono con i lipidi e contribuiscono alla loro "frantumazione" in piccole gocce.
- La bile secreta dal fegato si accumula nella cistifellea. Qui viene concentrato e rilasciato secondo necessità.
- Quando si consumano cibi grassi, i muscoli lisci della cistifellea ricevono il segnale di contrarsi. Di conseguenza, una parte della bile viene secreta attraverso i dotti biliari nel duodeno.
- Nel duodeno i grassi vengono infatti emulsionati e interagiscono con gli enzimi pancreatici. Le contrazioni delle pareti dell'intestino tenue contribuiscono a questo processo "mescolando" il contenuto.
Enzimi per la scissione dei lipidi
Per la digestione di ogni sostanza nel corpo ci sono gli enzimi. Il loro compito è rompere i legami chimici tra le molecole ( o tra atomi nelle molecole) in modo che i nutrienti possano essere assorbiti correttamente dall'organismo. Diversi enzimi sono responsabili della scomposizione di diversi lipidi. La maggior parte di essi si trova nel succo secreto dal pancreas.I seguenti gruppi di enzimi sono responsabili della degradazione dei lipidi:
- lipasi;
- fosfolipasi;
- colesterolo esterasi, ecc.
Quali vitamine e ormoni sono coinvolti nella regolazione dei lipidi?
Il livello della maggior parte dei lipidi nel sangue umano è relativamente costante. Può fluttuare entro certi limiti. Dipende dai processi biologici che si verificano nel corpo stesso e da una serie di fattori esterni. La regolazione dei livelli di lipidi nel sangue è un processo biologico complesso che coinvolge molti organi e sostanze diversi.Le seguenti sostanze svolgono il ruolo maggiore nell'assimilazione e nel mantenimento di un livello costante di lipidi:
- Enzimi. Numerosi enzimi pancreatici sono coinvolti nella scomposizione dei lipidi che entrano nel corpo con il cibo. Con la mancanza di questi enzimi, il livello dei lipidi nel sangue può diminuire, poiché queste sostanze semplicemente non verranno assorbite nell'intestino.
- Acidi biliari e loro sali. La bile contiene acidi biliari e numerosi loro composti, che contribuiscono all'emulsificazione dei lipidi. Senza queste sostanze anche il normale assorbimento dei lipidi è impossibile.
- Vitamine. Le vitamine hanno un complesso effetto rinforzante sul corpo e influenzano direttamente o indirettamente anche il metabolismo dei lipidi. Ad esempio, con una carenza di vitamina A, la rigenerazione cellulare nelle mucose si deteriora e anche la digestione delle sostanze nell'intestino rallenta.
- enzimi intracellulari. Le cellule dell'epitelio intestinale contengono enzimi che, dopo l'assorbimento degli acidi grassi, li convertono in forme di trasporto e li dirigono nel flusso sanguigno.
- Ormoni. Numerosi ormoni influenzano il metabolismo in generale. Ad esempio, livelli elevati di insulina possono influenzare notevolmente i livelli di lipidi nel sangue. Ecco perché per i pazienti con diabete alcune norme sono state riviste. Gli ormoni tiroidei, gli ormoni glucocorticoidi o la norepinefrina possono stimolare la disgregazione del tessuto adiposo per rilasciare energia.
Biosintesi ( formazione scolastica) e idrolisi ( decadimento) lipidi nel corpo ( anabolismo e catabolismo)
Il metabolismo è la totalità dei processi metabolici nel corpo. Tutti i processi metabolici possono essere suddivisi in catabolici e anabolici. I processi catabolici includono la scomposizione e la scomposizione delle sostanze. Per quanto riguarda i lipidi, questo è caratterizzato dalla loro idrolisi ( decomporre in sostanze più semplici) nel tratto gastrointestinale. L'anabolismo combina reazioni biochimiche finalizzate alla formazione di sostanze nuove e più complesse.La biosintesi dei lipidi avviene nei seguenti tessuti e cellule:
- Cellule dell'epitelio intestinale. L'assorbimento degli acidi grassi, del colesterolo e di altri lipidi avviene nella parete intestinale. Subito dopo nelle stesse cellule si formano nuove forme di trasporto dei lipidi che entrano nel sangue venoso e vengono inviati al fegato.
- Cellule del fegato. Nelle cellule del fegato, alcune forme di trasporto dei lipidi si scompongono e da esse vengono sintetizzate nuove sostanze. Qui si formano, ad esempio, composti di colesterolo e fosfolipidi, che vengono poi escreti nella bile e contribuiscono alla normale digestione.
- Cellule di altri organi. Parte dei lipidi entra con il sangue in altri organi e tessuti. A seconda del tipo di cellule, i lipidi vengono convertiti in determinati tipi di composti. Tutte le cellule, in un modo o nell'altro, sintetizzano i lipidi per formare una parete cellulare ( doppio strato lipidico). Nelle ghiandole surrenali e nelle gonadi, gli ormoni steroidei vengono sintetizzati da una parte dei lipidi.
