LIPIDI

Riserve energetiche (trigliceridi), sono molecole più ridotte rispetto agli zuccheri e dalla loro ossidazione viene liberata una quantità di energia

maggiore.

Costituzione delle membrane biologiche (glicerofosfolipidi, sfingolipidi)

Isolamento e rivestimento termico, protezione delle superfici (cere)

Funzioni altamente specializzate, di tipo ormonale, riconoscimento cellulare.

Sono molecole insolubili in soluzione acquosa.Possono essere totalmente idrofobici oppure anfipatici.

Costituenti basilari dei lipidi sono gli ACIDI GRASSI

Acidi grassi: Composti da una coda idrocarburica ± lunga e una funzione acida (COOH in posizione 1)

I più comuni possiedono da 12 a 20 atomi di carboni

Possono essere saturi,Monoinsaturi o poliinsaturi(il primo doppio legame è solitamente in posizione 9-10, i successivi in posizione 12-13, e 15-16, non sono coniugati). In genere il doppio legame è CISe viene indicato nella nomenclatura con il simbolo Δn

n = posizione del doppio legame

Ac. ottadecanoico

Ac. cis-Δ9-ottadecanoicoAc. cis-Δ9,12-ottadecanoico

Ac. cis-Δ9,12,15-ottadecanoico

Ac. Stearico Ac. Oleico Ac. Linoleico Ac. linolenico

LIPIDI DERIVANTI DAL GLICEROLO

TRIGLICERIRIDI(o TRIACILGLICEROLI)

GLICEROFOSFOLIPIDI

LIPIDI DERIVANTI DALLA SFINGOSINA

SFINGOMIELINE GLICOLIPIDI

LIPIDI CON NUCLEO STEROIDEO (STEROLI)

COELSTEROLO AC. BILIARI ORMONI STEROIDEI

H

H

1-stearil,2-linoleil,3-palmitoil glicerolo

Esistono TriacilgliceroliDiacilgliceroliMonoacilgliceroli,

Glicerolo + acidi grassi (legati attraverso legame ESTERE)

TRIGLICERIDILipidi di riserva energetica. Dalla loro degradazione e ossidazione si ricava energia.

sono lipidi NEUTRI, totalmente APOLARISono immagazzinati in forma anidra nelle cellule adipose sotto forma di vacuoli limitati da membrane, da cui sono mobilizzati per produrre energia in condizioni di digiuno (es. durante il sonno).

glicerolo

GLICEROFOSFOLIPIDI (costituenti delle membrane biologiche)

Composto da: Glicerolo 3-fosfato esterificato con 2 acidi grassi (C-1 e C-2)

Legame estere

Legami estere

H

I fosfatidi si differenziano per la natura delle loro 2 code idrocarburiche (per il n° di atomi di Carbonio e le insaturazioni).

Il gruppo fosfato solitamente forma un secondo legame estere con un’altra molecola che porta una funzione alcolica e con cui costituisce così la “testa polare” del

glicerofosfolipide

Struttura base dei glicerofosfolipidi: acido fosfatidico o fosfatide

Ac. fosfatidico glicerolo 3-fosfato

I GLICEROFOSFOLIPIDI SONO MOLECOLE

ANFIPATICHETesta polare idrofilica:fosfato + colina

Coda idrofobica:glicerolo + catene idrocarburiche (stearato in C1 e oleato in C2)- in C2 solitamente una catena acilica insatura -

Per studiare la struttura dei glicerofosfolipidi e identificare i loro componenti, essi devono essere idrolizzati con enzimi specifici: le lipasi.

Fosfolipasi A2 (idrolizza il legame estere in posizione 2)

Fosfolipasi A1 (idrolizza il legame estere in posizione 1)

Fosfolipasi C (idrolizza il legame estere fra il fosfato e il glicerolo)

Fosfolipasi D (idrolizza il legame estere fra il fosfato e la testa polare)

Le fosfolipasi sono presenti nel succo pancreatico e servono a digerire i fosfolipidi assunti con la dieta.Il veleno di serpenti, api e vespe contiene la fosfolipasi A2; concentrazioni molto elevate di quest’enzima nel sangue può causare la lisi delle membrane plasmatiche, perché va a idrolizzare i glicerofosfolipidi che la costituiscono.

IDROLISI COMPLETA

H

H

HGLICEROLO

FOSFATO

H

H

2 AC. GRASSI

HO-X

TESTA POLARE

PLASMALOGENI Glicerofosfolipidi in cui in posizione 1 la coda idrocarburica è legata attraverso un legame etere, mentre in C-2 il gruppo acilico è legato mediante legame estere

Abbondanti nelle membrane dei neuroni (cervello e nervi periferici), nel tessuto muscolare e cardiaco

Particolarmente resistenti alle fosfolipasi

Agisce nel processo di coagulazione del

sangue e riparazione delle ferite.

