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Les lipides
Les lipides, comme les glucides, sont  des sources d'énergie qui alimentent les processus cellulaires. Comme eux aussi, les lipides sont composés de carbone (C), d'hydrogène (H) et d'oxygène (O), mais ces atomes sont disposés différemment. 

Ces molécules correspondent à un groupe diversifié de composés qui sont en grande partie de nature non polaire. En effet, ce sont des hydrocarbures qui possèdent 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 fournissent également une isolation de l'environnement pour les plantes et les animaux. Par exemple, leur nature hydrophobe hydrofuge peut aider à garder les oiseaux aquatiques et les mammifères au sec en formant une couche protectrice sur les plumes ou la fourrure.

• Les lipides sont également les éléments constitutifs de nombreuses hormones et un constituant important de toutes les membranes cellulaires.

On distingue principalement trois groupes de lipides  : 1) les graisses, les huiles et les cires (huiles et graisses sont également appelées triglycérides, car elles ont la molécule de glycérol attachée à trois acides gras); 2) les phospholipides; 3) les stéroïdes. Ces groupes sont tous similaires dans leur composition et stockent de grandes quantités d'énergie à long terme dans les plantes et les animaux. 

Les mammifères stockent les graisses dans des cellules spécialisées appelées adipocytes ( = « cellules graisseuses »), où les globules de graisse occupent la majeure partie du volume cellulaire. Dans les plantes, la graisse ou l'huile sont stockées dans de nombreuses graines et utilisées comme source d'énergie pendant le développement embryonnaire. 

Les graisses, les huiles et les cires.
Une graisse typique se compose de trois acides gras liés à une molécule de glycérol, formant des triglycérides ou des triacylglycérols. Les acides gras peuvent être saturés ou insaturés, selon la présence ou l'absence de doubles liaisons dans la chaîne hydrocarbonée; un acide gras saturé a le nombre maximum d'atomes d'hydrogène liés au carbone et, donc, seulement des liaisons simples.
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Trialcylglycérol.
Triacylglycérol. - Le triacylglycérol est formé par l'union de trois acides gras à un squelette de glycérol dans une réaction de déshydratation. Trois molécules d'eau sont libérées dans le processus.

En général, les huiles, c'est-à-dire, les graisses liquides à température ambiante (ex. l'huile de canola) ont tendance à être plus insaturées que les graisses solides à température ambiante. 

Les cires sont des graisses qui jouent un rôle isolant dans les tiges et les feuilles des légumes, dans les cuticules d'insectes, dans les ruches d'abeilles et les poils de mammifères.

Comme les glucides, les graisses ont souvent une mauvaise image dans l'opinion. 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. De nombreuses vitamines sont liposolubles et les graisses servent de forme de stockage à long terme des acides gras : une source d'énergie. Ils fournissent également une isolation pour le corps. Par conséquent, les graisses "saines" en quantités modérées doivent être consommées régulièrement.

Les phospholipides.
Les phospholipides sont un type spécial de lipide associé aux membranes cellulaires et ont généralement un squelette de glycérol (ou sphingosine) auquel deux chaînes d'acides gras et un groupe contenant du phosphate sont attachés. En conséquence, les phospholipides sont considérés comme amphipathiques car ils ont à la fois des composants hydrophobes et hydrophiles. 

Les stéroïdes.
Bien que les structures moléculaires des stéroïdes diffèrent de celles des triglycérides et des phospholipides, les stéroïdes sont classés comme lipides en fonction de leurs propriétés hydrophobes. Le cholestérol est un type de stéroïde que l'on trouve dans la membrane plasmique des cellules animales. Le cholestérol est également le précurseur des hormones stéroïdes telles que la testostérone.

Graisses, huiles et cires

Une molécule de graisse a une structure linéaire et se compose de deux composants principaux : le glycérol et les acides gras (une ou plusieurs sous-unités).
• Le glycérol est un composé organique (alcool) avec trois atomes de carbone, cinq d'hydrogène et trois groupes hydroxyle (-OH). 