Risintesi dei lipidi nel fegato e in altri organi
La risintesi è il processo di formazione di alcune sostanze da quelle più semplici assimilate in precedenza. Nel corpo, questo processo avviene nell'ambiente interno di alcune cellule. La risintesi è necessaria affinché i tessuti e gli organi ricevano tutti i tipi di lipidi necessari e non solo quelli consumati con il cibo. I lipidi risintetizzati sono detti endogeni. Per la loro formazione, il corpo consuma energia.Nella prima fase, la risintesi dei lipidi avviene nelle pareti intestinali. Qui, gli acidi grassi forniti con il cibo vengono convertiti in forme di trasporto che andranno con il sangue al fegato e ad altri organi. Parte dei lipidi risintetizzati verranno consegnati ai tessuti, mentre l'altra parte formerà le sostanze necessarie all'attività vitale ( lipoproteine, bile, ormoni, ecc.), l'eccesso viene convertito in tessuto adiposo e immagazzinato "di riserva".
I lipidi fanno parte del cervello?
I lipidi sono una componente molto importante delle cellule nervose non solo nel cervello, ma in tutto il sistema nervoso. Come sapete, le cellule nervose controllano vari processi nel corpo trasmettendo impulsi nervosi. Allo stesso tempo, tutte le vie nervose sono “isolate” l’una dall’altra in modo che l’impulso arrivi a determinate cellule e non influisca su altre vie nervose. Questo "isolamento" è possibile grazie alla guaina mielinica delle cellule nervose. La mielina, che impedisce la propagazione caotica degli impulsi, è composta per il 75% circa da lipidi. Come nelle membrane cellulari, qui formano un doppio strato ( doppio strato), che viene avvolto più volte attorno alla cellula nervosa.La composizione della guaina mielinica nel sistema nervoso comprende i seguenti lipidi:
- fosfolipidi;
- colesterolo;
- galattolipidi;
- glicolipidi.
ormoni lipidici
I lipidi svolgono un ruolo strutturale importante, essendo presenti nella struttura di molti ormoni. Gli ormoni che contengono acidi grassi sono chiamati ormoni steroidei. Nel corpo sono prodotti dalle gonadi e dalle ghiandole surrenali. Alcuni di essi sono presenti anche nelle cellule del tessuto adiposo. Gli ormoni steroidei sono coinvolti nella regolazione di molti processi vitali. Il loro squilibrio può influenzare il peso corporeo, la capacità di concepire un bambino, lo sviluppo di eventuali processi infiammatori e il funzionamento del sistema immunitario. La chiave per la normale produzione di ormoni steroidei è un apporto equilibrato di lipidi.I lipidi fanno parte dei seguenti ormoni vitali:
- corticosteroidi ( cortisolo, aldosterone, idrocortisone, ecc.);
- ormoni sessuali maschili - androgeni ( androstenedione, diidrotestosterone, ecc.);
- ormoni sessuali femminili - estrogeni estriolo, estradiolo, ecc.).
Il ruolo dei lipidi per pelle e capelli
I lipidi sono di grande importanza per la salute della pelle e dei suoi annessi ( capelli e unghie). La pelle contiene le cosiddette ghiandole sebacee, che secernono in superficie una certa quantità di secrezioni ricche di grassi. Questa sostanza svolge molte funzioni utili.Per i capelli e la pelle, i lipidi sono importanti per i seguenti motivi:
- una parte significativa della sostanza del capello è costituita da lipidi complessi;
- le cellule della pelle stanno cambiando rapidamente e i lipidi sono importanti come risorsa energetica;
- segreto ( sostanza escreta a) le ghiandole sebacee idratano la pelle;
- grazie ai grassi si mantengono l'elasticità, l'elasticità e la levigatezza della pelle;
- una piccola quantità di lipidi sulla superficie dei capelli dona loro una sana lucentezza;
- lo strato lipidico sulla superficie della pelle la protegge dagli effetti aggressivi di fattori esterni ( freddo, raggi solari, microbi sulla superficie della pelle, ecc.).
Classificazione dei lipidi
In biologia e chimica esistono diverse classificazioni dei lipidi. La principale è la classificazione chimica, secondo la quale i lipidi sono suddivisi in base alla loro struttura. Da questo punto di vista, tutti i lipidi possono essere suddivisi in semplici ( costituito solo da atomi di ossigeno, idrogeno e carbonio) e complessi ( contenente almeno un atomo di altri elementi). Ciascuno di questi gruppi ha sottogruppi corrispondenti. Questa classificazione è la più conveniente, poiché riflette non solo la struttura chimica delle sostanze, ma determina anche parzialmente le proprietà chimiche. La biologia e la medicina hanno le proprie classificazioni aggiuntive utilizzando altri criteri.
