miniatura|Propietat amfipàtica Un lípid amfipàtic o anfifílic és una molècula de naturalesa lipídica que consta d'una part polar i una apolar. La part polar és deguda a una distribució desigual de les càrregues: un dels àtoms de la part polar de la molècula atrau amb més força els electrons, a conseqüència de la seva electronegativitat, acumulant així una densitat de càrrega negativa; un dels altres àtoms, en canvi, perd els electrons davant d'aquest àtom electronegatiu gràcies a la seva electropositivitat, acumulant d'aquesta manera una densitat de càrrega positiva. La part apolar es caracteritza per una distribució equilibrada de les càrregues, sent així neutre. La unió d'aquestes dues parts amb característiques oposades genera una molècula amb diferent afinitat per l'aigua. Trobem un extrem polar hidròfil, el qual té capacitat per crear ponts d'hidrogen amb l'aigua, i un extrem apolar hidròfob, que té una baixa afinitat per l'aigua i per tant, la rebutja.
La composició química dels lípids amfipàtics no és fixa, ja que hi ha una gran varietat de lípids amfipàtics de diferent naturalesa. Per exemple, podem trobar-ne alguns que contenen àcids grassos mentre que d'altres provenen de la molècula isoprè.
Classificació Es poden classificar els lípids amfipàtics segons el grup polar que els caracteritza.
Àcids grassos Un àcid gras és una biomolècula orgànica de naturalesa lipídica constituïda per una llarga cadena hidrocarbonada lineal. Aquesta cadena hidrocarbonada té un nombre parell d'àtoms de carboni, i en l'extrem de la qual és present un grup carboxil. Els àtoms de carboni estan units mitjançant enllaços covalents dobles o senzills.
Acilacilglicerols Són èsters d'àcids grassos amb un glicerol. S'obtenen mitjançant una reacció de condensació anomenada esterificació. La molècula de glicerol (glicerina) pot reaccionar fins amb tres molècules d'àcids grassos, ja que té tres grups hidroxil.
Els tipus d'acilacilglicerols són els següents: Monoacilacilglicerols: tan sols presenten un àcid gras unit a la molècula de glicerina. Diacilacilglicerols: la molècula de glicerina es troba unida a dos àcids grassos. Triacilacilglicerols: també s'anomenen triacilglicerols, ja que la glicerina està unida a tres àcids grassos.
Glicerolípids Els glicerolípids estan formats per glicerol estratificat en les posicions sn-1 i sn-2 amb àcids grassos. El grup OH del carboni sn-3 del glicerol pot presentar-se esterificat de les següents maneres:
Amb un sucre, donant lloc als glicoglicerolípids: Són lípids compostos per glicerol, àcids grassos i un sucre. En ells, el glicerol està esterificat en els carbonis C1 i C2a àcids grassos. Cal destacar l'abundància de l'àcid linolènic. El grup OH del C3 del glicerol forma part d'un enllaç glicosídic amb el grup OH en posició 1 d'un monosacàrid. En alguns casos, el component glicosídic de la molècula és un disacàrid o un trisacàrid. Un dels més abundants és el b – galactosildiacilglicerol, el qual està present en les membranes dels cloroplasts.
Amb un àcid ortofosfòric, formant els fosfoglicerolípids (els quals també poden presentar altres substituents): En els fosfoglicerolipids, els C1 i C2 del glicerol es troben esterificats a àcids grassos. El C3 del glicerol, es troba esterificat també, però amb àcid ortofosfòric. Aquesta molècula és l'àcid fosfatídic i pot considerar-se com la molècula a partir de la qual es formen els diversos tipus de fosfoglicerolípids. És a dir, l'àcid fosfatídic es considera el precurçor dels diferents fosfoglicerolípids existents. Aquest àcid, doncs, pot estar esterificat a un segon alcohol, originant així la varietat de fosfolípids.
