Lipide

Certains lipides communs. Au sommet se trouve l'acide oléique et le cholestérol. Au milieu se trouve une triglycéride composé de oléoyl, stéaroyle, et chaînes palmitoyle fixés à un glycérol épine dorsale. En bas se trouve la commune des phospholipides phosphatidylcholine.

Les lipides sont largement définis comme ne importe quel liposoluble ( lipophile), d'origine naturelle molécule , tels que les graisses, les huiles, les cires, le cholestérol, des stérols, liposolubles les vitamines (telles que les vitamines A, D, E et K), monoglycérides, diglycérides, les phospholipides, et d'autres. Les principales fonctions biologiques de lipides comprennent le stockage de l'énergie, agissant en tant que composants structurels de les membranes cellulaires, et participant aussi important des molécules de signalisation.

Bien que le terme lipide est quelquefois utilisé comme synonyme de graisses, graisses sont un sous-groupe de lipides appelé triglycérides et ne doivent pas être confondus avec le terme acide gras . Les lipides englobent également des molécules telles que des acides gras et leurs dérivés (y compris tri-, di-, et les monoglycérides et les phospholipides), ainsi que d'autres contenant stérol métabolites tels que le cholestérol. Le test d'émulsion brute est une méthode pour déterminer la présence ou l'absence de lipides dans un échantillon donné.

Les lipides sont un groupe hétérogène de composés qui ont de nombreuses fonctions biologiques clés, comme agissant en tant que composants structuraux des membranes cellulaires, servant de sources de stockage d'énergie et en participant à des voies de signalisation. Les lipides peuvent être largement définis comme hydrophobe ou petites molécules amphiphiles qui proviennent entièrement ou en partie à partir de deux types distincts de sous-unités biochimiques ou "blocs de construction": cétoacyl et groupes isoprène. Grâce à cette approche, les lipides peuvent être divisés en huit catégories: acyles gras, glycérolipides, glycérophospholipides, des sphingolipides, saccharolipids et polycétides (dérivé de condensation de sous-unités de cétoacyl); et les lipides de stérols et les lipides prénol (dérivés de la condensation de sous-unités d'isoprène).

Catégories de lipides

Voici quelques exemples de lipides provenant de diverses catégories.

• acyles gras (y compris les acides gras ) sont un groupe divers de molécules synthétisées par allongement de chaîne d'un l'acétyl-CoA avec apprêt malonyl-CoA ou groupes méthylmalonyl-CoA. La structure d'acyle gras représente le principal élément constitutif de lipide de lipides complexes et donc est l'une des catégories les plus fondamentaux de lipides biologiques. La chaîne carbonée peut être saturée ou insaturée, et peut être attaché à des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène, les halogènes, l'azote et le soufre. Des exemples de groupes acyle gras biologiquement intéressants sont le eicosanoïdes, qui sont à leur tour dérivés de l'acide arachidonique qui comprennent prostaglandines, leucotriènes, et thromboxanes. Les autres grandes classes de lipides dans la catégorie acyle gras sont les esters d'acides gras et d'amides gras. Les esters gras sont des intermédiaires biochimiques importantes telles que esters de cire, acyle gras thioester coenzyme A, dérivés de dérivés ACP thioester acyle gras et carnitines acyle gras. Les amides gras comprennent les éthanolamines N-acylés tels que anandamide.

• Glycérolipides sont composées principalement de glycerols mono-, di- et tri-substitué, les plus connus étant les esters d'acides gras et de glycérol (triacylglycérols), aussi connu comme triglycérides. ceux-ci comprennent la plus grande partie de la graisse de stockage dans les tissus animaux. D'autres sous-classes sont représentées par glycosylglycerols, qui sont caractérisés par la présence d'un ou plusieurs résidus sucre fixés au glycérol par une liaison glycosidique. Des exemples de structures de ce type sont les digalactosyldiacylglycérols trouvés dans les membranes de plantes et séminolipide de spermatozoïdes de mammifère.