Lipidi esogeni ed endogeni
Tutti i lipidi nel corpo umano possono essere divisi in due grandi gruppi: esogeni ed endogeni. Il primo gruppo comprende tutte le sostanze che entrano nel corpo dall'ambiente esterno. La maggior quantità di lipidi esogeni entra nel corpo con il cibo, ma esistono altri modi. Ad esempio, quando si utilizzano vari cosmetici o farmaci, il corpo può ricevere anche alcuni lipidi. La loro azione sarà prevalentemente locale.Dopo essere entrati nel corpo, tutti i lipidi esogeni vengono scomposti e assorbiti dalle cellule viventi. Qui, dai loro componenti strutturali, si formeranno altri composti lipidici di cui il corpo ha bisogno. Questi lipidi, sintetizzati dalle proprie cellule, sono detti endogeni. Possono avere struttura e funzione completamente diverse, ma sono costituiti dagli stessi "componenti strutturali" che sono entrati nel corpo con lipidi esogeni. Ecco perché, con la mancanza di alcuni tipi di grassi negli alimenti, possono svilupparsi varie malattie. Parte dei componenti dei lipidi complessi non può essere sintetizzata da sola dall'organismo, il che influisce sul corso di alcuni processi biologici.
Acido grasso
Gli acidi grassi sono una classe di composti organici che costituiscono la parte strutturale dei lipidi. A seconda di quali acidi grassi sono inclusi nella composizione del lipide, le proprietà di questa sostanza possono cambiare. Ad esempio, i trigliceridi, la più importante fonte di energia per il corpo umano, sono derivati dell'alcol glicerolo e di numerosi acidi grassi.In natura, gli acidi grassi si trovano in una varietà di sostanze, dall'olio agli oli vegetali. Entrano nel corpo umano principalmente con il cibo. Ogni acido è un componente strutturale per determinate cellule, enzimi o composti. Dopo l'assorbimento, il corpo lo converte e lo utilizza in vari processi biologici.
Le fonti più importanti di acidi grassi per l’uomo sono:
- grassi animali;
- grassi vegetali;
- oli tropicali ( agrumi, palma, ecc.);
- grassi per l'industria alimentare margarina, ecc.).
Acidi grassi saturi e insaturi
Tutti gli acidi grassi si dividono in saturi e insaturi in base alla loro struttura chimica. Gli acidi saturi sono meno benefici per il corpo e alcuni di essi sono addirittura dannosi. Ciò è dovuto al fatto che non ci sono doppi legami nella molecola di queste sostanze. Questi sono composti chimicamente stabili e sono meno assorbiti dal corpo. È stato ora dimostrato che alcuni acidi grassi saturi sono associati allo sviluppo dell’aterosclerosi.Gli acidi grassi insaturi si dividono in due grandi gruppi:
- Monoinsaturi. Questi acidi hanno un doppio legame nella loro struttura e sono quindi più attivi. Si ritiene che mangiarli possa abbassare i livelli di colesterolo e prevenire lo sviluppo dell'aterosclerosi. La maggior quantità di acidi grassi monoinsaturi si trova in numerose piante ( avocado, olive, pistacchi, nocciole) e, di conseguenza, negli oli ottenuti da queste piante.
- Polinsaturi. Gli acidi grassi polinsaturi hanno diversi doppi legami nella loro struttura. Una caratteristica distintiva di queste sostanze è che il corpo umano non è in grado di sintetizzarle. In altre parole, se gli acidi grassi polinsaturi non vengono forniti all'organismo con il cibo, nel tempo ciò porterà inevitabilmente ad alcuni disturbi. Le migliori fonti di questi acidi sono i frutti di mare, gli oli di soia e di lino, i semi di sesamo, i semi di papavero, il germe di grano, ecc.
Fosfolipidi
I fosfolipidi sono lipidi complessi contenenti un residuo di acido fosforico nella loro composizione. Queste sostanze, insieme al colesterolo, costituiscono il componente principale delle membrane cellulari. Inoltre, queste sostanze sono coinvolte nel trasporto di altri lipidi nel corpo. Da un punto di vista medico, i fosfolipidi possono anche svolgere un ruolo di segnalazione. Ad esempio, fanno parte della bile, poiché contribuiscono all'emulsificazione ( dissoluzione) altri grassi. A seconda di quale sostanza è più presente nella bile, nel colesterolo o nei fosfolipidi, è possibile determinare il rischio di sviluppare colelitiasi.Glicerina e trigliceridi
Chimicamente il glicerolo non è un lipide, ma è un importante componente strutturale dei trigliceridi. Questo è un gruppo di lipidi che svolgono un ruolo enorme nel corpo umano. La funzione più importante di queste sostanze è la fornitura di energia. I trigliceridi che entrano nel corpo con il cibo vengono scomposti in glicerolo e acidi grassi. Di conseguenza, viene rilasciata una grande quantità di energia, che va al lavoro dei muscoli ( muscoli scheletrici, muscoli cardiaci, ecc.).Il tessuto adiposo nel corpo umano è rappresentato principalmente da trigliceridi. La maggior parte di queste sostanze, prima di depositarsi nel tessuto adiposo, subiscono alcune trasformazioni chimiche nel fegato.
