Capitolo 2.3 LIPIDI N.B I concetti proposti sulle slide, in linea di massima seguono l ordine e i contenuti del libro, ma!!!! Ci possono essere delle variazioni 1
1.LIPIDI La parola lipidi deriva dal greco lipòs che significa grasso, i termini lipide e grasso vengono quindi utilizzati come sinonimi. Quali sono le caratteristiche chimiche dei grassi? -Sono formati da atomi di carbonio, ossigeno e idrogeno, proprio come i carboidrati; -Insolubilità nei solventi polari (es. acqua; composto idrofobico) e solubilità nei solventi organici (es. cloroformio, etere; composto lipofilo), «il simile scioglie il simile»; -Contengono più energia rispetto ai carboidrati(3,8kcal/g) e alle proteine(4kcal/g) 9kcal/g; -Hanno dimensioni e massa inferiori rispetto a carboidrati e proteine; -A temperatura ambiente possono essere in forma liquida o solida. 2
LIPIDI Quale ruolo hanno i lipidi in natura? -Sono i costituenti strutturali principali delle membrane cellulari; -Riserva energetica; -Ruolo funzionale: alcuni lipidi (ormoni, vitamine e sali biliari) sono indispensabili agli organismi viventi. 3
LIPIDI Dal punto di vista quantitativo, la maggior parte dei grassi (fino al 99%) è costituita da gliceridi (o acilgliceroli), ossia da esteri della glicerina (chiamata anche glicerolo) con acidi grassi. 4
LIPIDI Dal punto di vista quantitativo, la maggior parte dei grassi (fino al 99%) è costituita da gliceridi (o acilgliceroli), ossia da esteri della glicerina (chiamata anche glicerolo) con acidi grassi. Cosa sono gli esteri? Gli esteri si ottengono dall unione di un alcol con un acido, per eliminazione di una molecola d acqua tra l ossidrile dell alcol e il gruppo carbossilico. 5
OBIETTIVI PARAGRAFO 1. LIPIDI 1. -Quali sono le caratteristiche chimiche dei grassi? 2. -Quale ruolo hanno i lipidi in natura? 3. -Quali sono i lipidi maggiormente presenti in natura? 4. -Cosa sono gli esteri? 6
2.ACIDI GRASSI (abbreviazione FA, dall'inglese Fatty Acids) Gli acidi grassi sono costituiti da lunghe catene idrocarburiche (dette anche alifatiche) terminanti con un gruppo carbossilico. CH3(-CH2-)n-COOH. Parte Idrocarburica Parte carbossilica 7
ACIDI GRASSI Gli acidi grassi sono composti anfipatici. Che significa? Una molecola anfipatica (anche detta amfifilica o anfifilica) contiene sia un gruppo Parte idrocarburica Apolare Idrofobo idrofilo sia uno idrofobo. Parte carbossilica Polare Idrofilo 8
ACIDI GRASSI Gli acidi grassi sono composti anfipatici. Che significa? Una molecola anfipatica (anche detta amfifilica o anfifilica) contiene sia un gruppo idrofilo sia uno idrofobo. Queste caratteristiche molecolari fanno sì che molecole anfipatiche, immerse in un liquido acquoso, tendono a formare spontaneamente un doppio strato, nel quale le teste idrofile sono rivolte verso l'esterno e le code idrofobe verso l'interno. 9
ACIDI GRASSI Classificazione Gli acidi grassi vengono classificati in saturi e in insaturi: quelli saturi contengono solo singoli legami lungo la catena idrocarburica; quelli insaturi contengono sia singoli che doppi legami lungo la catena idrocarburica. Gli insaturi possono essere monoinsaturi oppure polinsaturi, in funzione della presenza di uno o più doppi legami. 10
ACIDI GRASSI Classificazione Gli acidi insaturi possono essere a loro volta classificati in cis e trans a seconda della posizione degli idrogeni nel doppio legame. Gli acidi insaturi sono generalmente presenti nei sistemi biologici nella forma cis; negli alimenti la presenza degli isomeri trans è inusuale ed è per lo più dovuta a fenomeni di isomerizzazione in seguito a trattamenti termici drastici o è indice di adulterazione. 11
ACIDI GRASSI Cosa comporta la presenza di insaturazioni? -Modificazione dell orientazione nello spazio della molecola; -Variazione del punto di fusione; -Possibilità di addizione di un atomo o molecola al doppio legame ; -Maggiore suscettibilità alle alterazioni chimiche ; Cosa possiamo fare per diminuire questa caratteristica? IDROGENAZIONE. 12
ACIDI GRASSI 13
