Lipides

définition des lipides

Contrairement aux autres groupes de biomolécules, les lipides ne sont pas définis par la présence de caractéristiques structurelles Spécifiques. Les lipides sont des biomolécules insolubles, définies par un manque global de polarité nécessaire à la solubilité dans les solutions à base d’eau. Dans la culture populaire, les graisses sont synonymes de lipides, donnant aux lipides un rôle négatif dans l’alimentation et la santé. Cependant, les lipides jouent un rôle essentiel dans de nombreux processus cellulaires, y compris le stockage de l’énergie, le soutien structurel, la protection et la communication., Les groupes lipidiques courants comprennent les cires, les stéroïdes, les graisses et les phospholipides.

un type de monomère lipidique, un acide gras, est constitué d’un groupe carboxyle à l’extrémité d’un hydrocarbure linéaire contenant au moins quatre atomes de carbone. Parce que les chaînes hydrocarbonées sont non polaires, les acides gras à longues chaînes hydrocarbonées sont principalement hydrophobes (insolubles dans l’eau) bien qu’ils aient un groupe fonctionnel polaire. Contrairement à d’autres groupes de biomolécules, les monomères d’acides gras ne sont pas directement liés les uns aux autres dans les chaînes polymères., Les réactions de synthèse de déshydratation dans les lipides forment une liaison ester entre le groupe carboxyle d’un acide gras et le groupe hydroxyle d’un monomère d’alcool tel que le glycérol. Les structures monomères et polymères varient considérablement en fonction du type de lipide, et tous les groupes lipidiques ne contiennent pas d’acides gras.

acides Gras peuvent être saturés ou insaturés. Nous déterminons le niveau de saturation en identifiant les types de liaisons covalentes présentes dans la chaîne hydrocarbonée d’un acide gras., Avant d’examiner la chaîne hydrocarbonée d’un acide gras, identifiez d’abord la double liaison oxygène-carbone dans le groupe fonctionnel carboxyle, qui est présente dans tous les acides gras et n’affecte pas la saturation. Si toutes les liaisons carbone-carbone de la chaîne hydrocarbonée sont des liaisons covalentes simples, l’acide gras est saturé avec autant d’atomes d’hydrogène que possible. Par conséquent, l’acide gras est saturé. Lorsqu’une ou plusieurs doubles liaisons carbone-carbone sont présentes, l’acide gras n’est pas saturé d’atomes d’hydrogène et est appelé insaturé., Les atomes de carbone impliqués dans chaque double liaison sont liés à un atome d’hydrogène de moins que les atomes de carbone impliqués dans chaque liaison unique. C’est un État insaturé parce que changer une double liaison en une seule liaison augmenterait le nombre d’atomes d’hydrogène.

le degré de saturation de chaque acide gras dans une graisse ou un autre polymère lipidique affecte la structure et la fonction de cette biomolécule. En particulier, les acides gras saturés et insaturés ont des effets significatifs sur l’apparence des graisses alimentaires, le goût, la digestion et la santé humaine.,

comme beaucoup de biomolécules, les acides gras forment des isomères lorsqu’une double liaison est présente car la double liaison verrouille les atomes qui l’entourent dans une position fixe. Les isomères spécifiques présents dans un lipide particulier ont des effets significatifs sur la structure et la fonction du lipide dans les organismes vivants. Presque tous les organismes vivants synthétisent et incorporent des acides gras cis dans leurs lipides. Les acides gras Cis sont des isomères dans lesquels les chaînes carbonées continues à chaque extrémité de la double liaison font face à la même direction., Un isomère cis est plié ou” plié », empêchant les acides gras cis de s’emballer étroitement ensemble.

Les acides gras Trans sont des isomères souvent créés lors de la production alimentaire commerciale. Dans les acides gras trans, les chaînes carbonées continues font face à des directions opposées autour d’une double liaison. Les isomères Trans sont structurellement similaires aux acides gras saturés car la chaîne hydrocarbonée ne contient pas de « kink ». »Les acides gras saturés et trans se regroupent étroitement sous forme de monomères et lorsqu’ils sont présents dans les graisses.,

