Scopri il Segreto dell’Idrolisi Basica dei Trigliceridi: Meccanismo, Struttura e Funzioni Spiegati

I trigliceridi sono i lipidi più comuni presenti negli organismi viventi. Pur comprendendo grassi e oli, sono spesso chiamati semplicemente grassi e permettono di immagazzinare grandi quantità di energia. Sia la loro struttura che la loro funzione rendono i trigliceridi molecole di accumulo energetico estremamente utili.

Struttura dei Trigliceridi

Gli elementi costitutivi dei trigliceridi sono gli acidi grassi e il glicerolo. Il termine trigliceride deriva dal fatto che si tratta di tre acidi grassi (tri) attaccati al glicerolo (gliceride). Il glicerolo è un alcol e un composto organico che si identifica con la formula C3H8O3. Gli acidi grassi sono acidi appartenenti al gruppo degli acidi carbossilici. Sono costituiti da una lunga catena di idrocarburi composta da un gruppo carbossilico ⎼COOH a un'estremità e da un gruppo metilico ⎼R all'altra estremità. La formula semplice degli acidi grassi è dunque RCOOH.

A seconda dei legami (singoli o doppi) tra gli atomi di carbonio della catena, gli acidi grassi possono essere saturi o insaturi. Negli acidi grassi saturi gli atomi di carbonio hanno solo legami singoli con altri atomi, dunque sono tutti "occupati" ("saturi") e non possono più legarsi con altri atomi di idrogeno. Di contro, gli acidi grassi insaturi contengono atomi di carbonio uniti tra loro da legami covalenti doppi, dunque è possibile spezzare questi legami in modo che questi atomi si uniscano ad altri atomi di idrogeno. A loro volta, gli acidi grassi insaturi possono essere monoinsaturi se hanno un solo doppio legame o i polinsaturi se ne contengono due o più.

La natura fisica di un trigliceride dipende quindi dal fatto che i suoi acidi grassi siano saturi o insaturi, ma anche dalla lunghezza delle catene di acidi grassi in esso contenute. Gli acidi grassi saturi hanno catene dritte e compatte perché il numero massimo di atomi di idrogeno è stato raggiunto; di conseguenza, in natura tendono a solidificarsi e si presentano allo stato solido. Questo è il caso dei grassi di origine animale, come il burro. Gli acidi grassi insaturi hanno catene caratterizzate da ripiegamenti che rendono difficile il compattamento della molecola; in natura, questi trigliceridi sono presenti allo stato liquido. L'esempio sono gli oli di origine vegetale come l'olio d'oliva.

A causa del gran numero di atomi di carbonio e idrogeno che compongono la struttura dei trigliceridi, essi sono apolari e dunque completamente insolubili in acqua (idrofobici).

Sintesi e Idrolisi dei Trigliceridi

I trigliceridi si formano a seguito della reazione di condensazione tra acidi grassi e glicerolo. Durante la condensazione, i tre gruppi -OH del glicerolo si attaccano ai tre acidi grassi formando un legame covalente chiamato legame estere. Andando più nel dettaglio, il gruppo carbossilico di ciascun acido grasso perde un atomo di idrogeno e il glicerolo perde tre gruppi -OH. In questo modo si liberano tre molecole d'acqua, poiché tre acidi grassi si attaccano al glicerolo e si formano tre legami estere.

È importante ricordare che gli acidi grassi non si attaccano tra loro, ma solo al glicerolo! Come tutte le macromolecole biologiche, i trigliceridi subiscono un'idrolisi quando devono essere scomposti nei loro mattoni di acidi grassi e glicerolo. Durante l'idrolisi, i legami estere tra gli acidi grassi e il glicerolo si rompono incorporando tre molecole d'acqua. Ciò comporta la rottura dei trigliceridi e il rilascio di energia. Durante il digiuno avviene la scomposizione (idrolisi) dei grassi immagazzinati nelle cellule adipose.

I lipidi (e dunque i trigliceridi) non sono polimeri, e gli acidi grassi e il glicerolo non sono monomeri. Questo perché gli acidi grassi e il glicerolo non formano catene ripetitive bensì piuttosto varie; la ripetitività è la condizione essenziale per essere considerati monomeri. Tuttavia, pur non essendo polimeri, i trigliceridi (e tutti i lipidi) passano attraverso la condensazione e l'idrolisi per essere creati o scomposti.

Funzioni dei Trigliceridi

I trigliceridi entrano nel nostro corpo attraverso il cibo che mangiamo oppure sono prodotti dal fegato e vengono poi trasportati attraverso il plasma sanguigno fornendo sostanze nutritive a diverse parti del corpo. La funzione principale dei trigliceridi è l'immagazzinamento di energia. I trigliceridi sono eccellenti molecole di accumulo di energia perché sono composti da lunghe catene di idrocarburi (catene degli acidi grassi) con molti legami tra atomi di carbonio e idrogeno. Questi legami contengono una grande quantità di energia la quale viene rilasciata quando gli acidi grassi vengono scissi durante il processo dell'ossidazione degli acidi grassi.