• Glycérophospholipides, également appelés des phospholipides, sont omniprésents dans la nature et sont des composantes clés de la bicouche lipidique des cellules, ainsi que d'être impliquée dans le métabolisme et la signalisation. Glycérophospholipides peuvent être subdivisées en classes distinctes, en fonction de la nature du groupe de tête polaire dans la position sn -3 du squelette du glycérol dans les eucaryotes et les eubactéries ou la position de sn -1 dans le cas d'archaebactéries. Des exemples de glycérophospholipides trouvent dans les membranes biologiques sont la phosphatidylcholine (également connu sous le nom PC ou GPCho, et lécithine), la phosphatidyléthanolamine (PE ou GPEtn) et la phosphatidylsérine (PS ou GPSer). En plus de servir comme une composante principale des membranes cellulaires et des sites de liaison pour les protéines intra- et intercellulaires, certains glycérophospholipides dans des cellules eucaryotes, tels que phosphatidylinositols et acides phosphatidiques sont des précurseurs de, ou sont eux-mêmes, des seconds messagers membranaires dérivés. Typiquement, une ou les deux de ces groupes hydroxyles sont acylés avec des acides gras à longue chaîne, mais il ya aussi des alkyl-liés et 1Z-alcényle-lié (plasmalogène) glycérophospholipides, ainsi que dialkyléther variantes dans des procaryotes.

• Les sphingolipides sont une famille complexe de composés qui partagent une caractéristique structurale commune, un squelette de base sphingoïde qui est synthétisée de novo à partir de la sérine et une longue chaîne acyle gras-CoA, puis converties en céramides, phosphosphingolipids, les glycosphingolipides et d'autres espèces. La base sphingoïde majeur de mammifères est communément appelée sphingosine. Les céramides (bases N-acyl-sphingoïde) sont une sous-classe majeure de dérivés de base sphingoïde avec un acide gras amidé. Les acides gras sont généralement saturés ou mono-insaturé avec des longueurs de chaîne de 14 à 26 atomes de carbone. Les principaux phosphosphingolipids de mammifères sont sphingomyélines (de phosphocholines de céramide), alors que les insectes et les champignons contiennent phosphoéthanolamines principalement céramide ont phytoceramidephosphoinositols et mannose contenant des groupes de tête. Glycosphingolipides sont une famille diverse de molécules composées d'un ou plusieurs résidus de sucre liés par une liaison glycosidique à la base sphingoïde. Des exemples en sont les glycosphingolipides simples et complexes tels que cérébrosides et gangliosides.

• Des lipides, tels que les stérols le cholestérol et ses dérivés sont une composante importante des lipides membranaires, ainsi que les glycérophospholipides et les sphingomyélines. Le stéroïdes, qui contiennent également la même structure de base de quatre cycle fusionné, ont des rôles différents biologiques comme les hormones et les molécules de signalisation. Les Steroides C18 comprennent le famille des œstrogènes, tandis que les stéroïdes C19 comprennent le androgènes tels que testostérone et androstérone. La sous-classe comprend les progestagènes C21 ainsi que le glucocorticoïdes et minéralocorticoïdes. Les sécostéroïdes, comprenant diverses formes de la vitamine D , sont caractérisées par un clivage de l'anneau B de la structure de base. D'autres exemples de stérols sont le les acides biliaires et leurs conjugués, chez les mammifères, qui sont oxydés dérivés de cholestérol et sont synthétisées dans le foie.

Figure 2: Structure des Kdo _deux résidus -Lipid A. de glucosamine saccharolipid en bleu, les résidus Kdo en rouge, chaînes acyle dans les groupes noirs et de phosphate en vert.

• Prénol lipides sont synthétisés à partir des précurseurs de la 5-carbone isopentényle diphosphate et diphosphate diméthylallyle qui sont produites principalement par le acide mévalonique (MVA) voie. Les isoprénoïdes simples (alcools linéaires, des diphosphates, etc.) sont formés par l'addition successive d'unités C5, et sont classés selon le nombre de ceux-ci unités de terpène. Structures contenant plus de 40 atomes de carbone sont connus comme polyterpènes. Les caroténoïdes sont importants isoprénoïdes simples qui fonctionnent comme anti-oxydants et en tant que précurseurs de vitamine A. Une autre classe importante de molécules biologiquement est illustrée par les quinones et les hydroquinones, qui contiennent une queue isoprénoïde attaché à un noyau quinonoïde d'origine non isoprénoïde. La vitamine E et la vitamine K , ainsi que les ubiquinones, sont des exemples de cette classe. Les bactéries synthétisent polyprénols (appelés bactoprenols) dans lequel l'unité isoprénoïde terminal connecté à oxygène reste insaturé, alors que dans les animaux polyprénols (dolichols) l'isoprénoïde borne est réduite.