Cires are une classe de lipides qui contiennent deux monomères, un acide gras liés par une liaison ester à un alcool (un hydrocarbure contenant un groupe hydroxyle). La chaîne hydrocarbonée dans le monomère d’alcool des cires varie d’une chaîne linéaire courte à des structures de cycle de carbone complexes. Les cires fournissent des barrières protectrices pour empêcher la perte d’eau et protéger les cellules. Les cires protègent les graines et les nutriments à l’intérieur des fruits des plantes et enduisent la surface des feuilles des plantes, formant une cuticule pour éviter la perte d’eau., Les abeilles synthétisent des nids d’abeilles de cire d’abeille pour stocker la nourriture et protéger la progéniture. Les cires empêchent la déshydratation des surfaces corporelles de nombreux insectes et repoussent l’eau à la surface des plumes d’oiseaux et de certaines fourrures animales.

les stéroïdes sont une classe de lipides contenant quatre anneaux de carbone fusionnés (directement attachés). Bien que les stéroïdes puissent se lier aux acides gras, les molécules de stéroïdes ne contiennent pas de chaîne d’acides gras et le monomère d’une biomolécule de stéroïdes est difficile à définir., Les anneaux de stéroïdes contiennent généralement un ou quelques petits groupes fonctionnels, y compris les hydroxyles, les carbonyles ou les carboxyles. Le cholestérol et d’autres stéroïdes contenant un groupe hydroxyle sont appelés stérols. Le cholestérol et les stérols apparentés sont présents dans les membranes cellulaires animales et sont des précurseurs pour la synthèse de nombreux stéroïdes vitaux et d’autres dérivés de stérols.

de nombreux stéroïdes et leurs dérivés remplissent des fonctions cellulaires vitales. Les hormones stéroïdes telles que l’œstrogène et la testostérone contrôlent les processus de reproduction et le développement., Les sels biliaires et les vitamines liposolubles sont des lipides dérivés du cholestérol et des molécules lipidiques apparentées. Les scientifiques modifient les stéroïdes dans les laboratoires, synthétisant des médicaments qui agissent en imitant les composés naturels dans le corps humain. Les stéroïdes anabolisants, une classe spécifique de médicaments stéroïdes fabriqués artificiellement, stimulent la croissance musculaire et le développement accru des caractéristiques sexuelles secondaires., Chez les personnes atteintes de maladies métaboliques, les stéroïdes anabolisants peuvent améliorer la santé en rétablissant les signaux normaux, mais l’utilisation de stéroïdes anabolisants par des personnes en bonne santé peut être extrêmement nocive pour la fonction des organes internes.

les Groupes Fonctionnels de Lipides

Cette activité teste votre capacité à identifier les groupes fonctionnels de monomères trouvé dans les lipides.

Gras

Contrairement à la croyance populaire, pas toutes les graisses sont mauvaises. Les graisses jouent un rôle essentiel en tant que réserves d’énergie, isolation pour protéger les organes vitaux et Composants de nombreuses structures cellulaires., Contrairement aux plantes, les animaux utilisent les molécules de graisse comme réserves d’énergie à long terme, car la structure d’une molécule de graisse fournit plus d’énergie par liaison covalente que les glucides. Chez les animaux, où la mobilité est importante pour la survie, les graisses permettent de stocker plus d’énergie dans moins d’espace et de masse dans un corps.

les graisses sont une classe de lipides contenant deux types de monomères, les acides gras et le glycérol. Le glycérol est une biomolécule à trois carbones contenant trois groupes hydroxyles, un lié à chaque atome de carbone., La synthèse de déshydratation crée une liaison ester entre le groupe carboxyle des acides gras et un groupe hydroxyle dans le glycérol. La plupart des graisses sont des triglycérides, contenant un acide gras lié à chacun des trois groupes hydroxyles. Les monoglycérides et les diglycérides, contenant respectivement un ou deux acides gras, jouent un rôle cellulaire important, mais ne sont pas un composant important de la plupart des organismes vivants. Bien que de nombreuses graisses et acides gras soient synthétisés directement dans les cellules, certains acides gras doivent être obtenus par l’apport alimentaire de graisses et sont nécessaires au bon fonctionnement cellulaire.,

le comportement chimique d’une graisse dépend de la composition en acides gras, chaque brin pouvant varier en longueur de chaîne et en niveau de saturation. Les acides gras saturés sont assez linéaires et s’assemblent étroitement grâce à des interactions hydrophobes. Les triglycérides contenant trois acides gras saturés sont appelés graisses saturées. L’emballage étroit des graisses saturées favorise la stabilité et provoque la formation de graisses saturées à température ambiante.,

parce que les acides gras cis insaturés forment des structures pliées, l’emballage étroit des graisses insaturées est empêché lorsqu’un ou plusieurs acides gras cis sont présents dans le triglycéride. Les graisses insaturées ne s’emballent pas facilement dans une conformation stable et sont principalement liquides à température ambiante.

