Ce que vous apprendrez à faire: Illustrez différents types de lipides et associez leur structure à leur rôle dans les systèmes biologiques

Les graisses et les huiles sont probablement le type de lipides que vous connaissez le plus dans votre vie quotidienne. Le mot graisse évoque généralement une image négative dans nos esprits. Dans les régimes, il nous est conseillé de rester à l’écart des aliments gras. Cependant, notre corps a besoin de graisse pour survivre. Il existe également d’autres lipides essentiels à la vie humaine, notamment les phospholipides, les stéroïdes et les cires.

Bien qu’un excès de toute substance puisse poser problème, tous ces lipides jouent un rôle essentiel dans les êtres vivants.

Dans ce résultat, nous discuterons des lipides et du rôle qu’ils planifient dans notre corps.

Figure 1. Les lipides hydrophobes contenus dans la fourrure des mammifères aquatiques, comme cette loutre de rivière, les protègent des éléments. (crédit: Ken Bosma)

Les lipides comprennent un groupe diversifié de composés qui sont en grande partie de nature non polaire. En effet, ce sont des hydrocarbures qui comprennent principalement des liaisons carbone–carbone ou carbone–hydrogène non polaires. Les molécules non polaires sont hydrophobes (”craignant l’eau ») ou insolubles dans l’eau. Les lipides remplissent de nombreuses fonctions différentes dans une cellule. Les cellules stockent de l’énergie pour une utilisation à long terme sous forme de graisses. Les lipides isolent également les plantes et les animaux de l’environnement (figure 1). Par exemple, ils aident à garder les oiseaux et les mammifères aquatiques au sec lorsqu’ils forment une couche protectrice sur la fourrure ou les plumes en raison de leur nature hydrophobe hydrofuge. Les lipides sont également les éléments constitutifs de nombreuses hormones et constituent un constituant important de toutes les membranes cellulaires. Les lipides comprennent les graisses, les huiles, les cires, les phospholipides et les stéroïdes.

Graisses et huiles

Une molécule de graisse, telle qu’un triglycéride, se compose de deux composants principaux — le glycérol et les acides gras. Le glycérol est un composé organique à trois atomes de carbone, cinq atomes d’hydrogène et trois groupes hydroxyle (–OH). Les acides gras ont une longue chaîne d’hydrocarbures à laquelle un groupe carboxyle acide est attaché, d’où le nom « acide gras.”Le nombre de carbones dans l’acide gras peut varier de 4 à 36; les plus courants sont ceux contenant 12 à 18 carbones. Dans une molécule de graisse, un acide gras est attaché à chacun des trois atomes d’oxygène dans les groupes –OH de la molécule de glycérol avec une liaison covalente (figure 2).

Figure 2. Les lipides comprennent les graisses, telles que les triglycérides, qui sont constituées d’acides gras et de glycérol, de phospholipides et de stéroïdes.

Au cours de cette formation de liaison covalente, trois molécules d’eau sont libérées. Les trois acides gras contenus dans la graisse peuvent être similaires ou différents. Ces graisses sont également appelées triglycérides car elles contiennent trois acides gras. Certains acides gras ont des noms communs qui spécifient leur origine. Par exemple, l’acide palmitique, un acide gras saturé, est dérivé du palmier. L’acide arachidique est dérivé d’Arachis hypogaea, le nom scientifique des arachides.

Les acides gras peuvent être saturés ou insaturés. Dans une chaîne d’acides gras, s’il n’y a que des liaisons simples entre les carbones voisins dans la chaîne hydrocarbonée, l’acide gras est saturé. Les acides gras saturés sont saturés d’hydrogène; en d’autres termes, le nombre d’atomes d’hydrogène attachés au squelette carboné est maximisé.

Lorsque la chaîne hydrocarbonée contient une double liaison, l’acide gras est un acide gras insaturé.

La plupart des graisses insaturées sont liquides à température ambiante et sont appelées huiles. S’il y a une double liaison dans la molécule, elle est connue sous le nom de graisse monoinsaturée (par exemple, l’huile d’olive), et s’il y a plus d’une double liaison, elle est connue sous le nom de graisse polyinsaturée (par exemple, l’huile de canola).

Les graisses saturées ont tendance à être bien emballées et sont solides à température ambiante. Les graisses animales contenant de l’acide stéarique et de l’acide palmitique contenues dans la viande et les graisses contenant de l’acide butyrique contenues dans le beurre sont des exemples de graisses saturées. Les mammifères stockent les graisses dans des cellules spécialisées appelées adipocytes, où des globules de graisse occupent la majeure partie de la cellule. Chez les plantes, la graisse ou l’huile est stockée dans les graines et est utilisée comme source d’énergie pendant le développement embryonnaire.

Les graisses ou huiles insaturées sont généralement d’origine végétale et contiennent des acides gras insaturés. La double liaison provoque une courbure ou un « pli” qui empêche les acides gras de se tasser étroitement, les maintenant liquides à température ambiante. L’huile d’olive, l’huile de maïs, l’huile de canola et l’huile de foie de morue sont des exemples de graisses insaturées. Les graisses insaturées aident à améliorer le taux de cholestérol sanguin, tandis que les graisses saturées contribuent à la formation de plaque dans les artères, ce qui augmente le risque de crise cardiaque.