Secreto dai leucociti nel sangue, stimola le piastrine ad aggregarsi

e a secernere serotonina

(vasocostrittore).

La testa polare contiene colina.

Legame etere con una catena idrocarburica alchilica

Ac. Acetico esterificato in C-2

FATTORE ATTIVANTE LE PIASTRINE

SFINGOLIPIDI (costituenti delle membrane biologiche)

La molecola base è la sfingosina (amminoalcol) con una lunga catena idrocarburica monoinsatura che parte dal C-3, gruppi OH legati in C-3 e C-1 e un gruppo amminico in C-2.

La sfingosina lega 1 solo acido grasso attraverso un legame CARBOAMMIDICO

CERAMMIDE: Struttura base degli sfingolipidi = sfingosina + 1 ac. grasso (OH in C-1 libero)

testa polareSfingomieline fosfocolina o fosfoetanolammina tramite legame estereCerebrosidi monosaccaride (Glucosio o galattosio tramite legame glicosidico)Globosidi Di-, Tri-, Tetra-saccaride (legame glicosidico)Gangliosidi oligosaccaride complesso (legame glicosidico)

H

H

Catena acilica dell’ac. grasso

il cerammide legherà la testa polare sul carbonio 1

Sfingomieline:Sono ANFIPATICHESono Fosfolipidi

Coda idrofobica: catena idrocarburica della sfingosina e catena acilica dell’ac. grasso

Cerebrosidi, globosidi e gangliosidi sono GLICOSFINGOLIPIDI o GLICOLIPIDINon sono fosforilatiCerebrosidi e globosidi sono glicolipidi neutriGangliosidi: possono avere uno o più residui di zuccheri acidi, hanno una testa polare carica negativamente a pH 7. La testa polare è molto voluminosa

Glucosio legato con legame β glicosidico GLUCOSILCERAMMIDE

LATTOSILCERAMMIDE

GANGLIOSIDE

STEROLILipidi strutturali delle membrane plasmatiche

Anello tetraciclico condensato: 3 cicloesani e 1 ciclopentano

Sterolo più abbondante nelle membrane delle cellule animaliAnfipatico

Testa polare.Il colesterolo libero è esterificato in questa posizione con un ac. grasso

porzione idrofobica

Nelle piante = stigmasteroloNei funghi = ergosterolo

Nucleo steroideo, rigido e planare

Gi steroli sono precursori di composti steroidei con attività specifiche

ACIDI BILIARI = liberati nell’intestino durante la digestione agiscono come detergenti dei grassi favorendo a loro degradazione

ORMONI STEROIDEI = controllano la funzionalitò di diversi organi e regolano l’espressione genica e il metabolismo, la riproduzione

FUNZIONI:- Protezione- Sostegno- Scambio di molecole e segnali - Siti di reazioni metaboliche

Formate dall’aggregazione di lipidi strutturali, proteine e glucidi.La loro composizione varia nei diversi tipi cellulari, nelle diverse specie e nei diversiorganuli delle cellule eucariotiche.La loro composizione riflette la loro specializzazione funzionale.

Sono impermeabili a soluti polari o carichi e sono permeabili a soluti non polari, il passaggio di molecole polari e ioni attraverso

la membrana è regolato da specifici sistemi di trasporto

La struttura delle membrane biologiche rispetta il MODELLO A MOSAICO FLUIDO

LE MEMBRANE CELLULARI

La membrana biologica è costituita da un

DOPPIO STRATO LIPIDICO che racchiude un compartimento acquoso interno e lo separa da quello esterno.I lipidi di membrana sono tutti lipidi anfipatici :Fosfolipidi (glicerofosfolipidi e sfingomieline)GlicolipidiColesterolo

L’effetto idrofobico è la forza che traina i lipidi anfipatici ad aggregarsi in un doppio

foglietto:- l’acqua viene totalmente esclusa

dall’interno del doppio foglietto, le code idrocarburiche dei lipidi costituiscono un

ambiente interno anidro.- Le code idrocarburiche dei lipidi si

impacchettano strettamente e stabiliscono interazioni idrofobiche e di van der Waals che stabilizzano il doppio

foglietto.- Le teste polari interagiscono tra loro e

con le molecole d’H2O.

interno

Superficie idrofilica

Superficie idrofilica

La distribuzione dei lipidi èASIMMETRICA nella membranacellulare: i due foglietti non hanno lastessa composizione e questa puòvariare in funzione dei ruoli biologiciche la membrana assume.