• Les acides gras ont une longue chaîne d'hydrocarbures à laquelle un groupe carboxyle (-COOH) est attaché, d'où le nom « acide gras ». Le nombre d'atomes de carbone dans l'acide gras peut aller de 4 à 36; les plus courants sont ceux contenant  de 12 à 18 atomes de carbone.

Acides gras saturés et insaturés.
Dans une molécule de graisse, les acides gras sont attachés à chacun des trois atomes de carbone de la molécule de glycérol avec une liaison ester via un atome d'oxygène. Au cours de cette formation de liaison ester, trois molécules d'eau sont libérées. Les trois acides gras du triacylglycérol peuvent être similaires ou différents. Les graisses sont également appelées triacylglycérols ou triglycérides en raison de leur structure chimique. 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 hypogea, le nom scientifique des arachides dont le fruit est la cacahuète.

Acides gras saturés.
Dans les graisses telles que le beurre, le suif, etc., les acides gras ont de simples liaisons entre les atomes de carbone voisins dans la chaîne hydrocarbonée, et par conséquent, toutes les autres liaisons sont occupées par des atomes d'hydrogènes. C'est pourquoi ces acides gras sont dits saturés, c'est-à-dire « pleins » d'atomes d'hydrogène : le nombre d'atomes d'hydrogène attachés au squelette carboné est maximisé (on ne peut plus en ajouter).

Une graisse peut contenir des acides gras similaires ou différents liés au glycérol. La forme prise alors par les molécules est droite et elles peuvent être disposés très près les uns des autres dans l'espace, de telle sorte que les graisses sont solides à température ambiante.

Les graisses animales contenant de l'acide stéarique et de l'acide palmitique (commun dans la viande) et les graisses contenant de l'acide butyrique (commun dans le beurre) sont des exemples de graisses saturées.
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Molécule d'acide stéarique.
Un acide gras saturé : l'acide stéarique.

Acides gras insaturés.
Lorsque la chaîne hydrocarbonée contient une double liaison, il y a moins d'atomes d'hydrogène, et l'acide gras est dit insaturé (ex. : l'acide oléique). Les liaisons doubles produisent des flexions dans les molécules, de telle sorte que les molécules contenant des acides gras insaturés sont séparées les unes des autres, ce qui les amène à l'état liquide à la température ambiante. On les appele des huiles.
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Molécule d'acide oléique.
Un acide gras insaturé : l'acide oléique.

S'il y a une seule double liaison dans la molécule, alors elle est qualifiée de graisse monoinsaturée (par exemple, l'huile d'olive). S'il y a plus d'une double liaison, alors elle est qualifiée de graisse polyinsaturée (par exemple, l'huile de canola). 

Outre l'huile d'olive et l'huile de canola que l'on vient de citer, l'huile de maïs et l'huile de foie de morue sont des exemples de graisses insaturées. Les graisses insaturées contribuent à abaisser le taux de cholestérol sanguin tandis que les graisses saturées contribuent à la formation de plaque dans les artères.

Dans la nomenclature des acides gras insaturés, les termes cis et trans indiquent la configuration de la molécule autour de la double liaison. 

• Si des atomes d'hydrogène sont présents dans le même plan, on parle alors d'acide gras ou de graisse cis (AGC). Les graisses ou huiles insaturées sont généralement d'origine végétale et contiennent des acides gras insaturés cis.

• Si les atomes d'hydrogène sont sur deux plans différents, on parle de d'acide gras ou de graisse trans (AGT).

Dans l'industrie alimentaire, les huiles sont artificiellement hydrogénées afin de les rendre chimiquement plus appropriées pour une utilisation dans les aliments transformés (ex. : la margarine, certains types de beurre d'arachide). Au cours de ce processus d'hydrogénation, les doubles liaisons dans la conformation cis dans la chaîne hydrocarbonée peuvent être converties en doubles liaisons dans la conformation trans.

