Lipidi: struttura, funzioni biologiche e tipologie principali

LIPIDI

Fernando Botero. Picnic, 2001 (oil on canvas)

LIPIDI: Gruppo di biomolecole

Gruppo di biomolecole strutturalmente eterogenee caratterizzate da scarsa solubilità in acqua e buona solubilità in solventi apolari (NON sono polimeri!)

Funzione biologica dei lipidi

• RISERVA = derivati degli acidi grassi (triacilgliceroli)
• STRUTTURALE = fosfolipidi, glicolipidi, steroli, ...
• REGOLAZIONE = ormoni steroidei, sali biliari, ...
• Sono la maggior fonte di energia nell'organismo umano: valore calorico (9 kcal/mole) molto maggiore di quello di proteine e carboidrati (4 kcal/mole)
• Principale riserva di energia
• Fattore di protezione termica (tessuto adiposo sottocutaneo), meccanica (cuscinetti) ed elettrica (guaina delle fibre nervose)

CLASSIFICAZIONE LIPIDI

LIPIDI SEMPLICI

• acidi grassi Acidi organici a catena lineare con un gruppo carbossilico
• steroidi Composti caratterizzati da un nucleo steroideo
• eicosanoidi Derivati dell'acido arachidonico (azione ormonale)
• Vitamine liposolubili: A,D,E,K

LIPIDI COMPLESSI

• trigliceridi Esteri di acidi grassi con glicerolo (riserva energetica)
• fosfolipidi Esteri dell'acido fosforico (abbondanti nelle membrane cellulari)
• glicolipidi Idrato di carbonio come parte polare (presenti nelle membrane biologiche)
• cere Esteri di acidi grassi a catena lunga con alcoli a catena lunga

ACIDI GRASSI

Molecole anfipatiche

non-polare polare CH3(CH2)n COO- Catena idrocarburica idrofobica Gruppo carbossilico idrofilico (ionizzato a pH 7) H2º Micelle H 2 o H 2hydrophilic (water-loving) head H 2 Carbossile R-C-OH Ö V Acidi carbossilici con una catena alifatica contenente tra 4 e 30 atomi di C Numerati a partire dal C carbossilico (C1) V Il C terminale è detto w v La catena alifatica può essere satura o contenere uno o più legami doppi (insatura) (a) Gruppo O carbossilico O (b) 0 O - C C 1 2 3 4 Catena idrocarburica ω ω Saturo Insaturo o Į hydrophobic (water-hating) tail /ISOMERIA

Isomeri: stessa formula chimica ma diversa struttura

Isomeri di struttura o costitutivi

Differiscono nel ordine degli atomi della molecola H O C H-C-OH H 0=0 H-C-OH HO-C-H HO-C-H H-C-OH C=0 H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H H CH2OH CH2OH D-Gliceraldeide, un aldotriosio Diidrossiacetone, un chetotriosio D-Glucosio, un aldoesosio un chetoesosio Specchio CHO CHO CHLOH CH,OH Modelli a palle e bastoncini CHO CHO H-C-OH CH-OH CH_OH 1. Gliceraldeide 1.Gliceraldeide

Isomeri configurazionali

Gli atomi si dispongono nello stesso ordine ma differiscono nel orientamento spaziale

Isomeri stereoisomeri

differiscono nella la configurazione dei carboni chirali (con quattro sostituenti diversi)

Isomeri geometrici

alcheni cis e trans

Enantiomeri

Immagini speculari non sovrapponibili (enantiomeri D e L) Negli organismi viventi sono tutti idrati di carbonio D H H H-C-OH C=0 - D-Fruttosio,ISOMERIA

Isomeri geometrici: un particolare tipo di isomeria configurazionale

Gli isomeri geometrici: un particolare tipo di isomeria configurazionale in cui gli isomeri differiscono per la posizione di sostituenti rispetto a legami rigidi, con rotazione ristretta, come doppi legami (cis/trans). H H H CH3 C=C C=C H3C CH3 H3C H cis-2-butene trans-2-butene (a) trans H H H H I legami singoli possono ruotare (b) cis H H COC H H OH I doppi legami non possono ruotare liberamente A OH ess .: acidi grassi insaturi BACIDI GRASSI

Molecole anfipatiche

non-polare polare CH3(CH2)n COO- Catena idrocarburica idrofobica Gruppo carbossilico idrofilico (ionizzato a pH 7) V Acidi carbossilici con una catena alifatica contenente tra 4 e 36 atomi di C Numerati a partire dal C carbossilico (C1) v Il C terminale è detto w (a) Gruppo O carbossilico O (b) O C C 1 2 3 4 Catena idrocarburica ω ω Saturo Insaturo La catena alifatica può essere satura o contenere uno o più legami doppi (insaturi): configurazione cis (struttura piegata) trans A OH cis OH BACIDI GRASSI