Lipidi beta
I lipidi beta sono talvolta indicati come beta lipoproteine. La dualità del nome è spiegata dalle differenze nelle classificazioni. Questa è una delle frazioni di lipoproteine nel corpo, che svolge un ruolo importante nello sviluppo di alcune patologie. Prima di tutto, stiamo parlando di aterosclerosi. Le beta-lipoproteine trasportano il colesterolo da una cellula all'altra, ma a causa delle caratteristiche strutturali delle molecole, questo colesterolo spesso "rimane bloccato" nelle pareti dei vasi sanguigni, formando placche aterosclerotiche e impedendo il normale flusso sanguigno. Prima dell'uso, è necessario consultare uno specialista.Composizione, proprietà e funzioni dei lipidi nell'organismo
Valore nutrizionale degli oli e dei grassi utilizzati nell'industria della panificazione e della pasticceria.
lipidi ciclici. Ruolo nella tecnologia alimentare e nella vita dell'organismo.
Lipidi semplici e complessi.
Composizione, proprietà e funzioni dei lipidi nell'organismo.
Lipidi nelle materie prime e nei prodotti alimentari
I lipidi combinano un gran numero di grassi e sostanze simili ai grassi di origine vegetale e animale, che hanno una serie di caratteristiche comuni:
a) insolubilità in acqua (idrofobicità e buona solubilità in solventi organici, benzina, etere etilico, cloroformio, ecc.);
b) la presenza nelle loro molecole di radicali idrocarburici ed esteri a catena lunga
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La maggior parte dei lipidi non sono composti macromolecolari e sono costituiti da diverse molecole legate tra loro. I lipidi possono includere alcoli e catene lineari di numerosi acidi carbossilici. In alcuni casi, i singoli blocchi possono essere costituiti da acidi macromolecolari, vari residui di acido fosforico, carboidrati, basi azotate e altri componenti.
I lipidi, insieme alle proteine e ai carboidrati, costituiscono la maggior parte della materia organica in tutti gli organismi viventi, essendo una componente indispensabile di ogni cellula.
Quando i lipidi vengono isolati dalle materie prime dei semi oleosi, un ampio gruppo di sostanze liposolubili che li accompagnano passa nell'olio: steroidi, pigmenti, vitamine liposolubili e alcuni altri composti. La miscela estratta da oggetti naturali, costituita da lipidi e composti in essi solubili, veniva chiamata grasso “grezzo”.
Componenti principali del grasso grezzo
Le sostanze associate ai lipidi svolgono un ruolo importante nella tecnologia alimentare, influenzano il valore nutrizionale e fisiologico dei prodotti alimentari risultanti. Le parti vegetative delle piante accumulano non più del 5% di lipidi, principalmente nei semi e nei frutti. Ad esempio, il contenuto di lipidi in vari prodotti vegetali è (g/100 g): girasole 33-57, cacao (fave) 49-57, soia 14-25, canapa 30-38, grano 1,9-2,9, arachidi 54- 61, segale 2,1-2,8, lino 27-47, mais 4,8-5,9, palma da cocco 65-72. Il contenuto di lipidi in essi contenuti dipende non solo dalle caratteristiche individuali delle piante, ma anche dalla varietà, dal luogo e dalle condizioni di crescita. I lipidi svolgono un ruolo importante nei processi vitali del corpo.
Le loro funzioni sono molto diverse: importante è il loro ruolo nei processi energetici, nelle reazioni di difesa dell'organismo, nella sua maturazione, invecchiamento, ecc.
I lipidi fanno parte di tutti gli elementi strutturali della cellula e, prima di tutto, delle membrane cellulari, influenzandone la permeabilità. Sono coinvolti nella trasmissione dell'impulso nervoso, forniscono il contatto intercellulare, il trasferimento attivo dei nutrienti attraverso le membrane, il trasporto dei grassi nel plasma sanguigno, la sintesi proteica e vari processi enzimatici.
In base alle loro funzioni nel corpo, sono condizionatamente divisi in due gruppi: di riserva e strutturali. Le riserve (principalmente acilgliceroli) hanno un alto contenuto calorico, costituiscono la riserva energetica dell'organismo e vengono da esso utilizzate in caso di malnutrizione e malattie.
I lipidi di riserva sono sostanze di riserva che aiutano il corpo a sopportare gli effetti negativi dell'ambiente esterno. La maggior parte delle piante (fino al 90%) contiene lipidi di deposito, principalmente nei semi. Sono facilmente estratti da materiale contenente grassi (lipidi liberi).
I lipidi strutturali (principalmente fosfolipidi) formano complessi complessi con proteine e carboidrati. Sono coinvolti in una varietà di processi complessi che si verificano nella cellula. In peso, costituiscono un gruppo di lipidi significativamente più piccolo (3-5% nei semi oleosi). Questi sono lipidi “legati” difficili da rimuovere.