I trigliceridi sono centrali energetiche: contengono più energia per grammo rispetto a carboidrati e proteine! Ciò è dovuto al loro basso rapporto massa/energia, il che significa che una notevole quantità di energia può essere immagazzinata in un piccolo volume. Un altro motivo per cui i trigliceridi riescono a immagazzinare grandi quantità di energia è il fatto di essere grandi e insolubili in acqua (idrofobici), quindi possono essere immagazzinati nelle cellule senza che la loro osmosi ne risenta (poiché i trigliceridi non "rubano" acqua).

Nelle piante sono immagazzinati come oli, in particolare nei semi e nei frutti. Negli animali, i trigliceridi sono immagazzinati come grassi nel fegato e nel tessuto adiposo. Il tessuto adiposo è il tessuto connettivo che funge da deposito primario di lipidi nei mammiferi.

Altre funzioni dei trigliceridi sono:

Isolamento. I trigliceridi immagazzinati sotto la superficie corporea isolano i mammiferi dall'ambiente mantenendo caldo il loro corpo. Negli animali acquatici in particolare uno spesso strato di grasso sotto la pelle li mantiene non solo caldi, ma anche asciutti.
Protezione. Il tessuto adiposo, ricco di trigliceridi, funge da scudo protettivo intorno agli organi vitali.
Galleggiamento. I mammiferi acquatici (ad esempio, le foche) hanno uno spesso strato di grasso sotto la pelle che impedisce loro di affondare quando sono sott'acqua.

Quando i Trigliceridi sono "Cattivi"?

I trigliceridi possono avere un effetto negativo sulla nostra salute. Solitamente non abbiamo bisogno di trigliceridi a breve termine, quindi li immagazziniamo come grasso corporeo. Tuttavia, il corpo umano spesso immagazzina una quantità eccessiva di trigliceridi, soprattutto intorno agli organi. Di conseguenza, può verificarsi un'ipertrigliceridemia (livelli elevati di trigliceridi). Si tratta di una grave indicazione del fatto che il nostro organismo non funziona bene e può portare a condizioni come malattie cardiache e ictus oppure può essere un indicatore di pre-diabete o diabete.

Un consiglio generale è quello di limitare l'assunzione dei cosiddetti "grassi cattivi", cioè gli alimenti ad alto contenuto di grassi saturi, prediligendo l'assunzione di grassi più sani, tra cui quelli contenuti nel pesce, in oli vegetali come l'olio di oliva o in frutta secca oleosa come le noci.

Lipoproteine e Trasporto dei Trigliceridi

I trigliceridi fluttuano nel sangue grazie a delle molecole specifiche dette lipoproteine. Queste strutture rappresentano una sorta di "corriere" per il trasporto di vari tipi di lipidi tra i quali, oltre ai trigliceridi, rientra anche il colesterolo. Le lipoproteine sono FATTE "più o meno" come UN GUSCIO proteico contenente i grassi, delle quali lo strato idrofilo esterno ne consente la solubilità nel plasma.

Le VLDL (Very Low Density Lipoprotein), ovvero Lipoproteine a Densità MOLTO BASSA, sono sintetizzate nel fegato e hanno la funzione di veicolare i grassi DA LI ai tessuti attraverso il sangue. La quantità di trigliceridi nel sangue è quindi ricavata dalla somma del contenuto di tutte le lipoproteine plasmatiche. Tuttavia, è importante specificare che i chilomicroni perdurano in circolo solo nel lasso di tempo post-prandiale, dopo di che vengono assorbiti e smaltiti dal fegato. Effettuando un'analisi del sangue dopo aver consumato un pasto, i trigliceridi totali risulterebbero certamente ELEVATISSIMI, ma il valore NON è un indicatore concreto dello stato di salute REALE.

Ipertrigliceridemia: Cause e Interventi

E' ben noto che i trigliceridi alti nel sangue siano classificati come IPERLIPEMIA DISLIPIDEMICA, quindi un indicatore di CATTIVO STATO DI SALUTE. Anzitutto, specifichiamo che esistono cause GENETICHE estremamente predisponenti. Ovviamente, i primi DUE elementi sopra citati vanno "a braccetto" con la variabile dell'ATTIVITA' fisica. L'apporto di calore e il carico glicemico possono essere più o meno idonei IN BASE al livello di CONSUMO energetico.