Les effets sur la santé des graisses alimentaires diffèrent en fonction du niveau de saturation des acides gras présents dans la graisse. Une graisse monoinsaturée contient au moins un acide gras avec une double liaison carbone-carbone. Plus d’un acide gras dans une graisse monoinsaturée peut contenir une seule liaison double., Cependant, si un acide gras individuel contient plus d’une double liaison, la graisse entière est définie comme polyinsaturée. De nombreuses graisses polyinsaturées contiennent plusieurs acides gras avec plus d’une double liaison.

les Plantes ont tendance à synthétiser et à stocker de l’énergie dans les graisses insaturées. Dans l’alimentation humaine, la plupart des aliments gras provenant de sources végétales sont liquides à température ambiante et sont appelées huiles. La plupart des animaux synthétisent et stockent de l’énergie dans les graisses saturées. Graisses alimentaires dérivés d’animaux sont généralement solides à température ambiante tels que le beurre et le saindoux., Contrairement aux graisses produites par la plupart des animaux, les graisses dérivées des poissons sont principalement insaturées.

des études scientifiques antérieures ont indiqué que les régimes riches en graisses animales augmentaient les risques pour la santé. En réponse, les fabricants d’aliments ont commencé à synthétiser et à vendre des graisses végétales modifiées appelées graisses hydrogénées qui partagent des caractéristiques de texture et de goût similaires aux graisses animales saturées. Les graisses hydrogénées sont créées en ajoutant chimiquement des atomes d’hydrogène dans les graisses insaturées jusqu’à ce qu’elles deviennent saturées., Au cours du processus, de nombreux acides gras saturent puis se convertissent spontanément en un État à double liaison, mais sous une forme trans-isomère au lieu d’une forme cis-isomère. Les graisses contenant des acides gras trans (gras trans) sont également créées par l’exposition à une chaleur extrême, par exemple lorsque les huiles sont surchauffées pendant la friture.

bien que quelques acides gras trans soient synthétisés dans les cellules vivantes, la plupart des acides gras insaturés naturels contiennent des doubles liaisons cis. Contrairement aux graisses cis, les graisses trans s’emballent étroitement ensemble, formant des solides à température ambiante., Parce que la structure des gras trans n’apparaît pas fréquemment dans la nature, les gras trans créés artificiellement sont difficiles à décomposer pour les humains. Des études scientifiques récentes ont démontré qu’une alimentation riche en transfats augmente le risque de maladie cardiaque et d’autres conséquences négatives sur la santé. Les médias populaires ont fait connaître le problème, et de nombreux fabricants ont réduit leur utilisation de graisses hydrogénées en réponse aux préoccupations de santé des consommateurs.

construire et casser les graisses

pouvez-vous identifier les réactifs et les produits de la synthèse et de l’hydrolyse des triglycérides?,

identifier les graisses alimentaires

utilisez cette activité pour vous entraîner à identifier le niveau de saturation des acides gras composant chaque produit alimentaire.

phospholipides

les cellules vivantes sont des unités de vie complexes qui reposent sur la structure unique des phospholipides. Les phospholipides forment une membrane lipidique autour de l’intérieur d’une cellule, protégeant la cellule en fournissant une barrière sélective qui régule le mouvement des molécules entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule., Comprendre la structure unique des biomolécules de phospholipides permet de comprendre comment les barrières phospholipides forment et protègent les cellules.