Gli acidi grassi naturali presenti nei lipidi, negli animali e nelle piante condividono molte proprietà. Contengono, di regola, un numero chiaro di atomi di carbonio e hanno una catena non ramificata. Gli acidi grassi sono convenzionalmente divisi in tre gruppi: saturi, monoinsaturi e polinsaturi. Gli acidi grassi insaturi degli animali e dell'uomo contengono solitamente un doppio legame tra il nono e il decimo atomo di carbonio, i restanti acidi carbossilici che compongono i grassi sono i seguenti:
La maggior parte dei lipidi condivide alcune caratteristiche strutturali comuni, ma non esiste ancora una classificazione rigorosa dei lipidi. Uno degli approcci alla classificazione dei lipidi è chimico, secondo il quale i derivati degli alcoli e degli acidi grassi superiori appartengono ai lipidi.
Schema di classificazione dei lipidi.
lipidi semplici. I lipidi semplici sono rappresentati da sostanze bicomponenti, esteri di acidi grassi superiori con glicerolo, alcoli superiori o policiclici.
Questi includono grassi e cere. I rappresentanti più importanti dei lipidi semplici sono gli acilgliceridi (gliceroli). Costituiscono la maggior parte dei lipidi (95-96%) e sono chiamati oli e grassi. La composizione dei grassi comprende principalmente trigliceridi, ma ci sono mono- e diacilgliceroli:
Le proprietà degli oli specifici sono determinate dalla composizione degli acidi grassi coinvolti nella costruzione delle loro molecole e dalla posizione occupata dai residui di questi acidi nelle molecole di oli e grassi.
Nei grassi e negli oli sono stati trovati fino a 300 acidi carbossilici di varie strutture. Tuttavia, la maggior parte di essi è presente in piccole quantità.
Gli acidi stearico e palmitico fanno parte di quasi tutti gli oli e grassi naturali. L'acido erucico si trova nell'olio di colza. La maggior parte degli oli più comuni contengono acidi insaturi contenenti 1-3 doppi legami. Alcuni acidi negli oli e nei grassi naturali sono solitamente nella configurazione cis, cioè i sostituenti sono distribuiti su un lato del piano del doppio legame.
Gli acidi carboidrati ramificati contenenti idrossi, cheto e altri gruppi si trovano solitamente in piccole quantità nei lipidi. L'eccezione è l'acido racinoleico nell'olio di ricino. Nei triacilgliceroli vegetali naturali, le posizioni 1 e 3 sono preferibilmente occupate da residui di acidi grassi saturi e la posizione 2 è insatura. Nei grassi animali il quadro è invertito.
La posizione dei residui di acidi grassi nei triacilgliceroli influenza significativamente le loro proprietà fisico-chimiche.
Gli acilgliceroli sono liquidi o solidi con punti di fusione bassi e punti di ebollizione abbastanza elevati, elevata viscosità, incolori e inodori, più leggeri dell'acqua, non volatili.
I grassi sono praticamente insolubili in acqua, ma formano con essa emulsioni.
Oltre ai soliti indicatori fisici, i grassi sono caratterizzati da una serie di costanti fisico-chimiche. Queste costanti per ciascun tipo di grasso e il suo grado sono fornite dallo standard.
Il numero di acidità, o indice di acidità, indica quanti acidi grassi liberi sono presenti in un grasso. Viene espresso come il numero di mg di KOH necessari per neutralizzare gli acidi grassi liberi in 1 g di grasso. Il numero di acidità è un indicatore della freschezza del grasso. In media varia da 0,4 a 6 per i diversi tipi di grasso.
Il numero di saponificazione, o coefficiente di saponificazione, determina la quantità totale di acidi, sia liberi che legati nei triacilgliceroli, presenti in 1 g di grasso. I grassi contenenti residui di acidi grassi ad alto peso molecolare hanno un numero di saponificazione inferiore rispetto ai grassi formati da acidi a basso peso molecolare.
Il numero di iodio è un indicatore dell'insaturazione dei grassi. O è determinato dal numero di grammi di iodio aggiunti a 100 g di grasso. Più alto è il numero di iodio, più insaturi sono i grassi.
Cere. Le cere sono esteri di acidi grassi superiori e alcoli ad alto peso molecolare (18-30 atomi di carbonio). Gli acidi grassi che compongono le cere sono gli stessi dei grassi, ma ce ne sono anche di specifici caratteristici solo delle cere.
Ad esempio: carnauba;
cerotinico;
Montana.