E' anche importante sottolineare che, molto spesso, chi soffre di ipertrigliceridemia per cause alimentari o di stile di vita, presenta un certo ingrossamento epatico a causa dell'ACCUMULO di trigliceridi al suo interno. Alla luce di quanto detto, sarà quindi deducibile che per moderare i trigliceridi alti nel sangue si rendono necessari alcuni interventi sull'alimentazione e sullo stile di vita generale; in sintesi:

Ridurre il sovrappeso
Moderare tutte le porzioni, quindi il carico e l'indice glicemico dei pasti
Eliminare l'alcol etilico
Incrementare sensibilmente l'apporto di acidi grassi omega 3, che aiutano a ridurre i trigliceridi
EVENTUALMENTE, assumere integratori alimentari di omega 3

Idrolisi Basica e Saponificazione

I trigliceridi, in quanto esteri, possono essere idrolizzati. La reazione è catalizzata da un acido forte o una base forte. Nel primo caso si formeranno glicerolo e acidi carbossilici originali. Nel secondo caso si formeranno glicerolo e sali sodici degli acidi carbossilici originali.

La reazione di un estere con una base forte si chiama saponificazione. È un processo coinvolto nella preparazione dei saponi (da cui il nome), ed è quindi una delle reazioni chimiche conosciute dai tempi più remoti.

Meccanismo di Saponificazione

Tramite un meccanismo di sostituzione diretta (meccanismo concertato) la scissione del legame acile-ossigeno e l'attacco del gruppo OH− (gruppo entrante) al carbonio carbonilico avverrebbero contemporaneamente. Quando l'ossigeno carbonilico di un estere viene marcato con 18O, si verifica uno scambio con l'16O dell'acqua (solvente), il che costituisce una buona prova a favore del fatto che la reazione non procede per sostituzione diretta. Infatti, prelevando vari campioni di estere a reazione non ultimata, risulta che parte dell'estere non è più radioattivo, mentre diventa radioattiva l'acqua.

Nel primo passaggio della reazione si ha l'attacco nucleofilo dell'ossidrile al carbonio carbonilico dell'estere. Nel secondo passaggio della reazione il solvente (acqua) cede un protone all'intermedio anionico. Nel quarto passaggio della reazione (passaggio irreversibile) lo ione alcossido si comporta da base di Bronsted-Lowry e strappa un protone all'acido carbossilico.

I saponi sono detergenti costituiti da sali di sodio o di potassio degli acidi grassi a lunga catena di atomi di carbonio (10-18 atomi di C). Tuttavia la presenza in acqua di molecole di sapone cambia l'assetto generale della situazione. L'azione detergente dei saponi è dovuta a questa organizzazione nella quale la particella di grasso è inglobata al centro di una micella nella quale le molecole di sapone affondono la coda lipofila verso il grasso e orientano la testa polare verso l'acqua.

Reazioni Industriali dei Trigliceridi

Le reazioni dei trigliceridi più utilizzate industrialmente sono idrogenazione e idrolisi. L’ossidazione invece rende i grassi non commestibili. L’idrogenazione avviene con facilità nelle catene carboniose insature. Idrogenando un olio si passa da un acido grasso insaturo a saturo (si spezza il doppio legame). Questo processo viene utilizzato nell’industria alimentare per produrre margarine idrogenando oli vegetali. Ad esempio dall’idrogenazione dell’acido linolenico si può formare acido linoleico, oleico o stearico.

Inoltre questa reazione permette una miglior conservazione degli oli vegetali. Normalmente infatti gli acidi grassi insaturi degli oli reagiscono con l’ossigeno atmosferico, si ossidano, e provocano un odore sgradevole tipico dell’irrancidimento. L’idrogenazione può anche portare alla trasformazione della configurazione cis in trans, diventando così più stabili e meno propensi a reagire con l’ossigeno.

Trigliceridi e Membrane Cellulari

Composti principali costituenti le membrane delle cellule sono i lipidi. Queste molecole hanno struttura simile a quella dei trigliceridi e nella maggior parte sono dei fosfolipidi. Essi contengono una o due catene idrocarboniose e un gruppo fosfato, molte contengono anche molecole polari. I più comuni sono i glicerofosfolipidi, formati da una molecola di glicerolo, due acidi grassi, un gruppo fosfato e una molecola polare.

In acqua la testa, polare, e le code, idrofobiche, si dispongono in direzioni opposte. In questo modo vengono costruite facilmente le membrane cellulari. La struttura alla base di esse è il bilayer lipidico, un doppio strato di glicerofosfolipidi. Le molecole rivolte verso l’esterno hanno la testa rivolta verso l’ambiente extracellulare. Le code sono a contatto le une con le altre. La testa polare dello strato interno è a contatto con il citoplasma.

Questa membrana viene utilizzata per regolare il passaggio di molecole e ioni tra la parte interna e quella esterna della cellula. Infatti possono attraversare liberamente il bilayer lipidico le molecole organiche poco polari, quelle apolari, e quelle inorganiche poco polari o apolari.

Oltre ai glicerofosfolipidi sono presenti sfingolipidi, divisi in sfingofosfolipidi e sfingoglicolipidi.