• Saccharolipids décrivent des composés dans lesquels les acides gras sont liés directement à un squelette de sucre, formant des structures qui sont compatibles avec les bicouches membranaires. Dans les saccharolipids, à des succédanés du sucre pour le squelette du glycérol qui est présent dans glycérolipides et des glycérophospholipides. Les saccharolipids plus familiers sont les acylés précurseurs de glucosamine du composant lipide A de la lipopolysaccharides de bactéries Gram-négatives. Typiques des molécules de lipide A sont des disaccharides de la glucosamine, qui sont en dérivé avec un maximum de sept chaînes acyles gras. Le lipopolysaccharide minimale requise pour la croissance dans E. coli est Kdo -Lipid ₂ A, un disaccharide hexa-acylé de glucosamine qui est glycosylée avec deux acide 3-désoxy-D-manno-octulosonique (Kdo) des résidus.

• Les polycétides sont synthétisés par polymérisation de acétyle et propionyle sous-unités par des enzymes classiques ainsi que des enzymes et multimodulaires itératifs qui partagent des caractéristiques mécaniques avec les synthases d'acides gras. Ils comprennent un très grand nombre de métabolites secondaires et les produits naturels d'origine animale, végétale, bactérienne, fongique et de sources marines, et ont une grande diversité structurelle. Beaucoup polycétides sont des molécules cycliques dont les squelettes sont souvent en outre modifiée par glycosylation, une méthylation, une hydroxylation, l'oxydation, et / ou d'autres processus. De nombreux antimicrobiens couramment utilisés, anti-parasitaires, anti-cancer et des agents ou des dérivés de polycétides sont des polykétides, tels que érythromycines, tétracyclines, avermectines, et anti-tumorale épothilones.

Fonctions biologiques

Membranes

Le glycérophospholipides sont la principale composante structurelle de des membranes biologiques, telles que le cellulaire la membrane plasmique et les membranes intracellulaires de organelles. Dans les cellules animales de la membrane plasmique sépare physiquement les composants intracellulaires à partir de l'environnement extracellulaire. Toutes les cellules eucaryotes sont compartimentés en organites liés à la membrane qui effectuent différentes fonctions. Ces glycérophospholipides sont des molécules amphipathiques qui contiennent un noyau de glycérol lié à deux gras "queues" dérivés de l'acide par ester ou, plus rarement, éther liens et à un groupe de "tête" par un liaison ester phosphate. Bien glycérophospholipides sont le composant principal des membranes biologiques, d'autres composants non lipidiques, tels que le glycéride et la sphingomyéline stérols (principalement cholestérol dans les membranes cellulaires animales) sont également présents dans les membranes biologiques. Chez les plantes et les algues, les galactosyldiacylglycerols et sulfoquinovosyldiacylglycerol, qui manquent un groupe phosphate, sont des composants importants des membranes des chloroplastes et des organites associés et sont les plus abondants dans les lipides des tissus photosynthétiques, y compris ceux des plantes supérieures, les algues et certaines bactéries.

L'auto-organisation des phospholipides: une sphérique liposome, un et une micelle bicouche lipidique.

Une membrane biologique est une forme de bicouche lipidique, ainsi qu'un liposome. La formation de bicouches lipidiques est un processus énergétiquement préféré lorsque la glycérophospholipides sont décrits ci-dessus dans un environnement aqueux. Dans un système aqueux, les têtes polaires des lipides orienter vers l'environnement polaire, aqueuse, tandis que les queues hydrophobes minimiser leur contact avec l'eau. Les queues lipophiles de lipides (U) ont tendance à se regrouper, former un bicouche lipidique (1) ou un micelle (2). Autres agrégations sont également observées et font partie du polymorphisme amphiphile (lipides) comportement. Les têtes polaires (P) face à l'environnement aqueux, courbant loin de l'eau. Comportement de phase est un domaine complexe au sein de la biophysique et fait l'objet de la recherche universitaire en cours. Les micelles et forment des bicouches dans le milieu polaire par un procédé connu sous le nom effet hydrophobe. Lorsque la dissolution d'une substance lipophile ou amphiphile dans un milieu polaire, les molécules polaires (ce est à dire de l'eau dans une solution aqueuse) deviennent plus ordonné autour de la substance lipophile dissous, étant donné que les molécules polaires ne peuvent pas former les liaisons hydrogène dans les zones lipophiles de la amphiphile. Ainsi, dans un environnement aqueux des molécules d'eau forment un commandées " clathrate "cage autour de la molécule lipophile dissous.