Contrairement à la plupart des lipides, les phospholipides sont partiellement solubles dans l’eau. Les monomères lipidiques contiennent généralement un ou plusieurs groupes fonctionnels polaires. Cependant, les réactions de synthèse de déshydratation placent les atomes électronégatifs à l’intérieur des liaisons ester, entourant les groupes polaires avec de grandes zones hydrophobes. La structure principalement hydrophobe rend la plupart des graisses insolubles dans l’eau., En revanche, les phospholipides contiennent une unité monomère spéciale, un groupe phosphate fortement polaire ou ionique qui ajoute de la solubilité à une extrémité du lipide.

les monomères de phospholipides comprennent deux acides gras et une molécule de glycérol dans une structure similaire aux diglycérides. Attaché au troisième hydroxyle du glycérol est un monomère unique contenant un groupe phosphate. L’acide gras segment, ou « queue” d’un phospholipide manque de polarité et est fortement hydrophobe., Le segment du groupe phosphate, ou” tête », est fortement hydrophile car il est ionique ou hautement polaire.

la présence d’une petite zone polaire ou chargée sur une grande molécule non polaire la rend partiellement soluble d’une manière unique. La tête hydrophile de la molécule associe et forme des liaisons hydrogène avec l’eau, tandis que la queue hydrophobe s’agrège avec des molécules hydrophobes, y compris d’autres queues de phospholipides. Les molécules avec cette structure divisée sont appelées amphipathiques (grec pour « sentiments pour les deux”).,

Le savon et d’autres tensioactifs partagent des structures chimiques similaires et présentent des propriétés amphipathiques dans l’eau, s’orientant vers des structures appelées micelles. Les Micelles sont sphériques avec les queues non polaires des tensioactifs agrégées au centre et les groupes de tête orientés pour faire face à la solution polaire.

La structure phospholipidique empêche la formation de micelles car les deux acides gras, dont l’un est généralement insaturé, empêchent l’agrégation en une sphère serrée., Au lieu de cela, les phospholipides forment des liposomes, dans lesquels les molécules de phospholipides forment une double couche, ou bicouche, dans une sphère beaucoup plus grande.

pour visualiser la différence entre les micelles et les liposomes, imaginez envelopper une courtepointe autour de vous. Avez-vous déjà acheté une courtepointe bon marché avec un rembourrage blanc rugueux comme surface inférieure? Cette courtepointe est comme une micelle. La surface extérieure est douce au toucher (= têtes solubles), tandis que la surface intérieure est rugueuse (= queues insolubles). Si vous enveloppez une courtepointe” micelle  » autour de vous, la surface intérieure est rugueuse et inconfortable., De même, l’eau est mal à l’aise avec les queues hydrophobes et évite le centre d’une micelle.

en revanche, une couette de haute qualité comprend une deuxième couche de matériau souple sur la surface interne, formant une bicouche avec un matériau de rembourrage rugueux (= queues insolubles) pris en sandwich entre deux surfaces souples (= têtes solubles). Cette courtepointe est comme un liposome. Si vous enveloppez une courtepointe” liposome  » autour de vous, les surfaces intérieure et extérieure sont molles (solubles). De même, l’eau s’associe à l’intérieur et à l’extérieur des liposomes.,

la membrane lipidique autour d’une cellule vivante est un liposome complexe. Les surfaces extérieures et intérieures de la membrane sont hydrophiles et peuvent s’associer à des solutions d’eau. Pris en sandwich entre ces surfaces polaires, les queues hydrophobes forment une barrière protectrice de sorte que les molécules grandes et polaires sont incapables de traverser la membrane facilement. Une membrane lipidique est perméable sélectivement, permettant à de petites molécules non polaires de traverser facilement la barrière hydrophobe tout en bloquant les molécules plus grandes et/ou polaires., Les membranes vivantes contiennent des protéines et des lipides supplémentaires qui ajoutent de la fonctionnalité. Par exemple, les canaux protéiques tels que les aquaporines fournissent des tunnels pour le transport de molécules spécifiques, tandis que d’autres protéines délivrent des messages à travers la membrane en initiant des changements structurels en réponse à des signaux externes.

des lipides supplémentaires tels que le cholestérol modifient la structure des membranes lipidiques en réponse aux conditions environnementales et pour accomplir des fonctions cellulaires spécialisées., Bien que le cholestérol soit étiqueté comme un” mauvais  » lipide par les médias populaires, le cholestérol est un composant naturel dans la plupart des membranes cellulaires animales. Le cholestérol stabilise les membranes phospholipidiques en interagissant avec les queues d’acides gras, améliorant la stabilité dans des conditions normales et augmentant la flexibilité à basse température. Le cholestérol interagit avec des phospholipides spéciaux appelés sphingolipides pour améliorer les fonctions des protéines membranaires, en particulier dans la communication de cellule à cellule.