Or, des études récentes ont montré qu'une augmentation des graisses trans dans l'alimentation humaine peut induire une augmentation des niveaux de lipoprotéines de basse densité (LDL), ou « mauvais » cholestérol, ce qui peut provoquer à son tour un dépôt de plaque dans les artères, entraînant une maladie cardiaque. De nombreux restaurants de restauration rapide ont récemment interdit l'utilisation des gras trans, et il paraît tout indiqué que les étiquettes des aliments industriels affichent eux aussi la teneur en gras trans.
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Molécules de graisses saturées et insaturées.
Acides gras saturés et insaturés cis et trans. - Les acides gras saturés possèdent des chaînes hydrocarbonées reliées uniquement par des liaisons simples. Les acides gras insaturés ont une ou plusieurs doubles liaisons. Chaque double liaison peut être dans une configuration cis ou trans. Dans la configuration cis, les deux atomes d'hydrogène sont du même côté de la chaîne hydrocarbonée. Dans la configuration trans, les atomes d'hydrogène sont sur des côtés opposés. Une double liaison cis provoque un pli dans la chaîne.

Acides gras oméga.
On appelle acides gras essentiels des acides gras indispensables, mais non synthétisés par le corps humain. Par conséquent, ils doivent être complétés par ingestion via l'alimentation. 

Les acides gras oméga-3  entrent dans cette catégorie et sont l'un des deux seuls connus utilisés par l'organisme humain (l'autre étant l'acide gras oméga-6). 

Le nom d'acide gras oméga-3 vient de ce que l'atome de carbone le plus éloigné du groupe carboxyle est appelé atome de carbone oméga (), et, qu'ici, la double liaison se situe entre le troisième et le quatrième atome de carbone de cette extrémité.
Les oméga-3 sont des acides gras polyinsaturés. On compte parmi ceux-ci l'acide alpha-linolénique (ALA), l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA), tous polyinsaturés. 
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Molécule d'acide alpha-linoléique.
Molécule d'un oméga-3 : l'acide alpha-linolénique. - L'acide alpha-linolénique a trois doubles liaisons cis et, par conséquent, une forme incurvée. Pour plus de clarté, les atomes de carbone ne sont pas représentés. Chaque atome de carbone est lié individuellement a deux atomes d'hydrogènes associés, également non représentés.

Le saumon, la truite et le thon, ainsi que les huiles extraites des graines de colza et de soja, sont de bonnes sources d'acides gras oméga-3. La recherche indique que les acides gras oméga-3 réduisent le risque de mort subite par crise cardiaque, réduisent les triglycérides dans le sang, abaissent la tension artérielle et préviennent la thrombose en inhibant la coagulation sanguine. Ils réduisent également l'inflammation et peuvent aider à réduire le risque de certains cancers chez les animaux.

Cires.
Les cires sont des graisses constituées de longues chaînes d'acides gras estérifiées en alcools à longue chaîne. Leurs deux extrémités sont hydrophobes, ce qui leur confère des propriéts d'imperméabilisation et de protection. Elles deviennent liquides vers 40°C.

Ce sont des molécules qui peuvent être synthétisées aussi bien par des plantes que des animaux. En général, chez les animaux, les cires se rencontrent dans la peau, recouvrent les poils des mammifères (par exemple, la lanoline ou graisse de la laine des moutons), et les plumes de certains oiseaux aquatiques, ainsi que les exosquelettes des insectes. On connaît aussi la cire fabriquée par les abeilles (ester de l'acide palmitique avec des alcools à longue chaîne), et par d'autres insectes.  Chez les végétaux, les cires forment des pellicules qui recouvrent les feuilles, les fleurs et les fruits

Phospholipides

Les phospholipides sont les principaux constituants de la membrane plasmique, la couche la plus externe de toutes les cellules vivantes. Comme les graisses, les phospholipides sont composées de chaînes d'acides gras attachées à un squelette de glycérol ou de sphingosine. Au lieu de trois acides gras attachés comme dans les triglycérides, cependant, il y a deux acides gras formant le diacylglycérol, et le troisième carbone du squelette glycérol est occupé par un groupe phosphate modifié. Un groupe phosphaté seul attaché à un diaglycérol ne peut pas être qualifié de phospholipide; c'est le phosphatidate (diacylglycérol 3-phosphate), précurseur des phospholipides. Le groupe phosphate est modifié par un alcool.
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Molécule d'un phospholipide.
Molécule d'un phospholipide. - Un phospholipide est une molécule comprenant deux acides gras et un groupe phosphate modifié attaché à un squelette de glycérol. Le phosphate peut être modifié par l'addition de groupes chimiques chargés ou polaires.