ACIDI GRASSI IDROGENAZIONE; cosa produce l idrogenazione? Un'applicazione molto rilevante dei processi di idrogenazione è la lavorazione degli oli vegetali. In condizioni opportune si possono idrogenare parzialmente questi doppi legami, convertendo gli oli vegetali in grassi solidi o semisolidi come quelli presenti nella margarina. Rispetto ai grassi di origine animale, gli oli vegetali parzialmente idrogenati sono meno cari, possono avere consistenza molto varia e sono più resistenti all'irrancidimento; di conseguenza sono usati come grasso alimentare nella maggior parte dei prodotti da forno. 14
ACIDI GRASSI Gli acidi grassi essenziali Gli acidi grassi essenziali (o EFA, dall'inglese Essential Fatty Acids) sono quegli acidi grassi che l'uomo, così anche come altri animali, deve introdurre attraverso la dieta per mantenere l'organismo in buone condizioni di salute. Questi acidi grassi sono necessari all'organismo, che non è in grado di sintetizzarli; i principali sono: l'acido linoleico, l'acido linolenico e l'acido arachidonico. Gli acidi grassi essenziali sono classificati in: omega-3:quando l'ultimo doppio legame è presente sul terzo carbonio a partire dalla fine; omega-6: quando l'ultimo doppio legame è presente sul sesto carbonio a partire dalla fine. Nomenclatura: 18: 2 9,12 18: 2 ω6,9 15
OBIETTIVI PARAGRAFO 2. ACIDI GRASSI 1. -Da cosa sono costituiti gli acidi grassi e quali caratteristiche hanno? 2. -Che significa il termine anfipatico e quali sono i suoi sinonimi? 3. -Disegnare la struttura dell acido carbossilico 4. -Come vengono classificati gli acidi grassi? 5. -Cosa comporta la presenza di insaturazioni negli acidi grassi? 6. -Qual è la caratteristica dei grassi di origine animale e vegetale? 7. -Qual è lo scopo dell idrogenazione? 8. -Cosa sono gli acidi grassi essenziali e come vengono classificati? 16
3.CLASSIFICAZIONE DEI LIPIDI I lipidi vengono classificati in saponificabili e insaponificabili, a seconda che dalla loro idrolisi si producono o no acidi grassi, che possono dare origine alla reazione di saponificazione. Lipidi saponificabili -Acilgliceroli -Fosfolipidi Fosfogliceridi (cefaline, lecitine) Sfingomieline Sfingolipidi Sfingoglicolipidi -Cere Lipidi insaponificabili -Steroidi -Terpeni -Glicolipidi 17
Classificazione dei lipidi Reazione di saponificazione La reazione di saponificazione è una reazione di idrolisi (scissione) alcalina degli acidi grassi, che porta alla formazione di glicerolo e sali di sodio degli acidi grassi. Che tipo di reazione è? 18
Classificazione dei lipidi Saponificabili Acilgliceroli Sono esteri della glicerina con acidi grassi, per cui presentano il gruppo acile da cui prendono il nome acilgliceroli. In chimica organica, acile (o gruppo acilico) è il nome generico del gruppo funzionale corrispondente ad un acido carbossilico privato del suo gruppo -OH. I grassi contenuti negli alimenti sono in gran parte rappresentati dai trigliceridi (90-98%). 19
Classificazione dei lipidi Saponificabili Fosfogliceridi (o glicerofosfolipidi) Come in generale tutti i fosfolipidi, sono molecole tipicamente anfofile. Sono lipidi strutturali delle membrane biologiche. 20
Classificazione dei lipidi Saponificabili Fosfolipidi Fosfogliceridi (o glicerofosfolipidi) Sono lipidi strutturali delle membrane biologiche. Come in generale tutti i fosfolipidi, sono molecole tipicamente anfofile. Per questa ragione i fosfolipidi in acqua presentano un comportamento caratteristico; le molecole del fosfolipide tenderanno spontaneamente ad orientarsi in modo da esporre al solvente(acqua) le teste polari, mentre le porzioni apolari tenderanno ad interagire fra di loro. 21
LA MEMBRANA CELLULARE PIÙ IN DETTAGLIO 22
Classificazione dei lipidi Saponificabili Fosfogliceridi (o glicerofosfolipidi) I fosfolipidi sono i costituenti fondamentali delle membrane biologiche. Ne esistono diversi tipi. Fra i più importanti sono da ricordare le lecitine e le cefaline, formati da glicerolo esterificato nelle prime due funzioni alcoliche da acidi grassi, e nella terza da una fosfatilammina, cioè un gruppo fosforico legato ad una ammina, come la: Colina (HOCH 2 CH 2 -N + (CH 3 ) 3 ) Lecitina L etanolammina (HOCH 2 CH 2 -NH 2 ) Cefaline 23
