Lipidi: struttura, funzioni e metabolismo, Università San Raffaele Roma

Università San Raffaele Roma

Docente Federica Limana

Lezione
LipidiU
Università San Raffaele
Roma
Federica Limana

LIPIDI

Struttura dei Lipidi

• Acidi grassi
• Triacilgliceroli
• Fosfolipidi
• Colesterolo

Metabolismo dei Lipidi

• Digestione
• Assorbimento
• Trasporto
• Utilizzo

Insolubili in acqua
Apporto giornaliero tra 25 e 160g
Alto contenuto energetico (9 kcal per g)
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LIPIDI

Rilevanza dei Lipidi

Alto contenuto energetico:

1. hanno un calore di combustione molto più elevato di quello dei glicidi e degli
   amminoacidi.
2. possono essere presenti negli alimenti senza la necessità che vi siano anche
   fibra o acqua e quindi racchiudono molta energia in poco volume.

Alcuni nutrienti essenziali come alcuni acidi grassi e le vitamine liposolubili, sono
lipidi
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LIPIDI

I lipidi più abbondanti nel corpo umano sono i triacilgliceroli. Poi abbiamo anche i
fosfolipidi e il colesterolo

Triacilgliceroli o trigliceridi

• 98%
• Funzione di riserva energetica
• Li ritroviamo come lipidi di deposito
• Negli adipociti del tessuto adiposo
• Grassi animali

Fosfolipidi, Glicolipidi, Colesterolo, Vitamine liposolubili

• 2%
• Funzione strutturale (membrane cellulari)
• Dal colesterolo sintesi dei sali biliari e vitamina D

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ACIDI GRASSI

Sono molto abbondanti nel corpo umano ma in genere non si trovano liberi ma:
· esterificati con il glicerolo (triacilgliceroli, glicerofosfolipidi)
· esterificati con il colesterolo (esteri del colesterolo)
Tra le caratteristiche più importanti ritroviamo:
· la lunghezza della catena carboniosa
· la presenza di doppi legami
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ACIDI GRASSI

Catene lineari

Catene lineari quasi sempre a numero pari di atomi di carbonio

ACIDI GRASSI SATURI

solubili in acqua e volatili
A catena corta
•
Formico HCOOH
. Acetico CH3 COOH
· Propionico CH3 CH2COOH
•
Butirrico CH3 CH2CH2COOH
A catena media
•
Da 6 a 12 C (caprilico, laurico)
A catena lunga
-> insolubili in acqua
· Da 14 a 18 C (palmitico, stearico)
A catena molto lunga
· Da 20 a 24 C (arachidico)
O
R - C -OH
gruppo carbossilico
Maggiore è la lunghezza della catena e maggiore è l'insolubilità in acqua
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ACIDI GRASSI

ACIDI GRASSI INSATURI

PRESENZA DI UNO O PIÙ DOPPI LEGAMI (quasi sempre in cis negli ac. grassi naturali)
La solubilità in acqua aumenta con l'aumentare dei doppi legami
O
HO - C - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH = CH - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3
Monoinsaturo: acido oleico
O
II
HO -C - CH2 -CH2 - CH2 - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3
Polinsaturo: acido linoleico
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LIPIDI SEMPLICI

Derivano dall'esterificazione degli acidi grassi con alcoli
H
H
O
I
I
O
H - C - QH
H -C-O-C-R
I
I
+
H2O
H - C -OH
H - C -OH
I
acido grasso
I
H - C -OH
acqua
H - C -OH
I
I
H
H
glicerolo
monogliceride
+
HO
- C -R
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TRIACILGLICEROLI