La phosphatidylcholine et la phosphatidylsérine sont deux phospholipides importants que l'on trouve dans les membranes plasmiques.

Un phospholipide est une molécule amphipathique, ce qui signifie qu'il a une partie hydrophobe  et une partie hydrophile. Les chaînes d'acides gras sont hydrophobes et ne peuvent pas interagir avec l'eau, tandis que le groupe contenant du phosphate est hydrophile et interagit avec l'eau.

On appelle tête, ou tête polaire (en référence à sa charge électrique qui la rend soluble dans l'eau) la partie hydrophile et queue (non polaire) la partie qui contient les acides gras hydrophobes. Dans une membrane cellulaire, une bicouche de phospholipides forme la matrice de la structure, les queues d'acide gras des phospholipides sont tournées vers l'intérieur, loin de l'eau, tandis que le groupe phosphate fait face à l'extérieur, côté aqueux.
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Bicouche de phospholipides.
Bicouche de phospholipides. - La bicouche phospholipidique est le composant majeur de toutes les membranes cellulaires. Les groupes de tête hydrophiles des phospholipides font face à la solution aqueuse. Les queues hydrophobes sont confinées au milieu de la bicouche.

Les phospholipides sont responsables de la nature dynamique de la membrane plasmique. Si une goutte de phospholipides est placée dans l'eau, elle forme spontanément une structure connue sous le nom de micelle, où les têtes de phosphate hydrophile font face à l'extérieur et les acides gras font face à l'intérieur de cette structure.
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Micelle.
Micelle. - Les graisses sont des molécules amphiphiles. En d'autres termes, la longue queue hydrocarbonée est hydrophobe et la partie glycérol de la molécule est hydrophile. Lorsqu'elles sont dans l'eau, les graisses se disposeront en une boule appelée micelle de sorte que les "têtes" hydrophiles se trouvent sur la surface extérieure, et les "queues" hydrophobes se trouvent à l'intérieur où elles sont protégées de l'eau environnante.

On peut aussi fabriquer des structures analogues aux micelles, mais plus complexes, car formées cette fois de bicouches de phospholipides, connues sous le nom de liposomes, et qui sont utilisées pour encapsuler les substances  actives de certains médicaments.

Stéroïdes

Contrairement aux phospholipides et aux graisses, les stéroïdes ont une structure cyclique fusionnée. Bien qu'ils ne ressemblent pas aux autres lipides, ils sont regroupés avec eux car ils sont également hydrophobes et insolubles dans l'eau. 

Tous les stéroïdes ont quatre cycles de carbone liés auxquels différents groupes fonctionnels sont attachés, et plusieurs d'entre eux, comme le cholestérol, ont une queue courte. De nombreux stéroïdes ont également le groupe fonctionnel -OH, ce qui les classe parmi les alcools (stérols).

On peut citer parmi les stéroïdes, la testostérone, la progestérone, l'estradiol ou oestradiol, etc., mais les plus courant est le cholestérol, qui est présent dans les membranes des cellules animales ou dans le jaune d'oeuf.
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Stéroïdes : cholestérol et cortisol.
Deux stéroïdes : le cholestérol et le cortisol. - Leurs molécules sont composées de quatre cycles hydrocarbonés fusionnés.

Le cholestérol est principalement synthétisé dans le foie et est le précurseur de nombreuses hormones stéroïdes telles que la testostérone et l'estradiol, qui sont sécrétées par les gonades et les glandes endocrines. Il est également le précurseur de la vitamine D et des sels biliaires, qui contribuent à l'émulsification des graisses et à leur absorption ultérieure par les cellules. 

Bien que le cholestérol soit souvent évoqué en termes négatifs par les profanes, il est nécessaire au bon fonctionnement de l'organisme. Il fait partie de la membrane plasmique des cellules animales et se trouve dans la bicouche phospholipidique. Étant la structure la plus externe dans les cellules animales, la membrane plasmique est responsable du transport des matériaux et de la reconnaissance cellulaire et elle est impliquée dans la communication de cellule à cellule.

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