Le stockage et le métabolisme de l'énergie

Triglycérides, stockées dans le tissu adipeux, sont une forme majeure de stockage d'énergie chez les animaux. Les animaux utilisent triglycérides de stockage d'énergie en raison de son contenu calorique élevé (9 kcal / g), tandis que les plantes qui ne nécessitent pas d'énergie pour le mouvement, peut permettre de stocker de la nourriture pour l'énergie sous une forme moins compact, mais plus facilement accessibles, tels que l'amidon (glucide). Les triglycérides et des phospholipides sont décomposés en acides gras libres par l'action des lipases. Bêta-oxydation est le processus par lequel les acides gras, sous la forme de molécules d'acyl-CoA, sont décomposés dans les mitochondries et / ou dans les peroxysomes pour générer l'acétyl-CoA. L'acétyl-CoA est ensuite finalement convertie en ATP , CO2 et H2O en utilisant le cycle de l'acide citrique et le chaîne de transport d'électrons. A l'inverse, la biosynthèse des acides gras ( La lipogenèse) a lieu dans le cytoplasme, en utilisant l'acétyl-CoA (dérivé de glucides, des acides aminés ou des acides gras) comme précurseur. Les acides gras peuvent être ensuite convertis en des triacylglycérols qui sont emballés dans lipoprotéines (VLDL) et sécrétée par le foie.

Signalisation

Au cours des dernières années, la preuve a émergé montrant que la signalisation lipidique est une partie essentielle de la la signalisation cellulaire. Signalisation lipidique peut se produire via l'activation de GPCR ou de récepteurs nucléaires, et des membres de plusieurs catégories différentes de lipides ont été identifiés comme des molécules de signalisation et des messagers cellulaires. Il se agit notamment la sphingosine-1-phosphate, un sphingolipide céramide dérivé de la molécule qui est un messager puissant impliqué dans la régulation de la mobilisation du calcium, la croissance cellulaire, l'apoptose; diacylglycérol (DAG) et le les phosphates de phosphatidylinositol (PIP), impliqués dans l'activation de calcium à médiation par des la protéine kinase C; la prostaglandines, l'acide arachidonique -derived acides gras impliqués dans l'inflammation et l'immunité; des hormones stéroïdiennes telles que oestrogène, testostérone et le cortisol, qui modulent une multitude de fonctions telles que la reproduction, le métabolisme et la pression artérielle; et les oxystérols, tels que 25-hydroxy-cholestérol qui sont Récepteur hépatique X (LXR) des agonistes.

Autres fonctions

Les vitamines "liposolubles" (A, D, E et K), qui sont des lipides à base d'isoprène sont des nutriments essentiels stockées dans les tissus hépatiques et adipeux. Celles-ci ont un large éventail de fonctions discuté ailleurs. Acyl-carnitines sont impliqués dans le transport et le métabolisme des acides gras dans et hors de la mitochondrie, où ils subissent une oxydation en bêta. Polyprénols et leurs dérivés phosphorylés jouent également des rôles importants de transport, dans ce cas, le transport des oligosaccharides à travers les membranes. Polyprénol phosphate sucres et les sucres polyprénol de diphosphate de fonction dans les réactions de glycosylation extra-cytoplasmiques, dans la biosynthèse de polysaccharide extracellulaire (par exemple polymérisation de peptidoglycane dans des bactéries), et la protéine eucaryote de N-glycosylation. Cardiolipines sont une sous-classe de glycérophospholipides contenant quatre chaînes acyle et trois groupements glycérol qui sont particulièrement abondants dans la membrane mitochondriale interne. Ils sont soupçonnés d'activer les enzymes impliquées dans la phosphorylation oxydative.

