I lipidi insieme con carboidrati, proteine e acidi nucleici sono una delle quattro classi principali di molecole organiche biologicamente essenziali presenti in tutti gli organismi viventi. La loro quantità e qualità nella dieta sono in grado di influenzare la fisiologia cellulare, tissutale, e del corpo nel suo intero.
A differenza dei carboidrati, proteine e acidi nucleici, i lipidi non sono polimeri ma piccole molecole, con peso molecolare compreso tra 100 e 5000 Da, e variano in modo considerevole anche riguardo alla loro polarità, comprendendo molecole idrofobiche, come i trigliceridi o gli esteri degli steroli, e altre maggiormente solubili in acqua come i fosfolipidi o gli acidi grassi a catena molto corta, questi ultimi completamente solubili in acqua e insolubili in solventi non polari.
Come per la classificazione delle proteine e dei carboidrati, ci sono diversi modi possibili per classificare i lipidi, uno dei quali, basato sulle loro struttura chimica, è riportato di seguito.
La scarsa o assente solubilità in acqua di molti lipidi fa si che questi composti siano soggetti a particolari trattamenti in tutte le fasi della loro utilizzazione, ossia nel corso della digestione, assorbimento, trasporto, immagazzinamento e utilizzo.
INDICE
Classificazione dei lipidi
I lipidi possono essere classificati sulla base delle loro proprietà fisiche a temperatura ambiente, come solidi o liquidi, rispettivamente grassi e oli, sulla base della polarità, o della loro essenzialità per gli esseri umani, ma la classificazione preferibile è basata sulla loro struttura chimica.
Sulla base della struttura possono essere classificati in tre gruppi principali.
- Lipidi semplici
Sono formati da due tipi di unità strutturali.
Includono:
gliceril esteri ossia esteri di glicerolo e acidi grassi: esempio triacilgliceroli; (trigliceridi), mono- e diacilgliceroli;
colesteril esteri ossia esteri di colesterolo e acidi grassi;
cere che sono esteri di alcol a catena lunga e acidi grassi, includendo così esteri delle vitamine A e D;
ceramidi ossia amidi di acidi grassi con di- o triidrossi basi a catena lunga contenenti 12-22 atomi di carbonio nella catena alifatica: esempio la sfingosina.
- Lipidi complessi
Sono formati da più di due tipi di unità strutturali.
Includono:
fosfolipidi ossia esteri del glicerolo di acidi grassi, acido fosforico, e altri gruppi contenenti azoto;
acido fosfatidico ossia diacilglicerolo esterificato ad acido fosforico;
fosfatidilcolina ossia acido fosfatidico legato a colina, anche detto lecitina;
fosfatidiletanolammina;
fosfatidilserina;
fosfatidilinositolo;
fosfatidil acilglicerolo in cui più di una molecola di glicerolo è esterificata all’acido fosforico: esempio la cariolipina e il difosfatidil acilglicerolo;
glicoglicerolipidi ossia 1-2-diacilglicerolo legato attraverso legame glicosidico in posizione sn-3 con un’unità di carboidrati;
gangliosidi ossia glicolipidi strutturalmente simili alla ceramide poliesossido e contenente anche 1-3 residui di acido sialico; molte contengono un amino zucchero in aggiunta agli altri zuccheri;
sfingolipidi, derivati delle ceramidi;
sfingomielina ossia ceramide fosforilcolina;
cerebrosidi: sono ceramide monoesossido ossia ceramide legata a una solo unità glucidica al gruppo idrossilico terminale della base;
ceramide di- e poliesossido ossia legata rispettivamente a un disaccaride o a un tri- o un oligosaccaride;
cerebroside solfato ossia ceramide monoesossido esterificato a un gruppo solfato.
- Lipidi derivati
Sono i mattoni costituenti dei lipidi semplici e complessi e si possono presentare come tali od essere rilasciati dagli altri due gruppi principali a seguito di idrolisi.
Includono:
acidi grassi e alcoli;
le vitamine liposolubili A, D, E e K;
gli idrocarburi;
gli steroli.
Classificazione adattata da: Bloor W.R. Proc Soc Exp Biol Med, 17, 138, 1920; Christie W.W. in “Lipid Analysis” Pergamon Press, Oxford, 1982; Pomeranz Y. and Meloan C.L. in “Food Analysis; Theory and Practice” 4th ed., AVI, Westport, Connecticut, 1994; Akoh C.C. and Min D.B. “Food lipids: chemistry, nutrition, and biotechnology” 3th ed. 2008.
Funzioni
- Sono immagazzinati nel tessuto adiposo, in forma di trigliceridi, e sono una delle principali sorgenti di energia.
I lipidi sono la migliore fonte di energia per l’uomo in quanto a parità di peso forniscono il maggior numero di calorie: se i carboidrati, mediamente, assicurano 4 kcal/g, al pari delle proteine, i lipidi ne forniscono 9 kcal/g. Inoltre possono essere presenti negli alimenti senza che vi siano anche fibra o acqua (con i polisaccaridi 2 g acqua/g) permettendo così di racchiudere molta energia in poco peso.
