A differenza dei monosaccaridi, dei nucleotidi e degli aminoacidi, gli acidi grassi non sono monomeri che si legano insieme per formare molecole molto più grandi. Anche se gli acidi grassi possono essere legati insieme, per esempio, in triacilgliceroli o fosfolipidi, non sono legati direttamente l’uno all’altro, e generalmente non più di tre in una data molecola. Gli stessi acidi grassi sono lunghe catene di atomi di carbonio sormontate da un gruppo carbossilico. La lunghezza della catena può variare, anche se la maggior parte è compresa tra 14 e 20 carboni, e nelle piante e negli animali di ordine superiore, gli acidi grassi con 16 e 18 carboni sono le specie principali.

A causa del meccanismo di sintesi, la maggior parte degli acidi grassi ha un numero pari di carboni, sebbene possano essere generate anche catene di carbonio dispari. Una maggiore varietà può essere generata da doppi legami tra i carboni. Le catene di acidi grassi senza doppi legami sono sature, perché ogni carbonio è saturo con il maggior numero possibile di atomi di idrogeno legati. Le catene di acidi grassi con doppi legami sono insature (Figura \PageIndex{13}). Quelli con più di un doppio legame sono chiamati polinsaturi. Gli acidi grassi nelle cellule eucariotiche sono quasi equamente divisi tra tipi saturi e insaturi, e molti di questi ultimi possono essere polinsaturi. Nei procarioti, la polinsaturazione è rara, ma altre modifiche come la ramificazione e la ciclizzazione sono più comuni che negli eucarioti. Una tabella di acidi grassi comuni è mostrata qui sotto.

Ci sono differenze fisiche significative tra gli acidi grassi saturi e insaturi dovute semplicemente alla geometria dei carboni a doppio legame. Un acido grasso saturo è molto flessibile con una rotazione libera intorno a tutti i suoi legami C-C. I soliti diagrammi lineari e le formule che rappresentano gli acidi grassi saturi servono anche a spiegare la capacità degli acidi grassi saturi di impacchettare strettamente insieme, con pochissimo spazio intermedio. Gli acidi grassi insaturi, d’altra parte, non sono in grado di raggrupparsi così strettamente a causa del vincolo rotazionale imposto dal doppio legame. I carboni non possono ruotare intorno al doppio legame, quindi c’è una “piega” nella catena. Generalmente, i carboni a doppio legame negli acidi grassi sono nella configurazione cis-, introducendo una curva di 30 gradi nella struttura.

Gli acidi grassi all’interno delle cellule sono solitamente parti di molecole più grandi, piuttosto che acidi liberi. Alcuni dei lipidi più comuni derivati dagli acidi grassi sono i triacilgliceroli, i fosfogliceridi e gli sfingolipidi. I triacilgliceroli, come dice il nome, sono tre catene di acidi grassi (acili) collegati ad una molecola di glicerolo da legami esteri (Figura \PageIndex{14}). I triacilgliceroli, noti anche come trigliceridi, possono avere acidi grassi dello stesso tipo (triacilgliceroli semplici) o di tipo diverso (triacilgliceroli misti). Le miscele di questi sono le molecole primarie di stoccaggio di energia a lungo termine per la maggior parte degli organismi. Anche se ci si può riferire a loro colloquialmente come grassi o oli, l’unica vera differenza è il grado di saturazione dei loro acidi grassi costituenti. Le miscele con percentuali più alte di acidi grassi saturi hanno un punto di fusione più alto e se sono solide a temperatura ambiente, vengono chiamate grassi. Le miscele di triacilglicerolo che rimangono liquide a temperatura ambiente sono oli.

Nella medicina umana, un test comune per i fattori di rischio delle malattie cardiache è la misurazione dei livelli di trigliceridi nel sangue. Anche se vari tipi di cellule possono produrre e utilizzare trigliceridi, la maggior parte dei trigliceridi nelle persone sono concentrati nel tessuto adiposo, che è costituito da adipociti, o cellule di grasso, anche se il fegato è anche un importante deposito di grasso. Queste cellule si sono specializzate per trasportare globuli di grasso che occupano la maggior parte del volume della cellula. Quando i livelli di trigliceridi nel sangue sono alti, significa che il grasso viene prodotto o ingerito più velocemente di quanto possa essere assorbito dagli adipociti.

I fosfolipidi (chiamati anche fosfogliceridi o glicerofosfolipidi), sono anche basati sull’attaccamento degli acidi grassi al glicerolo. Tuttavia, invece di tre code di acidi grassi, ce ne sono solo due, e nella terza posizione c’è un gruppo fosfato (Figura \(\PageIndex{15})). Il gruppo fosfato si attacca anche a un “gruppo di testa”. L’identità del gruppo di testa dà il nome alla molecola, insieme alle code aciliche grasse. Nella figura di esempio, 1-stearoil si riferisce all’acido stearico sul carbonio 1 della spina dorsale del glicerolo; 2-palmitoil si riferisce all’acido palmitico sul carbonio 2 del glicerolo, e la fosfatidiletanolamina si riferisce al gruppo fosfato e alla sua etanolamina collegata, che sono legati al carbonio 3 del glicerolo. A causa del gruppo fosfato a carica negativa e di un gruppo di testa che è spesso polare o carico, i fosfolipidi sono anfipatici – con un forte carattere idrofobico nelle due code aciliche grasse e un forte carattere idrofilo nel gruppo di testa. Questa anfipaticità è cruciale nel ruolo dei fosfolipidi come componente primario delle membrane cellulari.

Gli sfingolipidi (Figura \PageIndex{16}}) sono anch’essi importanti costituenti delle membrane, e non sono basati su una spina dorsale di glicerolo, ma sull’amino alcol, la sfingosina (o diidrosfingosina). Ci sono quattro tipi principali di sfingolipidi: ceramidi, sfingomieline, cerebrosidi e gangliosidi. Le ceramidi sono molecole di sfingosina con una coda di acido grasso attaccata al gruppo amminico. Le sfingomieline sono ceramidi in cui una fosfocholina o una fosfoetanolamina sono attaccate all’1-carbonio. I cerebrosidi e i gangliosidi sono glicolipidi – hanno rispettivamente uno o più zuccheri attaccati al carbonio 1 di una ceramide. Gli oligosaccaridi attaccati ai gangliosidi contengono tutti almeno un residuo di acido sialico. Oltre ad essere un componente strutturale della membrana cellulare, i gangliosidi sono particolarmente importanti nel riconoscimento da cellula a cellula.

I lipidi sono vagamente definiti come composti biologici che sono insolubili in acqua ma sono solubili in solventi organici come metanolo o cloroformio. Questo include i derivati degli acidi grassi elencati sopra, e include l’ultimo argomento di questo capitolo, il colesterolo. Il colesterolo (Figura \PageIndex{17}) è il principale derivato biologico del ciclopentanoperidrofenantrene, un idrocarburo saturo costituito da quattro formazioni anulari fuse. È un componente importante delle membrane plasmatiche nelle cellule animali, ed è anche il precursore metabolico degli ormoni steroidei, come il cortisolo o il b-estradiolo. Le cellule vegetali hanno poco o nessun colesterolo, ma altri steroli come lo stigmasterolo sono presenti. Allo stesso modo, i funghi hanno i loro particolari steroli. Tuttavia, i procarioti non contengono, per la maggior parte, nessuna molecola di sterolo.

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