Quan el segon alcohol és un alcohol nitrogenat com ara la colina, l'etanolamina o la serina s'obtenen, respectivament els següents compostos. colina: fosfatidilcolina (també anomenada lecitina) miniatura|Colina etanolamina: fosfatidiletanolamina (o cefalina) serina: fosfatidilserina. El segon alcohol també pot ser un polialcohol cíclic, com ara l'inositol, amb la qual cosa s'origina un fosfoinosítid o, cosa que és el mateix, un fosfatidilinositol. Aquests lípids formen part de les membranes, i en ser atacats per fosfolipases, alliberen inositol fosfat, una molècula que actua com a segon missatge de l'acció hormonal. El segon alcohol pot ser una molècula de glicerol, de manera que s'originen els fosfatidilglicerols. Podria donar-se el cas que un grup fosfat de l'àcid fosfatídic estigués esterificat amb una altra molècula de fosfatidilglicerol, amb la qual cosa s'obtindria un difosfatidilglicerol (o cardiolipina). Són especialment abundants en les membranes bacterianes i en la membrana interna mitocondrial.
Els fosfoglicerolípids poden perdre un dels seus àcids grassos, donant lloc a un lisofosfoglicerolípid, també anomenats lisolecitines. Les lisolecitines tenen activitat detergent, i destrueixen amb facilitat estructures de membrana.
En altres casos, són alcohols grassos els que s'uneixen al glicerol mitjançant enllaços tipus èter, donant lloc als esterofosfàtids. Aquests derivats es troben en la membrana plasmàtica dels bacteris termòfils i halòfils; i són extraordinàriament resistents a les reaccions d'hidròlisi.
Esfingolípids Els esfingolípids, també anomenats ceramides, estan constituïts per un alcohol nitrogenat anomenat esfingosina. L'esfingosina apareix normalment N – substituïda, formant d'aquesta manera un enllaç amida amb un àcid gras (el qual generalment es presenta insaturat). Aquesta N – acilesfingosina rep el nom de ceràmid o ceramida. L'esfingosina té una gran analogia estructural amb un monoacilglicerol, ja que una llarga cadena hidròfoba de 15 carbonis està unida a un extrem polar amb tres carbonis, amb dues funcions hidroxil i una funció amida. El ceràmid, tanmateix, és anàleg a un diacilglicerol, amb dues llargues cadenes hidròfobes i un residu tri carbonat, el qual recorda al glicerol.
Els lípids que contenen ceràmids es classifiquen en dos grups: Els glicoesfingolípids (també anomenats glicolípids): En moltes classificacions es troben enquadrats en el grup dels fosfolípids. Són formats per un ceràmid (esfingosina unida a un àcid gras mitjançant un enllaç amida) esterificat amb un grup fosfat, el qual s'esterifica a la vegada amb alcohols nitrogenats (colina, etanolamina). Els més abundants són els anàlegs estructurals de la fosfatidilcolina i de la fosfatidiletanolamina, que s'anomenen ceramidafosforilcolina i ceramidafosforiletanolamina. Els fosfoesfingolípids (també anomenats esfingomielines): Estan formats per un ceràmid unit mitjançant un enllaç beta glicosídic a un sucre (que pot ser monosacàrid o oligosacàrid). El ceràmid sol contenir àcids grassos de cadena molt llarga, com ara el lignocèric, el nervònic o el cerebrònic. Els monosacàrids que apareixen en aquests lípids són els següents: Glucosa Galactosa L–Fucosa N–acetilglicosamina N–acetilgalactosamina Àcid siàlic
S'han descrit fins a 130 varietats diferents i, moltes vegades, estan implicats en funcions de reconeixement en la superfície; com ara reconeixement d'antígens sanguinis, receptors de bacteris i virus, marcadors tumorals, etc.
Si el sucre és un monosacàrid, es tracta d'un cerebròsid. Els cerebròsids més abundants contenen glucosa o galactosa. Si el ceràmid està unit a un oligosacàrid (entre 5 i 7 unitats) el compost resultant és un globòsid. Si l'oligosacàrid conté àcid siàlic, el glicoesfingolípid resultant rep el nom de gangliòsid.
Esteroides Els esteroides són derivats del nucli de l'esterà, el qual es compon de carboni i hidrogen formant un quatre anells fusionats, tres hexagonals i un pentagonal. Es caracteritza per tenir 17 àtoms de carboni. Dins d'aquest gran grup cal destacar el colesterol i els àcids biliars.
Síntesi Depenent de quina classe de lípid amfipàtic sigui aquest es sintetitzarà d'una forma o d'una altra. Hi ha lípids amfipàtics saponificables (amb àcids grassos) o insaponificables (sense àcids grassos).