H
0
1
H-C-O-C-R
0
H-C-O-C-R'
0=0
-0-I
H-C-O-C-R"
H
Presenti nel tessuto adiposo

Funzioni dei Triacilgliceroli

• Riserva energetica
• Isolamento termico
• Sostegno di organi

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LIPIDI COMPLESSI

FOSFOLIPIDI

gruppo
fosfato
C
polar
0
=
H2C-0-P-0-X
glicerolo
acidi grassi
0
R1-C-0-CH2
R2-0-0-CH
I
0
apolar
fosfolipide
OH OH
CH2-OOC.R1
CH2-OOCR1
OH
R2.COO-CH
O
CH2-O-P-O
OH OH
fosfatidilcolina (PC)
fosfatidilinositolo (PI)
CH2-OOC.R1
CH2 OOC.R1
R2-COO-CH
O
R2-COO-CH
O
CH2-O-P-O-CH2-CH2-COOH
CH2-O-P-O-CH2-CH2-NH3
+
NHÀ
fosfatidilserina (PS)
fosfatidiletanolammina (PE)
CH3(CH2) 12 CH = CH-CHOH-CH-CH2-0-P-O-CH2-CH2-N(CH3)3
1
+
NH OC R
0-t=0
sfingomielina (SM)
gruppo fosfato legato ad altre molecole
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R2.COO-CH
0
CH2-O-P-O-CH2-CH2-N(CH3)3U
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STEROIDI

CH3
CH 3
CH3
CH 3
CH 3
CH2
エ
I
HO
HO
Colesterolo
Vitamina D
Lipidi policiclici la cui struttura di base è data da quattro anelli fusi tra
loro
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Digestione dei lipidi

Essendo i lipidi insolubili in acqua, la loro digestione implica:
· preparazione fisica del substrato lipidico che deve essere
emulsionato nel mezzo acquoso intestinale in goccioline finissime
per essere aggredito dagli enzimi (in quanto questi sono presenti
in fase acquosa)
· azione di enzimi (lipasi e colipasi)
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Digestione dei lipidi

Emulsione dei Lipidi

Emulsione:
· Le lipasi agiscono tanto più facilmente quanto maggiore è la superficie di contatto fra le due
fasi.
. Per questo il fatto che il grasso sia emulsionato in tante piccole particelle in sospensione
(superficie di contatto aumentata enormemente) favorisce l'azione delle lipasi.
· Le emulsioni, però, sono poco stabili.
· Per stabilizzarle sono necessarie sostanze tensioattive in grado di abbassare la tensione
superficiale tra fase oleosa e fase acquosa, permettendo al grasso di disperdersi nella fase
acquosa.
· La bile contiene i sali biliari con spiccata azione detergente che emulsionano i lipidi e
producono micelle consentendo l'attacco da parte degli enzimi digestivi, solubili in acqua.
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Digestione dei lipidi

Azione degli enzimi

ENZIMA	SORGENTE	LUOGO di AZIONE	FUNZIONE
Lipasi linguale	Bocca	Bocca, esofago, stomaco	Idrolizza i traicilgliceroli in posizione 1-C e 3-C. Idrolisi con produzione di digliceridi e acidi grassi.
Lipasi gastrica	Stomaco	Stomaco, duodeno	Idrolizza i traicilgliceroli in posizione 1-C e 3-C. Idrolisi con produzione di digliceridi e acidi grassi.
Lipasi pancreatica	Pancreas	Duodeno, tenue	Idrolizza i triacilgliceroli in posizione 1-C e 3-C. Idrolisi con produzione di monogliceridi e acidi grassi.
Colipasi pancreatica	Pancreas	Duodeno, tenue	Permette l'azione della lipasi pancreatica (favorisce l'adesione della lipasi alle micelle)
Sali biliari	Fegato	Duodeno, tenue	Emulsionano i grassi

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LIPASI

0
0
H2C-0-C-R1
H2C-0-C-R1
0
0
0
II
H2O
HC-O-C-R2 + -0-C-R3
HC-0-C-R2
O
idrolizzato a
H2C-0-C-R3
H2C-OH
TRIACILGLICEROLO
1,2-DIACILGLICEROLO
ACIDO GRASSO
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LIPASI LINGUALE

• Idrolizza i triacilgliceroli a diacilgliceroli e acidi grassi
• Presenta un pH ottimale di 4.5-5.4
• Catalizza la reazione in assenza dei sali biliari