La margarine, certains types de beurre d’arachide et le shortening sont des exemples de gras trans hydrogénés artificiellement. Des études récentes ont montré qu’une augmentation des gras trans dans l’alimentation humaine peut entraîner une augmentation des taux de lipoprotéines de basse densité (LDL), ou « mauvais” cholestérol, ce qui, à son tour, peut entraîner un dépôt de plaque dans les artères, entraînant une maladie cardiaque. De nombreux restaurants de restauration rapide ont récemment éliminé l’utilisation de gras trans, et les étiquettes des aliments américains sont désormais tenues d’indiquer leur teneur en gras trans.Dans l’industrie alimentaire, les huiles sont artificiellement hydrogénées pour les rendre semi-solides, ce qui réduit la détérioration et augmente la durée de conservation. En termes simples, l’hydrogène gazeux est bouillonné à travers les huiles pour les solidifier. Au cours de ce processus d’hydrogénation, les doubles liaisons de la conformation cis dans la chaîne hydrocarbonée peuvent être converties en doubles liaisons dans la conformation trans. Cela forme un gras trans à partir d’un gras cis. L’orientation des doubles liaisons affecte les propriétés chimiques de la graisse (Figure 3).

Figure 3. Au cours du processus d’hydrogénation, l’orientation autour des doubles liaisons est modifiée, ce qui fait un gras trans à partir d’un gras cis. Cela modifie les propriétés chimiques de la molécule.

Les acides gras essentiels sont des acides gras nécessaires mais non synthétisés par le corps humain. Par conséquent, ils doivent être complétés par le régime alimentaire. Les acides gras oméga-3 entrent dans cette catégorie et sont l’un des deux seuls acides gras essentiels connus pour l’homme (l’autre étant les acides gras oméga-6). Ils sont un type de graisse polyinsaturée et sont appelés acides gras oméga-3 car le troisième carbone de l’extrémité de l’acide gras participe à une double liaison.

Le saumon, la truite et le thon sont de bonnes sources d’acides gras oméga-3. Les acides gras oméga-3 sont importants dans le fonctionnement du cerveau ainsi que dans la croissance et le développement normaux. Ils peuvent également prévenir les maladies cardiaques et réduire le risque de cancer.

Comme les glucides, les graisses ont reçu beaucoup de mauvaise publicité. Il est vrai que manger un excès d’aliments frits et d’autres aliments « gras” entraîne une prise de poids. Cependant, les graisses ont des fonctions importantes. Les graisses servent de stockage d’énergie à long terme. Ils fournissent également une isolation pour le corps. Par conséquent, les graisses insaturées « saines” en quantités modérées doivent être consommées régulièrement.

Phospholipides

Les phospholipides sont le constituant principal de la membrane plasmique. Comme les graisses, elles sont composées de chaînes d’acides gras attachées à un glycérol ou à une colonne vertébrale similaire. Au lieu de trois acides gras attachés, cependant, il y a deux acides gras et le troisième carbone du squelette glycérol est lié à un groupe phosphate. Le groupe phosphate est modifié par addition d’un alcool.

Un phospholipide a des régions hydrophobes et hydrophiles. Les chaînes d’acides gras sont hydrophobes et s’excluent de l’eau, tandis que le phosphate est hydrophile et interagit avec l’eau.

Les cellules sont entourées d’une membrane, qui a une bicouche de phospholipides. Les acides gras des phospholipides font face à l’intérieur, loin de l’eau, tandis que le groupe phosphate peut faire face à l’environnement extérieur ou à l’intérieur de la cellule, qui sont tous deux aqueux.

Figure 4. (a) Un phospholipide est une molécule avec deux acides gras et un groupe phosphate modifié attaché à un squelette de glycérol. Le phosphate peut être modifié par addition de groupes chimiques chargés ou polaires. Deux groupes chimiques susceptibles de modifier le phosphate, la choline et la sérine, sont présentés ici. La choline et la sérine se fixent au groupe phosphate à la position marquée R. (b) La bicouche de phospholipides est le composant principal de toutes les membranes cellulaires. Les groupes de tête hydrophiles des phospholipides font face à la solution aqueuse. Les queues hydrophobes sont séquestrées au milieu de la bicouche.

Stéroïdes et cires

Contrairement aux phospholipides et aux graisses discutés précédemment, les stéroïdes ont une structure annulaire. Bien qu’ils ne ressemblent pas à d’autres lipides, ils sont regroupés avec eux car ils sont également hydrophobes. Tous les stéroïdes ont quatre anneaux de carbone liés et plusieurs d’entre eux, comme le cholestérol, ont une queue courte.

Le cholestérol est un stéroïde. Le cholestérol est principalement synthétisé dans le foie et est le précurseur de nombreuses hormones stéroïdes, telles que la testostérone et l’estradiol. C’est également le précurseur des vitamines E et K. Le cholestérol est le précurseur des sels biliaires, qui aident à la dégradation des graisses et à leur absorption ultérieure par les cellules. Bien que le cholestérol soit souvent parlé en termes négatifs, il est nécessaire au bon fonctionnement du corps. C’est un composant clé des membranes plasmiques des cellules animales.

Les cires sont constituées d’une chaîne hydrocarbonée avec un groupe alcool (–OH) et un acide gras. Des exemples de cires animales comprennent la cire d’abeille et la lanoline. Les plantes ont également des cires, telles que le revêtement sur leurs feuilles, qui les empêchent de se dessécher.

Figure 5. Les stéroïdes tels que le cholestérol et le cortisol sont composés de quatre cycles d’hydrocarbures fusionnés

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