Per es.: il passaggio della fosfatidilserina dalfoglietto interno a quello esterno della membranaplasmatica è uno dei segnali che indirizzano lacellula verso la morte programmata (apoptosi)

Il doppio foglietto lipidico delle membrane biologiche è una struttura fluida e dinamica: i lipidi possono diffondere lungo lo stesso foglietto da un punto ad un altro (diffusione laterale).

rapida

È molto lenta invece la diffusione trasversale, dal foglietto interno a quello esterno e viceversa (movimento a flip-flop) e quando avviene è guidato da enzimi chiamati Flippasi e Floppasi, e avviene per ragioni funzionali precise.

La FLUIDITA’ del doppio strato lipidico dipende da:a) temperatura b) tipo di lipidi (natura delle code idrocarburiche)

A temperature relativamente basse il doppio stratolipidico si trova in uno stato di gel semisolido oparacristallino (movimenti limitati)

Temperatura di transizione

Sotto la Temperatura di transizione

A temperature intermedie: STATO LIQUIDOORDINATO (il movimento delle catene èminore, avviene uno spostamento laterale deilipidi). È lo stato in cui si trovano le membranebiologiche a temperature corporee

Sopra la Temperatura di transizioneA temperature superiori alla temperatura di transizione si trova in uno stato liquido disordinato (rotazioni continue intorno ai legami C-C)

Se consideriamo una temperatura compresa fra i 20 e i 40 °C la fluidità del doppio strato lipidico aumenta con l’aumentare di catene idrocarburiche insature e corte.

Impaccamento più rilassato

Catene più corteMaggior grado di INSATURAZIONE

MINORI CONTATTI DI VAN DER WAALS

Impaccamento più stretto

Catene più lungheMaggior grado di SATURAZIONE

MAGGIORI CONTATTI DI VAN DER WAALS

Le curvature imposte dai doppi legami cis rigidi allontanano le code idrocarburiche.

Infatti, la temperatura di fusione di un acido grasso dipende dalla lunghezza della catena idrocarburica e dalla presenza di insaturazioni.T. Fusione stearato (saturo, 18 C) = 70°CT. Fusione oleato (1 insaturazione, 18 C) = 13°CT. Fusione linolenico (3 insaturazioni, 18 C)= -17°C

Anche gli STEROLI (colesterolo) quando presenti in una membranacellulare hanno lo stesso effetto delle insaturazioni: gli steroli hanno uncorpo idrofobico non lineare che crea delle interruzioni nel doppiofoglietto diminuendo le interazioni da impaccamento e rendendo lamembrana più fluida.

PROTEINE PERIFERICHE associate alla superficie della membrana tramiteinterazioni elettrostatiche e legami idrogeno con le teste polari dei lipidi, o con leporzioni esterne di proteine integrali.

PROTEINE INTEGRALI immerse nel doppio strato lipidico, a cui sono stabilmenteassociate tramite interazioni idrofobiche con le code dei lipidi. Alcune proteineattraversano completamente la membrana con un dominio transmembrana epresentano dei domini che sporgono o nello spazio extracellulare o nel citosol o inentrambi

α-eliche idrofobicheβ-foglietti idrofobici in un motivo a barile

Canale transmembrana per l’attraversamento di soluti polari

Residui polari

Residui apolari

PROTEINE DI MEMBRANA

Spazio extracellulare citosol

Dominio N-terminale glicosilato esterno

Dominio transmembrana: α-elica idrofobica

Dominio C-terminale idrofilico citosolico

PROTEINE TRANSMEMBRANA

colesterolofosfolipidi

glicolipidi glicoproteineProteina integrale transmembrana α-elica

idrofobica

Proteina periferica

Proteine e lipidi di membrana si organizzano come tessere di un mosaico che sono tenuteinsieme da interazioni stabili che nel contempo assicurano la fluidità; infatti i componentidella membrana sono liberi di spostarsi lateralmente mantenendo intatta la membranastessa

Le proteine di membrana sono disposte in modo asimmetrico

-

PROTEINE legate covalentemente alle ANCORE LIPIDICHE

Le ancore lipidiche sono Acidi grassi a catena lunga,Isoprenoidi, e Derivati Glicosilati del FosfatidilInositolo (GPI)

Sono inserite nel doppio strato lipidico

Ac. Palmitico legato al residuo di Cys/Ser

della proteina

Ac. miristico (14 C) legato alla Gly N-terminale della proteina

Gruppo farnesilico (15 C) legato al residuo di Cys C-terminale della proteina

Ancora= Fosfatidilinositolo + pentasaccaride + foetanolammina. La proteina è legata col suo C-terminale