La maggior parte delle Società di Nutrizione raccomanda che i lipidi contribuiscano non oltre il 30% alle calorie giornaliere ingerite (con gli acidi grassi saturi che dovrebbero rappresentarne meno del 10%). - Alcuni sono nutrienti essenziali: tra questi le vitamine liposolubili A, necessaria per la visione, e D, necessaria per il metabolismo del calcio, presenti in alcuni grassi e oli di origine animale, la vitamina E, importante per la prevenzione dell’autossidazione dei lipidi insaturi, presente negli oli vegetali, e la vitamina K, necessaria per la normale coagulazione del sangue, presente nelle verdure a foglia verde, e gli acidi grassi essenziali, in particolare l’acido linoleico e l’acido alfa-linolenico, capostipiti rispettivamente delle famiglie degli acidi grassi polinsaturi omega-6 e acidi grassi polinsaturi omega-3.
- Durante la crescita sono utilizzati come “mattoni” per la costruzione delle membrane biologiche (fosfolipidi, colesterolo e glicolipidi insieme con proteine), concorrendo così alla costituzione di quella barriera che separa l’ambiente intracellulare dall’esterno e, all’interno della cellula, delimita i vari organuli come i mitocondri, l’apparato di Golgi o il nucleo, e la cui integrità è alla base della vita stessa; inoltre sono importanti anche per la manutenzione, le proprietà biochimiche, fisiologiche e le riparazioni delle membrane stesse.
- Molti ormoni sono di natura lipidica: gli ormoni steroidei, come estrogeni, androgeni e cortisolo, derivano dal colesterolo, che è essenziale anche durante l’embriogenesi, le prostaglandine, prostacicline, leucotrieni, trombossani e altri composti, tutti eicosanoidi, da alcuni acidi grassi polinsaturi con 20 atomi di carbonio delle famiglie omega-3 e omega-6.
- Nella membrana plasmatica cellulare possono svolgere funzioni recettoriali, antigeniche o di ancoraggio per proteine e sono in grado di modificare la struttura, e quindi la funzionalità, di enzimi di membrana.
- Molti, come il diacilglicerolo, ceramidi, sfingosine e il fattore attivante le piastrine o PA, acronimo dell’inglese platelet-activating factor, agiscono come regolatori di processi intracellulari.
- Esistono depositi di grasso non accessibili nel digiuno, definiti come grasso strutturale, la cui funzione è quella di mantenere nella giusta posizione organi e nervi proteggendoli da lesioni traumatiche e shock; i cuscinetti di grasso sui palmi e glutei proteggono le ossa dalle pressioni meccaniche.
- A livello sottocutaneo è presente uno strato di grasso che isola il corpo riducendo la dispersione di calore e concorrendo così al mantenimento della temperatura corporea.
- Nella epidermide sono coinvolti nel mantenimento della barriera all’acqua.
- Isolano elettricamente gli assoni dei neuroni i quali sono ripetutamente rivestiti dalle membrane plasmatiche delle cellule di Swann, nel sistema nervoso periferico, e degli oligodendrociti, nel sistema nervoso centrale; queste membrane plasmatiche hanno un contenuto in lipidi maggiore rispetto a quello delle altre cellule. Tale rivestimento lipoproteico è detto guaina mielinica.
- Nel tubo digerente facilitano i processi digestivi riducendo la secrezione gastrica, rallentando lo svuotamento dello stomaco e stimolando la secrezione pancreatica e biliare.
- I sali biliari, derivati del colesterolo, sono detergenti naturali prodotti nel fegato e secreti nella bile. Solubilizzano fosfolipidi e colesterolo nella bile, permettendo la secrezione del colesterolo nell’intestino (l’escrezione del colesterolo e degli sali biliari è la via principale attraverso cui il colesterolo è rimosso dal corpo). I sali biliari sono anche di aiuto nella digestione e assorbimento dei lipidi e delle vitamine liposolubili a livello intestinale.
- In molti animali alcuni lipidi sono secreti nell’ambiente e agiscono come feromoni che attraggono o respingono altri organismi.
- Influenzano la consistenza e il sapore del cibo e quindi la sua palatabilità. I produttori di alimenti sfruttano le proprietà strutturali dei grassi ad es. nei prodotti da forno dove ne aumentano la tenerezza. I cuochi sanno che l’aggiunta di grasso migliora la palatabilità del cibo e aumenta una sensazione di sazietà dopo il pasto.
Bibliografia
- Akoh C.C. and Min D.B. “Food lipids: chemistry, nutrition, and biotechnology” 3th ed. 2008
- Bender D.A. “Benders’ dictionary of nutrition and food technology”. 2006, 8th Edition. Woodhead Publishing. Oxford
- Bergstroem S., Danielsson H., Klenberg D. and Samuelsson B. The enzymatic conversion of essential fatty acids into prostaglandins. J Biol Chem 1964;239:PC4006-PC4008. doi:10.1016/S0021-9258(18)91234-2
- Chow Ching K. “Fatty acids in foods and their health implication” 3th ed. 2008
- Rosenthal M.D., Glew R.H. Mediacal biochemistry. Human metabolism in health and disease. John Wiley & Sons, Inc. 2009
- Stipanuk M.H., Caudill M.A. Biochemical, physiological, and molecular aspects of human nutrition. 3rd Edition. Elsevier health sciences, 2012