Nutrition et santé

Les lipides jouent des rôles divers et importants dans la nutrition et la santé. Beaucoup de lipides sont absolument essentiels à la vie. Cependant, il est également important que la sensibilisation des niveaux anormaux de certains lipides, en particulier le cholestérol (hypercholestérolémie) et en acides gras trans, sont facteurs de risque de les maladies cardiaques, entre autres.

Les humains ont une exigence de certains acides gras essentiels, tels que acide linoléique (un acide gras oméga-6) et acide alpha-linolénique (un acide gras oméga-3) dans l'alimentation car ils ne peuvent être synthétisés à partir de précurseurs simples dans l'alimentation. Ces deux acides gras sont des acides gras polyinsaturés de 18 carbone différant par le nombre et la position des doubles liaisons. La plupart des huiles végétales riches en acide linoléique (carthame, de tournesol, de maïs et huiles). L'acide alpha-linolénique se trouve dans les feuilles vertes des plantes, et dans certaines graines, les noix et les légumineuses (lin, de canola, de noix et de soja). Les huiles de poisson sont particulièrement riches dans la longue chaîne des acides gras oméga-6 l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA). La plupart des lipides présents dans les aliments est sous la forme de triglycérides, de cholestérol et de phospholipides.

La plupart des acides gras saturés (en triacylglycérols) dans l'alimentation sont incorporées dans les magasins de tissu adipeux, parce que l'absence de doubles liaisons permet un rendement énergétique plus élevé par de carbone que l'on obtient à partir de l'oxydation des acides gras insaturés. Les acides gras à chaîne plus longue sont incorporés dans les membranes cellulaires comme les phospholipides, quel que soit le degré de saturation. Étant donné que les acides gras alimentaires sont échangés avec des acides gras de la membrane, la composition de graisses alimentaires se reflète dans la composition lipidique de la membrane. Ainsi, les acides gras alimentaires peuvent influer sur la fonction cellulaire par leurs effets sur les propriétés de la membrane. Les graisses alimentaires fournit un apport énergétique moyenne qui est environ deux fois celle de glucide ou une protéine. Une quantité minimale de graisse alimentaire est nécessaire pour faciliter l'absorption des vitamines liposolubles (A, D, E et K) et les caroténoïdes. Une quantité minimale de graisse du corps est également nécessaire de prévoir une isolation qui empêche la perte de chaleur et protège les organes vitaux de choc dû aux activités ordinaires.

Un apport élevé en matières grasses contribue à un risque accru d'obésité, le diabète et l'athérosclérose. L'athérosclérose est la principale cause de maladies coronariennes et cardiovasculaires et est la principale raison de l'accumulation de plaque sur les parois internes des artères. La plaque est constituée de faibles lipoprotéines riches en cholestérol de densité (LDL), les macrophages, les cellules musculaires lisses, les plaquettes et d'autres substances. En Amérique du Nord et la plupart des autres pays occidentaux, l'athérosclérose est la principale cause de maladie et de décès, doublant presque le nombre de décès par cancers. Malgré les progrès médicaux importants, maladie coronarienne et d'AVC athérosclérose sont responsables de plus de décès que toutes les autres causes combined.A quantité substantielle de preuves scientifiques soutient l'impact des acides gras alimentaires sur la santé cardiovasculaire. Les graisses saturées ont une hypercholestérolémie profonde (des niveaux de cholestérol dans le sang d'augmentation) vigueur et ont tendance à augmenter LDL de plasma. On les trouve principalement dans les produits animaux (beurre, fromage et viande), mais l'huile de noix de coco et l'huile de palme sont des sources végétales communes. Consommation de graisses mono-insaturés dans les huiles comme l'huile d'olive est considéré comme préférable à la consommation d'acides gras polyinsaturés dans les huiles comme l'huile de maïs parce que les acides gras monoinsaturés ne paraissent pas le moindre taux de cholestérol à haute densité des lipoprotéines (HDL). Garder le cholestérol dans la gamme normale permet non seulement de prévenir les crises cardiaques et accidents vasculaires cérébraux, mais peuvent également empêcher la progression de l'athérosclérose. " Les statines »sont une classe de médicaments qui abaisse le niveau de cholestérol dans le sang en inhibant l'enzyme HMG-CoA réductase. Ce est une enzyme clé impliquée dans la biosynthèse du cholestérol dans le foie.