Lípids amfipàtics saponificables Són aquells que poden dur a terme una reacció de saponificació, és a dir, aquells que s'han format a partir de la reacció d'un àcid gras amb un alcohol i que poden convertir-se en una sal d'àcid gras o sabó. acilacilglicerols: es formen per l'esterificació d'un glicerol amb un, dos o tres àcids grassos (mono/di/triacilacilglicerols respectivament). glicerolípids: glicoglicerolípids: dos àcids grassos s'uneixen amb un enllaç èster al carboni 1 i 2 d'un glicerol, al tercer carboni d'aquest s'hi uneix, mitjançant un enllaç glicosídic, un sucre que pot estar o no modificat. fosfoglicerolípids: dos àcids grassos, normalment un saturat i un insaturat, s'uneixen respectivament amb un enllaç èster al primer i al segon carboni del glicerol i el tercer carboni d'aquest s'uneix amb un enllaç fosfodièster un grup fosfat. El grup fosfat pot unir-se, a la vegada, a altres molècules donant lloc a diferents compostos. (a vegades podem trobar que un dels àcids grassos està unit al glicerol amb un enllaç èter) esfingolípids: glicoesfingolípids: un àcid gras s'uneix al carboni 2 d'una esfingosina (aminoalcohol) amb un enllaç amida i al carboni 1 d'aquest s'uneix un sucre amb un enllaç glicosídic. fosfoesfingolípids: igual que en els glicoesfingolípids un àcid gras s'uneix a una esfingosina pel seu segon carboni mitjançant un enllaç amida, però en comptes d'unir-se un sucre s'uneix un grup fosfat al carboni 1 amb un enllaç fosfodièster.
Enllaços enllaç èster: el grup carboxil de l'àcid gras reacciona amb el grup hidroxil de l'alcohol donant lloc a un èster i una molècula d'aigua. -COOH + -CH₂OH → -CO-O-C- + H₂O Enllaç fosfodièster: el grup hidroxil d'un alcohol s'uneix al grup hidroxil (normalment ionitzat → O-) del grup fosfat donant lloc a un èster entre l'alcohol i el fosfat i a una molècula d'aigua. S'anomena fosfodiester perquè sovint un dels altres grups hidroxil del fosfat està unit a una altra molècula (R) mitjançant un enllaç èster. -CH₂OH + HO-POO--O-R → -CH₂-O-POO--O-R + H₂O Enllaç glicosídic: el grup hidroxil de l'alcohol s'uneix al grup hidroxil del sucre de forma que les dues molècules queden unides per un oxigen i es desprèn una molècula d'aigua. -CH₂OH + HOC- → -CH₂-O-C- + H₂O Enllaç amida: el grup NH₂ (amino) de l'esfingosina s'uneix al grup carboxil de l'àcid gras donant lloc a una amida i a una molècula d'aigua. -CHNH₂ + HOOC- → -CHNH-OC + H₂O reacció de saponificació: l'àcid gras reacciona amb una base forta (NaOH o KOH) donant lloc a una sal d'àcid gras o sabó i a una molècula d'aigua. -COOH + X-OH → -COOX + H₂O
Lípids amfipàtics no saponificables Són aquells que no poden dur a terme una reacció de saponificació perquè no contenen àcids grassos. Com que la naturalesa dels lípids amfipàtics no saponificables és molt diversa explicarem la síntesi d'aquells més importants que són els que formen part dels esteroides, com el colesterol i els àcids biliars. colesterol: miniatura|Colesterol S'uneixen tres molècules d'acetil-CoA formant 3-hidroxi-3-metilgutaril-CoA (HMG-CoA) L'HMG-CoA es converteix en mevalonat El mevalonat es transforma en isopentil pirofosfat, molècula basada en l'isoprè, perdent CO₂ S'uneixen sis isopetils pirofosfats donant lloc a escualè L'escualè es ciclitza formant lanosterol El lanosterol, després de diverses transformacions (pèrdua de tres grups metil, desplaçament d'un doble enllaç i reducció d'un doble enllaç), es converteix en colesterol àcids biliars: es sintetitzen a partir del colesterol La seva síntesi comença amb la hidroxilació del colesterol a la posició 7 per un enzim Després de múltiples transformacions s'obtenen dos tipus d'àcids biliars, àcids primaris (àcid còlic i quenodeoxicòlic), aquests es poden conjugar amb altres àcids formant àcid glicocòlic i taurocòlic. Un cop aquests àcids són excretats, els bacteris anaeròbics del còlon els converteixen en la resta d'àcids biliars.
Propietats físiques dels lípids amfipàtics