I lipidi funzionano come componenti strutturali delle membrane cellulari, oltre a fungere da serbatoi di energia e molecole di segnalazione. Sono quindi cruciali per tutti gli organismi viventi. Le tre classi di lipidi biologicamente importanti sono i trigliceridi, i fosfolipidi e gli steroidi.

Caratteristiche non polari e idrofobiche dei lipidi

I lipidi sono un gruppo strutturalmente e funzionalmente diversificato di idrocarburi, composti costituiti da atomi di carbonio e idrogeno. I legami carbonio-carbonio e carbonio-idrogeno sono apolari, il che significa che gli elettroni tra gli atomi sono condivisi equamente. Questi legami non polari conferiscono ai lipidi una caratteristica generale non polare. Inoltre, i lipidi sono di natura idrofobica o "odiano l'acqua". Ciò significa che non formano legami idrogeno con le molecole d'acqua, rendendole quasi insolubili in acqua ma solubili in solventi organici, come il cloroformio o il benzene.

Trigliceridi: un triestere di acidi grassi e glicerolo

La spina dorsale degli idrocarburi dei trigliceridi ha una molecola di glicerolo con tre gruppi ossidrilici (-OH), ciascuno legato a una catena di acidi grassi. Un acido grasso è una lunga catena idrocarburica con un gruppo carbossilico (–COOH) a un'estremità. Il gruppo carbossilico dell'acido grasso e il gruppo ossidrile del glicerolo formano un legame stabile con il rilascio di una molecola d'acqua. La molecola risultante è chiamata estere (–COOR). Pertanto, un trigliceride è un triestere di glicerolo e tre acidi grassi. I tre acidi grassi costituenti possono essere identici o diversi e di solito sono lunghi 12-18 atomi di carbonio. Sono saturi o insaturi a seconda della presenza o dell'assenza di doppi legami nelle catene idrocarburiche.

I fosfolipidi sono parte integrante delle membrane cellulari

I fosfolipidi sono fondamentali per la cellula in quanto costituiscono i principali costituenti delle membrane cellulari. Sono strutturalmente simili ai trigliceridi, ma contengono solo due acidi grassi, saturi o insaturi, legati a una moeità di glicerolo. Il terzo gruppo ossidrile del glicerolo è legato a un gruppo fosfato caricato negativamente.

L'aggiunta di un altro gruppo funzionale, come molecole polari più piccole come la colina o un residuo di serina, al gruppo fosfato si traduce in diverse proprietà chimiche dei fosfolipidi.

I fosfolipidi sono molecole anfipatiche, il che significa che hanno parti idrofobe e altre idrofile o "amanti dell'acqua". Quando i fosfolipidi vengono aggiunti all'acqua, formano spontaneamente un doppio strato, un film sottile spesso due molecole di fosfolipidi. Questa auto-organizzazione avviene perché le teste polari sono attratte dall'acqua, mentre gli acidi grassi idrofobici sono sepolti al centro dello strato per eludere il contatto con l'acqua. Questo doppio strato fosfolipidico forma la membrana cellulare in tutti gli organismi viventi. Compartimenta i fluidi all'interno e all'esterno della cellula. Incorporati nel doppio strato ci sono proteine e steroidi, un'altra classe di lipidi. Ulteriori doppi strati fosfolipidici possono compartimentalizzare ulteriormente l'interno della cellula eucariotica, ad esempio il lisosoma e il reticolo endoplasmatico.

Gli steroidi sono costituiti da una struttura a quattro anelli

Gli steroidi sono un'altra classe biologicamente importante di lipidi composta da quattro anelli di carbonio. Variano tra loro in base ai gruppi chimici attaccati agli anelli di carbonio. Sebbene gli steroidi siano strutturalmente diversi dai trigliceridi e dai fosfolipidi, sono anche idrofobici e insolubili in acqua. Alterano la fluidità della membrana cellulare e funzionano anche come molecole di segnalazione all'interno della cellula. Il colesterolo è lo steroide più comune ed è sintetizzato nel fegato. È presente nella membrana cellulare e funge da precursore degli ormoni sessuali negli animali.