Classificazione dei lipidi Saponificabili Fosfogliceridi (o glicerofosfolipidi) Le lecitine (E322) nella tecnologia alimentare, hanno grande importanza come agenti tensioattivi, cioè che stabilizzano le emulsioni di grasso e di olio diminuendo la tensione superficiale delle particelle di grasso, tanto che queste sostanze particolarmente abbondanti nelle uova e nei semi di soia, vengono addizionate a vari alimenti come stabilizzanti. 24
Classificazione dei lipidi Saponificabili Sfingolipidi 25
Classificazione dei lipidi Saponificabili Sfingomieline La sfingomielina è uno fosfolipide, componente della mielina, una struttura multilamellare con funzioni isolanti, che avvolge gli assoni dei neuroni dei Vertebrati, formando la fibra nervosa. La struttura è rappresentata dalla ceramide, una famiglia di molecole lipidiche composte da sfingosina e un acido grasso. 26
Classificazione dei lipidi Saponificabili Sfingoglicolipidi 27
Classificazione dei lipidi Saponificabili Cere Sono composti con funzione protettiva e impermeabilizzante in piante e animali. Sono mono esteri di acidi grassi con un alcol a lunga catena. Esse possono essere di origine: vegetale, animale, minerale, derivate dal petrolio, sintetiche. 28
Classificazione dei lipidi LIPIDI INSAPONIFICABILI -Steroidi -Terpeni -Glicolipidi 29
Classificazione dei lipidi Insaponificabili Steroidi Sono molecole aventi la struttura base rappresentata da quattro anelli legati di cui, tre a sei atomi e uno a cinque. 30
Classificazione dei lipidi Insaponificabili Steroidi È una classe di molecole, presente sia nel regno vegetale, sia animale. Quando derivano dal regno vegetale vengono denominati fitosteroli, mentre quando derivano dal regno animale vengono denominati zoosteroli. Tra i più importanti zoosteroli troviamo il colesterolo. Può essere endogeno o può venire assunto con gli alimenti. Rappresenta il precursore degli ormoni steroidei e degli acidi biliari ed è un componente delle membrane cellulari. Questo importante composto chimico viene sintetizzato dall organismo, per una quota che si riduce in proporzione alla quantità di colesterolo assunto con gli alimenti. 31
Colesterolo buono/cattivo HDL = High Density Lipoprotein LDL = Low Density Lipoprotein 32
Classificazione dei lipidi Insaponificabili Terpeni I terpeni sono biomolecole costituite da multipli dell'unità isoprenica. I terpeni sono sostanze liposolubili aromatiche, caratterizzate da una spiccata volatilità, i quali spesso apportano gradevoli profumi. Sono i costituenti principali degli oli essenziali di molte piante. Tra i derivati dei terpeni troviamo anche le vitamine liposolubili. Unità isoprenica 33
Classificazione dei lipidi Insaponificabili Terpeni Mentolo Monoterpene ciclico 34
Classificazione dei lipidi Vitamine derivate dai terpeni Insaponificabili Terpeni 35
Classificazione dei lipidi Insaponificabili Glicolipidi Generalmente questi tipi di composti si possono trovare sulle membrane cellulari che si estendono dalla membrana fosfolipidica all'ambiente acquoso che circonda la cellula. La loro funzione più importante, non molto differente da quella delle glicoproteine, è di riconoscere sostanze chimiche specifiche, provenienti dall'esterno aiutando a mantenere l'equilibrio all'interno della cellula. Ad esempio, trovandosi sulle pareti dei globuli rossi, sono decisivi per la distinzione dei vari gruppi sanguigni. 36
Classificazione dei lipidi Insaponificabili Glicolipidi 37
OBIETTIVI PARAGRAFO 3. CLASSIFICAZIONE DEI LIPIDI 1. -In base a che cosa vengono classificati i lipidi? 2. -Quali sono i lipidi saponificabili? 3. -Da cosa sono composti gli acilgliceroli? 4. -Elencare le classi di fosfolipidi. 5. -Come si dispongono i fosfolipidi in una membrana cellulare? 6. -Da cosa sono composte le cere e dove le troviamo in natura? 7. -Quali sono i lipidi insaponificabili? 8. -Come vengono classificati gli steroidi? 9. -Qual è il ruolo del colesterolo dal punto di vista biochimico? 10. -Cosa si intende per HDL e LDL? 11. -Cosa sono i terpeni e quale caratteristica hanno? 12. -Fare un esempio di terpeni aromatici? 13. -Quali sono e che funzione hanno le vitamine derivate dai terpeni? 14. -Da cosa sono composti e che funzione hanno i glicolipidi? 38