Lipidi: classificazione e funzioni

I lipidi non si definiscono per una struttura comune, ma per una proprietà: sono scarsamente solubili in acqua e ben solubili nei solventi apolari. Sotto questa etichetta convivono molecole molto diverse — gli acidi grassi, i grassi di riserva, i costituenti delle membrane, gli ormoni steroidei — legate dal carattere idrofobico. Conoscerne le classi spiega perché l’olio è liquido e il burro solido, e perché i grassi trans fanno male.

Vediamo che cosa sono gli acidi grassi e perché saturi e insaturi si comportano diversamente, poi le grandi classi: trigliceridi, fosfolipidi e steroidi, con le rispettive funzioni.

Gli acidi grassi: il mattone

Un acido grasso è un acido carbossilico con una lunga coda idrocarburica. In natura prevalgono quelli con 16 o 18 atomi di carbonio e, quasi sempre, con un numero pari di atomi (perché vengono costruiti unendo unità a due carboni). La distinzione cruciale è tra acidi grassi saturi, privi di doppi legami, e insaturi, che ne contengono uno o più. Sembra un dettaglio, ma cambia tutto il comportamento fisico della molecola.

Il motivo è geometrico. Una catena satura è flessibile e si distende dritta, così le molecole si impacchettano strette: alto punto di fusione, stato solido (i grassi animali). Un doppio legame in configurazione cis introduce invece una piega rigida nella catena: le molecole non riescono più ad allinearsi, l’impacchettamento è lasco, il punto di fusione si abbassa e la sostanza è liquida a temperatura ambiente (gli oli vegetali). Più doppi legami cis ci sono, più bassa è la temperatura di fusione e più fluido è il lipide: è il principio che regola anche la fluidità delle membrane.

Perché i grassi trans sono un problema

In natura i doppi legami degli acidi grassi sono quasi sempre in configurazione cis. I grassi trans nascono soprattutto da un processo industriale: l’idrogenazione parziale degli oli vegetali, usata per renderli più solidi e stabili (è così che si produce la margarina). L’idrogenazione elimina alcuni doppi legami, ma come effetto collaterale converte parte dei doppi legami cis rimanenti in doppi legami trans. Il guaio è che un doppio legame trans non piega la catena come fa il cis: la lascia quasi dritta, così il grasso trans si comporta fisicamente come un grasso saturo. È ormai assodato che un consumo elevato di grassi trans aumenta il colesterolo nel sangue e fa salire il rischio di malattie cardiovascolari, al punto che molti paesi ne hanno limitato o vietato l’uso e ne impongono la dichiarazione in etichetta.

I trigliceridi: la riserva di energia

I trigliceridi (o triacilgliceroli) sono la classe di lipidi più abbondante: tre acidi grassi esterificati a una molecola di glicerolo. Sono completamente apolari e insolubili in acqua, e per questo sono la forma ideale di riserva energetica: rispetto a carboidrati e proteine immagazzinano molta più energia per unità di massa, e si conservano in forma anidra (senza trascinare acqua, a differenza del glicogeno). Quando un grasso è solido a temperatura ambiente lo chiamiamo «grasso», quando è liquido «olio»: la differenza dipende solo da quanti acidi grassi insaturi contiene.

glicerolo + 3 acidi grassi → triacilglicerolo (trigliceride) + 3 H₂O

I fosfolipidi: le membrane

I glicerofosfolipidi (o fosfolipidi) sono i mattoni delle membrane biologiche. Anche loro partono dal glicerolo, ma con una differenza chiave: due posizioni portano acidi grassi (le code apolari), mentre la terza porta un gruppo fosfato legato a un piccolo gruppo polare (la testa). Il risultato è una molecola anfifilica: una testa che ama l’acqua e due code che la fuggono. Immerse in acqua, queste molecole si organizzano spontaneamente in un doppio strato, con le teste rivolte verso l’acqua e le code nascoste all’interno: è la struttura di base di ogni membrana cellulare.

Gli steroidi: quattro anelli fusi

Gli steroidi hanno una struttura completamente diversa dalle altre classi: quattro anelli fusi tra loro. Il più importante è il colesterolo, che porta un gruppo ossidrilico (per questo è anche detto sterolo) ed è un componente abbondante delle membrane animali. Il suo piccolo gruppo –OH lo rende debolmente anfifilico, mentre il rigido sistema ad anelli fusi lo rende molto più rigido degli altri lipidi di membrana: inserito tra i fosfolipidi, ne regola la fluidità. Dal colesterolo derivano inoltre molti ormoni steroidei. Una panoramica delle classi aiuta a vedere come molecole tanto diverse rientrino tutte nella stessa famiglia.

Si capisce allora perché i lipidi sfuggono a una definizione strutturale unica: l’unico vero filo conduttore è il loro carattere idrofobico, la scarsa affinità per l’acqua. È questa proprietà a renderli adatti tanto a immagazzinare energia in forma compatta quanto a costruire le barriere che delimitano le cellule e i loro compartimenti.

Le classi di lipidi a confronto

Le principali famiglie di lipidi, con la loro struttura essenziale e la funzione prevalente:

La tabella mostra l’enorme varietà strutturale tenuta insieme da una sola caratteristica fisica — l’affinità per i solventi apolari più che per l’acqua — che è ciò che, in fondo, definisce un lipide.

Domande frequenti

Che cosa sono i lipidi?

Sono un insieme eterogeneo di molecole accomunate non dalla struttura, ma da una proprietà: la scarsa solubilità in acqua e la buona solubilità nei solventi apolari (carattere idrofobico). Comprendono gli acidi grassi, i trigliceridi (grassi e oli), i fosfolipidi delle membrane e gli steroidi come il colesterolo.

Qual è la differenza tra acidi grassi saturi e insaturi?

Gli acidi grassi saturi non hanno doppi legami: la catena è dritta, si impacchetta bene ed è tipicamente solida (grassi animali). Gli insaturi hanno uno o più doppi legami, di solito in configurazione cis, che introducono pieghe: le molecole si impacchettano peggio, il punto di fusione si abbassa e tendono a essere liquide (oli vegetali).

Perché i grassi trans fanno male?

Perché un doppio legame trans, a differenza del cis, lascia la catena quasi dritta: il grasso trans si comporta fisicamente come un grasso saturo. Nasce soprattutto dall’idrogenazione parziale degli oli (produzione di margarina) e il suo consumo elevato innalza il colesterolo nel sangue e aumenta il rischio di malattie cardiovascolari. Per questo è spesso limitato per legge e dichiarato in etichetta.

Perché i fosfolipidi formano le membrane?

Perché sono molecole anfifiliche: hanno una testa polare che ama l’acqua e due code idrocarburiche che la fuggono. In ambiente acquoso si dispongono spontaneamente in un doppio strato, con le teste verso l’acqua e le code nascoste all’interno. Questo doppio strato è la struttura di base di tutte le membrane cellulari.

Che ruolo ha il colesterolo nelle membrane?

Il colesterolo è uno steroide a quattro anelli fusi, abbondante nelle membrane animali. Il suo piccolo gruppo ossidrilico lo rende debolmente anfifilico, mentre il rigido sistema ad anelli lo rende più rigido degli altri lipidi: inserito tra i fosfolipidi, ne modula la fluidità, contribuendo a mantenere la membrana stabile ma non troppo rigida.