La formula generale delle cere può essere scritta come segue:
Le cere sono ampiamente distribuite in natura, ricoprono le foglie, gli steli, i frutti delle piante con uno strato sottile, li proteggono dalla bagnatura con acqua, dall'essiccamento e dall'azione dei microrganismi. Il contenuto di cera nei cereali e nei frutti è basso.
lipidi complessi. I lipidi complessi hanno molecole multicomponenti, le cui singole parti sono collegate da legami chimici di vario tipo. Questi includono fosfolipidi, costituiti da residui di acidi grassi, glicerolo e altri alcoli polivalenti, acido fosforico e basi azotate. Nella struttura dei glicolipidi, insieme agli alcoli polivalenti e agli acidi grassi ad alto peso molecolare, sono presenti anche i carboidrati (solitamente residui di galattosio, glucosio, mannosio).
Esistono anche due gruppi di lipidi, che comprendono sia lipidi semplici che complessi. Si tratta di lipidi dioli, che sono lipidi semplici e complessi di alcoli diidrici e acidi grassi ad alto peso molecolare, contenenti in alcuni casi acido fosforico, basi azotate.
Gli ormitinolipidi sono costituiti da residui di acidi grassi, l'amminoacido ormitina o lisina, e in alcuni casi includono alcoli diidrici. Il gruppo più importante e diffuso di lipidi complessi sono i fosfolipidi. La loro molecola è costituita da residui di alcoli, acidi grassi ad alto peso molecolare, acido fosforico, basi azotate, amminoacidi e alcuni altri composti.
La formula generale dei fosfolipidi (fosfotidi) è la seguente:
Pertanto, la molecola fosfolipidica ha due tipi di gruppi: idrofilo e idrofobo.
I residui di acido fosforico e le basi azotate agiscono come gruppi idrofili, mentre i radicali idrocarburici agiscono come gruppi idrofobici.
Diagramma schematico della struttura dei fosfolipidi
Riso. 11. Molecola di fosfolipide
La testa polare idrofila è un residuo di acido fosforico e una base azotata.
Le code idrofobiche sono radicali idrocarburici.
I fosfolipidi sono stati isolati come sottoprodotti nella produzione di oli. Sono tensioattivi che migliorano le proprietà di cottura della farina di frumento.
Vengono utilizzati anche come emulsionanti nell'industria dolciaria e nella produzione di prodotti a base di margarina. Sono una componente essenziale delle cellule.
Insieme alle proteine e ai carboidrati, sono coinvolti nella costruzione delle membrane cellulari e delle strutture subcellulari che svolgono le funzioni di supporto delle strutture di membrana. Promuovono un migliore assorbimento dei grassi e prevengono il fegato grasso, svolgendo un ruolo importante nella prevenzione dell'aterosclerosi.
I lipidi sono grassi e sostanze simili ai grassi. In precedenza, tutti i lipidi che in realtà non sono grassi venivano chiamati lipidi; questo termine è obsoleto. I lipidi si trovano nelle piante, negli animali e nei microrganismi. Una proprietà comune dei lipidi è l'insolubilità in acqua e la solubilità in sostanze organiche (etere, benzene, tetracloruro, ecc.). I lipidi si dividono in: 1) lipidi semplici, che comprendono i grassi propri (vedi) e le cere - acidi grassi e alcoli monovalenti; 2) lipidi complessi, che, oltre ad alcoli e acidi grassi, contengono altri gruppi, come basi azotate e acido fosforico - fosfolipidi, o (vedi), componenti di carboidrati (glicolipidi), ecc.; 3) altri lipidi - acidi grassi, mono- e digliceridi, (vedi), ecc. I lipidi sono la riserva energetica più importante per gli organismi (vedi Metabolismo dei grassi). Inoltre, molti di loro svolgono un ruolo specifico importante, ad esempio nella struttura delle membrane biologiche. Gli steroidi comprendono alcuni ormoni, vitamine, acidi biliari e altre sostanze biologicamente importanti. Vedi anche Lecitine, .
I lipidi (dal greco lipos - grasso) sono un gruppo di composti che differiscono per struttura chimica, contenuto nel corpo di animali, piante e microbi e ruolo biologico, ma hanno alcune proprietà fisiche e chimiche simili (insolubilità in acqua e sale acquoso soluzioni, solubilità in solventi organici - benzene, cloroformio, etere, alcoli, acetone). Il termine "lipidi" è più generale del termine "lipoidi", che comprende un gruppo di sostanze cosiddette simili ai grassi (fosfatidi, cerebrosidi, cere, ecc.), ma non veri e propri grassi (trigliceridi).
Esistono: 1) lipidi semplici, 2) lipidi complessi e 3) derivati lipidici. I lipidi semplici includono esteri di acidi grassi con vari alcoli (i veri grassi sono esteri di acidi grassi con glicerolo), cere (esteri di acidi grassi e cetilico o altri alcoli monovalenti con una lunga catena diritta), esteri di acidi grassi e colesterolo (steridi e colesteridi), esteri della vitamina A con acido palmitico o stearico, esteri della vitamina D. I lipidi complessi, oltre agli esteri degli acidi grassi e degli alcoli, contengono altri gruppi. I lipidi complessi includono fosfatidi (vedi) o fosfolipidi [esteri di acidi grassi con glicerolo, a cui sono attaccate varie basi azotate (colina, etanolamina) o inositolo e acido fosforico]] e glicolipidi, o cerebrosidi (vedi), che includono acidi grassi (lignocerico , cerebronico, nervonico), basi azotate (sfingosina, diidrosfingosina) e zuccheri (galattosio). I glicolipidi comprendono anche i gangliosidi (presenti nella materia grigia del cervello; sono costituiti da sfingosina, acido stearico, acido neuraminico ed esoso) e solfatidi (cerebrosidi contenenti un residuo di acido solforico).