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LIPASI GASTRICA

• Idrolizza i triacilgliceroli a diacilgliceroli e acidi grassi
• Secreta dalle ghiandole del fondo dello stomaco
• Resistente all'idrolisi acida e peptica da parte del succo gastrico
• pH ottimale tra 2.5 e 7.0
• Catalizza la reazione in assenza dei sali biliari o colipasi

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LIPASI PANCREATICA

Sito attivo
Dominio
N-terminale
· Dominio N-terminale: a-eliche, ß-sheet
. Dominio C-terminale: 3-sheet
Dominio
C-terminale
Flap
Colipasi
· Sito attivo all'interno dei 2 domini coperto da a-
eliche (Flap)
•
Lipasi attivata dalla colipasi che provoca un
cambio conformazionale che libera il sito attivo
•
Secreta dal pancreas, agisce nel duodeno
· Idrolizza i triacilgliceroli a monoacilgliceroli e acidi grassi
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SVUOTAMENTO GASTRICO

• I grassi vengono trasportati dallo stomaco all'intestino più
  lentamente rispetto al resto del contenuto gastrico
• La presenza di grassi nel duodeno è un potente stimolo
  capace di inibire lo svuotamento gastrico.
  G
• Questo fenomeno evita che i grassi entrino ad
  una velocità superiore alla capacità
  di
  elaborazione e digestione.

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DIGESTIONE DEI GRASSI

Sali
biliari
Grassi
1.

1. Formazione di gocce lipidiche in ambiente acquoso
2. Rottura meccanica delle grosse gocce
3. La colipasi coadiuva la lipasi affinché aderisca alla superficie delle
   goccioline lipidiche
4. La lipasi idrolizza i triacilgliceroli
5. Gli acidi grassi, i monoacilgliceroli e i diacilgliceroli prodotti vengono
   incorporati dalle micelle biliari
6. Le micelle biliari si muovono lentamente verso gli enterociti della
   mucosa intestinale dove i grassi possono essere assorbiti
7. Le micelle fungono da trasportatori dal luogo dell'idrolisi (lipasi) al
   luogo dell'assorbimento (mucosa intestinale)

• Nel succo pancreatico presenti anche altri enzimi:
• Colesterolo-esterasi: idrolizza gli esteri del colesterolo
• Fosfolipasi A2: idrolizza i fosfolipidi

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ASSORBIMENTO E TRASPORTO

Micella
OH
O
O
O-C-R
R - C -OH
Acido grasso
> 10 atomi C
OH
2-Monogliceride
Acido grasso
< 10 atomi C
Acidi grassi:
CoA-ligasi
Acil-CoA
Al sangue
Glucosio
MGT
1
Glicerolo 3-fosfato
1
Acido fosfatidico
1,2-Digliceride
DGT
DGT
1,2-Digliceride -
Trigliceride
1
Glicerofosfolipidi
RIO
ASTRO
aimstiva
Chilomicrone
511010226 0
- Alla linfa
Enterocita

1. Acidi grassi (C>10) + HS-CoA > Tioesteri (utilizzo: 2ATP
   2AMP + 2PP;)
2. Tioesteri riconvertiti a triacilgliceroli.
3. Triacilgliceroli ed altri lipidi formano i chilomicroni (voluminosi
   complessi lipoproteici) che vengono inglobati in vescicole
   all'interno dell'enterocita ed escreti dalla cellula mediante
   esocitosi.
4. I chilomicroni vanno direttamente nei tessuti periferici
   attraverso la linfa.
5. Acidi grassi (C<10) vanno direttamente al fegato attraverso la
   vena porta
   senza
   subire
   modificazioni all'interno
   dell'enterocita.

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Trasporto dei Lipidi

Quindi:
Mentre i sali biliari permettono, mediante la formazione di
micelle, la digestione e l'assorbimento dei lipidi a livello delle
membrane dei microvilli, il trasporto dei lipidi nei fluidi
organici (linfa e sangue) è affidato a voluminosi complessi
lipoproteici, denominati chilomicroni, che si formano
nell'intestino e trasportano la maggior quota dei lipidi assunti
con la dieta direttamente ai tessuti periferici, attraverso la
circolazione linfatica ed ematica.
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