I lipidi costituiscono una delle quattro principali classi di molecole biologiche insieme a carboidrati, proteine e acidi nucleici e hanno una comune proprietà fisica: sono insolubili in acqua e solubili in solventi organici apolari per la presenza delle molecole di catene idrocarburiche.
Cosa sono i Lipidi?
Da un punto di vista chimico, i lipidi sono composti da un gruppo estremamente diverso di molecole. Due delle maggiori funzioni dei lipidi sono: servire da maggiore forma di deposito di energia del corpo e servire da base strutturale delle membrane cellulari.
- I lipidi sono composti da carbonio, idrogeno e ossigeno, proprio come i carboidrati.
- Alcuni lipidi derivano dall'unione di composti organici più piccoli, gli acidi grassi, formati da lunghe catene di atomi di carbonio, con il glicerolo.
Trigliceridi: Cosa Sono?
Nell'organismo umano e nei cibi che lo nutrono, i lipidi più abbondanti sono i trigliceridi (o triacilgliceroli). Una molecola di glicerolo può unirsi a tre molecole di acidi grassi formando i trigliceridi, composti di origine animale o vegetale. Per questo motivo, gli zuccheri in eccesso sono spesso convertiti in lipidi, in particolare in trigliceridi. 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). 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.
Figura 1. Struttura semplificata di un trigliceride con un acido grasso saturo (acido palmitico), uno monoinsaturo (acido oleico) e uno polinsaturo (acido alfa-linolenico) attaccati a una spina dorsale di glicerolo.
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.
La margarina è un esempio di acido grasso insaturo che è stato idrogenato in modo artificiale. Pur essendo un olio, la sua struttura è paragonabile a quella dei grassi perché i suoi acidi grassi sono stati saturati costringendo gli atomi di carbonio a spezzare i legami doppi per legarsi ad atomi di idrogeno. Per questo motivo la margarina è solida a temperatura ambiente. 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 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.
Figura 2. L'idrolisi dei trigliceridi (a sinistra) produce una molecola di glicerolo (blu) e tre acidi grassi (a destra). I legami rossi sono tre legami estere idrolizzati.
Perché i Trigliceridi non sono Polimeri
Le altre tre macromolecole biologiche - carboidrati, proteine e acidi nucleici - sono polimeri composti da piccole molecole chiamate monomeri. I monomeri formano polimeri a seguito della condensazione, mentre i polimeri si scindono di nuovo in monomeri a seguito dell'idrolisi. 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).
Quando i trigliceridi non sono in uso, 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.
Classificazione dei Lipidi
I lipidi si dividono in semplici e complessi: i primi sono formati soltanto da molecole lipidiche, i secondi contengono anche molecole di diversa natura, come ad esempio acido fosforico, proteine, ecc. I due tipi più significativi di lipidi sono i trigliceridi (lipidi semplici) e i fosfolipidi (lipidi complessi). I trigliceridi sono lipidi con un glicerolo e tre acidi grassi, mentre i fosfolipidi hanno un glicerolo, un gruppo fosfato e due acidi grassi invece di tre.
Tabella: Somiglianze e Differenze tra Fosfolipidi e Trigliceridi
| Caratteristica | Fosfolipidi | Trigliceridi |
|---|---|---|
| Tipo di lipide | Lipidi complessi | Lipidi semplici |
| Componenti comuni | Entrambi sono costituiti da acidi grassi e glicerolo. Entrambi contengono legami estere, che si formano tra il glicerolo e l'acido grasso. Entrambi possono essere composti da acidi grassi saturi o insaturi. Entrambi sono nel complesso insolubili in acqua. | |
| Composizione chimica | Contengono C, H, O, ma anche P. | Contengono C, H e O. |
| Struttura | Sono costituiti da due acidi grassi e da un gruppo fosfato. Consistono in una "testa" idrofila e una "coda" idrofoba. | Sono costituiti da tre acidi grassi. Completamente idrofobi. |
| Funzione | Formano doppie membrane nelle cellule. | Non formano doppie membrane. |
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