I derivati dei lipidi semplici e complessi (o prodotti di decomposizione delle sostanze in essi contenuti), alcuni steroli liberi e altri composti che hanno proprietà fisico-chimiche in comune con i lipidi, costituiscono il terzo gruppo di lipidi. Si tratta di digliceridi, monogliceridi e acidi grassi liberi formati durante la scomposizione dei grassi, alcoli ad alto peso molecolare con una lunga catena diritta, che sono prodotti della scomposizione delle cere, alcoli contenenti anelli ionici (alcol di vitamina A e un certo numero di caroteni) , steroli liberi (colesterolo, vitamina D), vitamine E e K, nonché numerosi glucosidi steroidei vegetali, in particolare glucosidi digitalici e saponine, e alcuni prodotti intermedi della sintesi degli steroli (idrocarburo squalene).
Dall'olio di soia è stata isolata una frazione lipidica, costituita da glicerolo, acidi grassi, acido fosforico, inositolo, etanolamina, galattosio, arabinosio e acido tartarico e denominata lippositolo. Il lippositolo fa parte del cervello e del midollo spinale.
Lipidi (grassi).lipidi- chiamano una miscela complessa di composti organici (composti con carbonio C), con proprietà fisiche e chimiche simili:
- insolubile in acqua.
- buona solubilità nei solventi organici (benzina, cloroformio)I lipidi sono ampiamente distribuiti in natura. Insieme alle proteine e ai carboidrati, costituiscono la maggior parte della materia organica di tutti gli organismi viventi, essendo un componente indispensabile di ogni cellula. Lipidi: il componente più importante del cibo, ne determina in gran parte il valore nutrizionale e il gusto.
Nelle piante si accumulano principalmente nei semi e nei frutti. Negli animali e nei pesci, i lipidi sono concentrati nel tessuto adiposo sottocutaneo, nella cavità addominale e nei tessuti che circondano molti organi importanti (cuore, reni), nonché nel cervello e nei tessuti nervosi. Soprattutto molti lipidi sono presenti nel tessuto adiposo sottocutaneo delle balene (25-30% della loro massa), delle foche e di altri animali marini. Negli esseri umani, il contenuto lipidico varia in media dal 10 al 20%.tipi di lipidi.
Esistono molti tipi di classificazioni dei grassi, noi analizzeremo quella più semplice, che li divide in tre grandi gruppi:
- Lipidi semplici
- Lipidi complessi
- derivati lipidici.Analizzeremo separatamente ciascun gruppo di lipidi, cosa è incluso in essi e a cosa servono.
Lipidi semplici.
1) Grassi neutri (o semplicemente grassi).
I grassi neutri sono costituiti da trigliceridi.
Trigliceridi - lipide o grasso neutro, che comprende glicerolo combinato con tre molecole di acidi grassi.
Glicerolo- composto chimico con la formula C3H5(OH)3, (liquido incolore, viscoso, dolciastro, inodore.)
Acido grasso– composti naturali o creati con uno o più gruppi - COOH (carbossilico) che non creano legami ciclici (aromatici), con il numero di atomi di carbonio (C) nella catena di almeno 6.I trigliceridi sono costituiti dai prodotti di degradazione dei grassi alimentari e rappresentano la forma di deposito dei grassi nel corpo umano. La maggior parte dei grassi alimentari (98%) sono trigliceridi. Il grasso viene anche immagazzinato nel corpo sotto forma di trigliceridi.
Tipi di acidi grassi:
- Acidi grassi saturi- contengono solo legami singoli tra atomi di carbonio con tutti gli altri legami attaccati agli atomi di idrogeno. La molecola si combina con il massimo numero possibile di atomi di idrogeno, quindi questo acido è chiamato saturo., Differiscono da quelli insaturi in quanto rimangono solidi a temperatura ambiente.
Gli alimenti che contengono più grassi saturi sono lo strutto e il sego, il grasso di pollo, manzo e montone, il burro e la margarina. Tra gli alimenti ricchi di tali grassi, si possono citare salsicce, salsicce e altre salsicce, pancetta, carne magra normale; varietà di carne chiamate "marmo"; pelle di pollo, pancetta; gelati, creme, formaggi; la maggior parte della farina e di altri prodotti dolciari.- acidi grassi insaturi - contengono uno o più doppi legami lungo la catena principale del carbonio. Ogni doppio legame riduce il numero di atomi di idrogeno che possono legarsi ad un acido grasso. I doppi legami provocano anche una "piegatura" negli acidi grassi, che impedisce il legame tra loro.