Molecole anfipatiche: caratteristiche

non-polare polare CH3(CH2)n COO- Catena idrocarburica idrofobica Gruppo carbossilico idrofilico (ionizzato a pH 7) V Acidi carbossilici con una catena alifatica contenente tra 4 e 36 atomi di C Numerati a partire dal C carbossilico (C1) v Il C terminale è detto w (a) Gruppo O carbossilico O (b) O C C 1 2 3 4 Catena idrocarburica ω Saturo Mono-insaturo La catena alifatica può essere satura o contenere uno o più legami doppi (insaturi): configurazione cis (struttura eaata) Fluidità alle membrane biologiche solido liquido (d) O ωACIDI GRASSI

Acidi grassi nell'uomo

Nell'uomo prevalgono gli acidi grassi a catena pari di C (16-24) Acido palmitico 16:0 acido grasso saturo v O 15 13 11 9 7 5 3 C -OH 16 14 12 10 8 4 2 Acido stearico 18:0 acido grasso saturo 0 17 15 13 11 9 7 5 3 C, - OH 18 16 14 12 10 8 6 4 2 Acido oleico 18:1(9) monoinsaturo: v v O 10 9 C, -OH v Acido linolenico 18:3 (9,12,15) triplice insaturo v 0 15 12 9 II C1 - OH v I lipidi strutturali e i triacilgliceroli contengono principalmente acidi grassi con catene lunghe almeno sedici atomi di carbonio

Nomi comuni e struttura degli acidi grassi

Nome comune Struttura Acido palmitico 16:0 Acido palmitoleico 16:1(9) Acido stearico 18:0 Acido oleico 18:1(9) Acido linoleico 18:2(9,12) Acido a-linolenico 18:3(9,12,15) Acido arachidonico 20:4(5, 8,11,14) Acido lignocerico 24:0 Acido nervonico 24:1(15) Precursore delle prostaglandine Acidi grassi essenziali vACIDI GRASSI

Acidi grassi: stoccaggio di energia e componenti

Nell'uomo prevalgono gli acidi grassi a catena pari di C (16-24) Molecole fondamentali per lo stoccaggio di energia e componenti dei lipidi di membrana Gli acidi grassi sono biosintetizzati nel fegato o soministrati nella dieta I lipidi strutturali e i triacilgliceroli contengono principalmente acidi grassi con catene lunghe almeno sedici atomi di carbonio

Struttura e nomi comuni degli acidi grassi

Nome comune Struttura Acido palmitico 16:0 Acido palmitoleico 16:1(9) Acido stearico 18:0 Acido oleico 18:1(9) Acido linoleico 18:2(9,12) Acido a-linolenico 18:3(9,12,15) Acido arachidonico 20:4(5, 8,11,14) Acido lignocerico 24:0 Acido nervonico 24:1(15) Precursore delle prostaglandine Acidi grassi essenzialiACIDI GRASSI

Acidi grassi essenziali

Ma alcuni acidi grassi sono acidi grassi essenziali: l'acido linoleico e a-linolenico, precursori di acidi grassi importanti per lo sviluppo e con azione antiinfiammatoria 3 ω O 1 HO 2 c18: 3cl549,12,15 ALA a-linolenico (della famiglia degli omega-3) 3 a e g m O v In gravidanza o allattamento si dovrebbe consumare più acidi grassi omega-3 per ridurre il rischio di parto prematuro e favorire il cervello fetale e il sviluppo cognitivo del neonato. Video: All about omega-3,-6, and 9 fatty acids: https://youtu.be/al6JlBgkIOA?si=1Tm_62mW122bx-fs I lipidi strutturali e i triacilgliceroli contengono principalmente acidi grassi con catene lunghe almeno sedici atomi di carbonio

Nomi comuni e struttura degli acidi grassi essenziali

Nome comune Struttura Acido palmitico 16:0 Acido palmitoleico 16:1(9) Acido stearico 18:0 Acido oleico 18:1(9) Acido linoleico 18:2(9,12) Acido a-linolenico 18:3(9,12,15) Acido arachidonico 20:4(5, 8,11,14) Acido lignocerico 24:0 Acido nervonico 24:1(15) Precursore delle prostaglandine Acidi grassi essenzialiACIDI GRASSI

Metabolismo energetico e acidi grassi

Il principale combustibile del metabolismo energetico La degradazione degli acidi grassi avviene tramite 3-ossidazione e si ottiene acetil-CoA (2 C) Oltre il 90% si trova in forma legata (esterificati come trigliceridii o esteri del colesterolo) Gli acidi grassi esterificati circolano nel sangue nelle lipoproteine e quelli liberi, legati all'albumina I lipidi strutturali e i triacilgliceroli contengono principalmente acidi grassi con catene lunghe almeno sedici atomi di carbonio

