Lipidi: cosa sono, come sono classificati, a cosa servono

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.Lipidi
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 di questi composti fa si che ci sia la necessità di particolari trattamenti nel corso della digestione dei lipidi, come del 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 o 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, in particolare 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. Infatti, 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

  1. Akoh C.C. and Min D.B. “Food lipids: chemistry, nutrition, and biotechnology” 3th ed. 2008
  2. Bender D.A. “Benders’ dictionary of nutrition and food technology”. 2006, 8th Edition. Woodhead Publishing. Oxford
  3. 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
  4. Chow Ching K. “Fatty acids in foods and their health implication” 3th ed. 2008
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  6. Stipanuk M.H., Caudill M.A. Biochemical, physiological, and molecular aspects of human nutrition. 3rd Edition. Elsevier health sciences, 2012

Biochemistry, metabolism, and nutrition