Gli acidi grassi insaturi si trovano nelle fonti vegetali.Possono essere suddivisi in due tipologie:
1) acidi grassi monoinsaturi - insaturi con un doppio legame. (ad esempio olio d'oliva)
2) polinsaturi - acidi grassi insaturi con due o più doppi legami. (ad esempio olio di lino)Ci sarà un ampio argomento a parte sui grassi alimentari, che analizza in dettaglio tutte le loro proprietà.
2) Cere.
Le cere sono sostanze grasse di origine animale o vegetale, costituite da esteri di alcoli monovalenti e acidi grassi.
Esteri– composti - COOH (carbossilico), in cui l'atomo di idrogeno nel gruppo HO è sostituito da un gruppo organico.
Alcoli– Composti -OH legati ad un atomo di carbonio.
In parole semplici, le cere sono informi, plastiche, si ammorbidiscono facilmente se riscaldate, sciogliendosi nell'intervallo di temperature compreso tra 40 e 90 gradi Celsius.
La cera d'api viene secreta da speciali ghiandole delle api mellifere, dalle quali le api costruiscono i favi.lipidi complessi.
Un lipide complesso è la combinazione di un trigliceride con altre sostanze chimiche.
Ce ne sono tre tipi in totale.Fosfolipidi- glicerolo combinato con uno o due acidi grassi, nonché acido fosforico.
La membrana cellulare è costituita da fosfolipidi. Nei prodotti alimentari, la lecitina è la più popolare.Glicolipidi - composti di componenti di grassi e carboidrati. (Contenuto in tutti i tessuti, principalmente nello strato lipidico esterno delle membrane plasmatiche.)
Lipoproteine- complessi di grassi e proteine. (plasma del sangue)
derivati lipidici.
Colesterolo Una sostanza simile al grasso, simile alla cera, presente in ogni cellula del corpo e in molti alimenti. È necessario un po’ di colesterolo nel sangue, ma livelli elevati possono portare a malattie cardiache.
Molto colesterolo si trova nelle uova, nelle carni grasse, nelle salsicce, nei latticini grassi.Abbiamo capito la classificazione generale, quali funzioni svolgono i lipidi?
Funzioni.
- Funzione strutturale.
I fosfolipidi sono coinvolti nella costruzione delle membrane cellulari di tutti gli organi e tessuti. Sono coinvolti nella formazione di molti composti biologicamente importanti.
- Funzione energetica.
Quando i grassi vengono ossidati, viene rilasciata una grande quantità di energia, che va alla formazione di ATP. Sotto forma di lipidi viene immagazzinata una parte significativa delle riserve energetiche del corpo, che vengono consumate in caso di carenza di nutrienti. Gli animali e le piante in letargo accumulano grassi e oli e li usano per mantenere i processi vitali. L'alto contenuto di lipidi nei semi delle piante garantisce lo sviluppo dell'embrione e della piantina prima del loro passaggio all'alimentazione indipendente. I semi di molte piante (palma da cocco, ricino, girasole, soia, colza, ecc.) servono come materia prima per la produzione industriale di olio vegetale. Con la completa scomposizione di 1 g di grasso vengono rilasciati 38,9 kJ di energia, che viene circa 2 volte in più rispetto ai carboidrati e alle proteine.
- Protettivo e termoisolante
Accumulandosi nel tessuto sottocutaneo e attorno ad alcuni organi (reni, intestino), lo strato di grasso protegge il corpo dell'animale e i suoi singoli organi dai danni meccanici. Inoltre, a causa della sua bassa conduttività termica, lo strato di grasso sottocutaneo aiuta a trattenere il calore, il che consente, ad esempio, a molti animali di vivere in climi freddi.
Lubrificante e idrorepellente.
La cera ricopre la pelle, la lana, le piume, le rende più elastiche e le protegge dall'umidità. Foglie e frutti di molte piante hanno un rivestimento in cera.- Normativa.
Molti ormoni sono derivati del colesterolo, come gli ormoni sessuali (testosterone A uomini e progesterone nelle donne) e corticosteroidi. Derivati del colesterolo, la vitamina D svolge un ruolo chiave nello scambio di calcio e fosforo. Gli acidi biliari sono coinvolti nei processi di digestione. Nelle guaine mieliniche (carica non conduttiva) degli assoni delle cellule nervose, i lipidi svolgono la funzione isolante durante la conduzione degli impulsi nervosi.
- Fonte di acqua metabolica.
L'ossidazione di 100 g di grasso dà circa 105-107 g di acqua. Quest'acqua è molto importante per alcuni abitanti del deserto, in particolare per i cammelli, che possono stare senza acqua per 10-12 giorni: il grasso immagazzinato nella gobba viene utilizzato a questo scopo. Orsi, marmotte e altri animali in letargo ricevono l'acqua necessaria alla vita grazie all'ossidazione dei grassi.
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