Nomi comuni e struttura degli acidi grassi nel metabolismo

Nome comune Struttura Acido palmitico 16:0 Acido palmitoleico 16:1(9) Acido stearico 18:0 Acido oleico 18:1(9) Acido linoleico 18:2(9,12) Acido a-linolenico 18:3(9,12,15) Acido arachidonico 20:4(5, 8,11,14) Acido lignocerico 24:0 Acido nervonico 24:1(15) Precursore delle prostaglandine Acidi grassi essenzialiEICOSANOIDI

EICOSANOIDI: Derivati dell'acido arachidonico

OF Adico arachidonico EICOSANOIDI Gli eicosanoidi sono derivati dell'acido arachidonico, un acido grasso insaturo a 20 atomi di carbonio con quattro doppi legami Hanno azione ormone-simile Per esempio, le prostaglandine: mediatori dei processi derivanti dalle infiammazioni DINOPROSTONE OH HỒ OH Prostaglandin commonly used in labour induction EICOSANOIDI I lipidi strutturali e i triacilgliceroli contengono principalmente acidi grassi con catene lunghe almeno sedici atomi di carbonio

Nomi comuni e struttura degli eicosanoidi

Nome comune Struttura Acido palmitico 16:0 Acido palmitoleico 16:1(9) Acido stearico 18:0 Acido oleico 18:1(9) Acido @-linolenico 18:3(9,12,15) Acido arachidonico 20:4(5, 8,11,14) Acido lignocerico 24:0 Acido nervonico 24:1(15) Precursore delle prostaglandine Acidi grassi essenziali OSTEROIDI

STEROIDI: Nucleo sterolico

Nucleo sterolico 12 17 13 11 16 C D 1 9 15 10 14 A B 5 • I più importanti steroidi sono il colesterolo e gli ormoni steroidei Sono ormoni steroidei gli ormoni sessuali (es. testosterone, diidrotestosterone, estradiolo, progesterone) e gli ormoni corticosurrenali (ad es., cortisolo, aldosterone) ➢ Un ormone è un messaggero chimico che trasmette segnali da una cellula (o un gruppo di cellule) a un'altra cellula (o altro gruppo di cellule). Gli ormoni sono prodotti dal sistema endocrino con il compito di modularne il metabolismo e/o l'attività di tessuti e organi. Chimicamente, gli ormoni possono essere classificati come proteine o steroidi. Video sui corticosteroidi - Possono gli steroidi salvare la tua vita? https://youtu.be/ssh UgVo8r3UTHE CHEMISTRY OF ORAL CONTRACEPTIVES

Contraccettivi orali: chimica e funzionamento

The first oral contraceptive, norethindrone, was synthesised by Carl Djerassi in 1951. This graphic looks at the range of compounds used and how they work THE NATURAL HORMONES H H H H H H H HO ESTRADIOL PROGESTERONE Oral contraceptives contain synthetic versions of two hormones produced naturally by the body: estrogens and progestogens. Both hormones have roles in the female menstrual cycle.

PROGESTOGENS

HO H H H NORETHINDRONE LEVONORGESTREL Can be used in combination with estrogens, but also on their own in progestogen only pills. These pills must be taken continuously and within 3 hours of a specific time every day. Recommended for breast-feeding women, as it doesn't affect milk production.

ESTROGENS

HO HO H H H HI H HO ETHYNYL ESTRADIOL MESTRANOL Combined oral contraceptive pills indude an estrogen as well as a progestrogen. Most are taken over a 28 day cycle, with 21 pills taken, followed by a week of no pills, They must be taken within 12 hours of a specific time every day to maximise protection. Ci LH FSH SUPPRESS RELEASE OF OTHER HORMONES PREVENTS OVULATION Steady levels of estrogens and/or progestogens in the body as a result of oral contraceptives brick the pituitary gland into thinking a woman is already pregnant, stopping it from releasing hormones that stimulate ovulation, and preventing pregnancy Progestogens promote formation of a thicker layer of cervical mucus, which makes it difficult for sperm to reach the uterus, and also affect the uterine lining and make it harder for an egg to attach. Th + CERELLE" ₺ + ++ Th Th + E + 99.9% EFFECTIVE (WHEN TAKEN CORRECTLY) O COMPOUND INTEREST 2015 - WWW.COMPOUNDCHEM.COM | Twitter: @compoundchem | Facebook: www.facebook.com/compoundchem This graphic is shared under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives licence Video - come funzionano le pillole anticoncezionali : https://youtu.be/hl2C7TsnSfk?si=bJotP95xSYh AEQQ HOW ORAL CONTRACEPTIVES WORK MAINTAIN CONSISTENT HORMONE LEVELS