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TEMA 3 LÍPIDOS • Ácidos grasos • Lípidos • Triacilglicéridos • Fosfolípidos • Esfingolípidos • Esteroles • Funciones fisiológicas de los lípidos


3.1. Introducción Los lípidos son un grupo químicamente diverso de compuestos con la característica común de su insolubilidad en agua, debida fundamentalmente a uno de sus componentes, los ácidos grasos. Son moléculas anfipáticas y bastante pequeñas, con tendencia a asociarse mediante fuerzas no covalentes, formando monocapas de superficie, bicapas, micelas y vesículas en contacto con el agua. Entre sus funciones destacan: Ser los componentes principales de las membranas biológicas Se utilizan como almacenamiento de energía y para el aislamiento térmico Cofactores enzimáticos Transportadores electrónicos Vitaminas (Vitamina E) Pigmentos Chaperonas Hormonas Mensajeros intracelulares

Grupo de cabeza polar

Hidrófilo

C o l a n o p o l a r

Hidrófoba


3.1. Los ácidos grasos ¾Los ácidos grasos son los lípidos más simples, y forman parte de otros más complejos, como los que constituyen las membranas. ¾Son ácidos carboxílicos con largas cadenas hidrocarbonadas de 4 a 36 carbonos de longitud (12 a 24 más frecuentes) y generalmente nº par de C. ¾Sus propiedades dependen de la longitud de la cadena y el grado de insaturación. ¾En plantas y animales más de la mitad de los ácidos grasos son insaturados y a menudo poli-insaturados ¾La posición de los dobles enlaces sigue generalmente un patrón regular •

Monoinsaturados → Δ9

Poliinsaturados → Δ12,15

Grupo carboxilo

Cadena hidrocarbonada Ácido esteárico (octadecanoico) 18:0

Ácido oleico (octadecenoico) 18:1 (Δ9)


3.1. Ácidos grasos de importancia biológica Nombre común

Nombre sistemático

Esqueleto carbonado

Estructura

Punto de fusión (ºC)

Solubilidad a 30ºC (mg/g)

n-dodecanoico n-tetradecanoico n-hexadecanoico n-octadecanoico n-icosanoico n-tetracosanoico

12:0 14:0 16:0 18:0 20:0 24:0

CH3(CH2)10COOH CH3(CH2)12COOH CH3(CH2)14COOH CH3(CH2)16COOH CH3(CH2)18COOH CH3(CH2)22COOH

44,2 53,9 63,1 69,6 76,5 86

0,063 (2600) 0,024 (874) 0,0083 (348) 0,0034 (124)

Palmitoleico

cis-9hexadecenoico

16:1 (Δ9)

CH3(CH2)5CH= CH(CH2)7COOH

1e-5

Oleico

cis-9octadecenoico

18:1 (Δ9)

CH3(CH2)7CH= CH(CH2)7COOH

13,4

Linoleico

cis, cis-9,12octadecadienoico

18:2 (Δ9,12)

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH = CH(CH2)7COOH

1-5

Araquidónico

todo-cis-5,8,11,14eicosatetraenoico

20:4 (Δ5,8.11.14)

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH =CHCH2CH=CHCH2CH= CH(CH2)3COOH

-49,5

Linolénico (omega-3)

todo-cis-9,12,15octadecatrienoico

18:2 (Δ9,12,15)

CH3CH2CH=CHCH2CH= CHCH2CH=CH(CH2)7CO OH

-11

Icosapentanoico

todo-cis5,8,11,14,17eicosapentaenoico

20:5 (Δ5,8.11.14,17)

CH3CH2CH=CHCH2CH=C HCH2CH=CHCH2CH=CH CH2CH=CH(CH2)3COOH

Docosahexenoico

todo-cis4,7,10,13,16,19eicosapentaenoico

22:6 (Δ4,7,10,13,16,19)

CH3CH2CH=CHCH2CH =CHCH2CH=CHCH2CH= CHCH2CH=CHCH2CH= CH(CH2)2COOH

Ácidos Grasos Saturados Laúrico (laurel) Mirístico (nuez moscada) Palmítico (palmera) Esteárico (grasa dura) Araquídico (legumbre) Lignocérico (madera+cera) Ácidos Grasos Insaturados

Ácidos grasos omega (ϖ)


3.1. Propiedades de los ácidos grasos Las propiedades físicas de los ácidos grasos dependen de la longitud de la cadena hidrocarbonada y el grado de instauración. ¾ La forma más estable de los ácidos grasos saturados es la forma extendida que además permite empaquetamientos en ordenamientos casi cristalinos por uniones de tipo Van der Waals entre átomos a lo largo de la cadena y con las cadenas vecinas. ¾ Los ácidos grasos insaturados presentan un doblamiento de 30º fijo en la cadena hidrocarbonada debido a los dobles enlaces que interfiere con el empaquetamiento eficiente.

Ácidos grasos saturados

Mezcla de ácidos grasos saturados e insaturados


3.2. LĂ­pidos


3.3. Triacilgliceroles, triglicéridos o grasas neutras Son triésteres de ácidos grasos y glicerol. Por tanto no son polares. Pueden ser: ¾ Simples: cuando poseen un solo tipo de ácido graso. ¾ Mixtos: cuando contienen dos o más ácidos grasos diferentes. El almacenamiento de ácidos grasos en el organismo se realiza en forma de triacilgliceroles (lípidos más abundantes).

Glicerol

1-estearil, 2-linoleil, 3-palmitil glicerol un triacilglicérido mixto


3.3. Triacilgliceroles: Funciones Combustible metabólico → lipasas

Adipocito de cobaya

Célula de cotiledón de Arabidopsis

Aislamiento térmico y producción de calor → aislante térmico en animales polares y generación de calor en animales homeotermos.

Funciones especializadas → El cambio de estado y densidad de las grasas acumuladas en el órgano del espermaceti del cachalote cambia su flotabilidad


3.3. Fosfolípidos: Glicerofosfolípidos o fosfoglicéridos. Todos los fosfoglicéridos derivan del ácido fosfatídico, que a su vez procede del glicerol-3-fosfato, y tienen la estructura básica siguiente: En el ácido fosfatídico, el más simple de los fosfoglicéridos, no existe R3. En el resto, R3 es un alcohol de estructura variable.

Cadenas de ácidos grasos

Suelen tener: ƒ Un ácido graso saturado de 16 a 18 carbonos en posición 1

Fosfatidato (diacilglicerol 3-fosfato)

ƒ Un ácido graso insaturado de 18 a 20 carbonos en posición 2

El grupo R3 hidrófilo es muy variable, confiriendo la máxima variación en cuanto a las propiedades de los diversos glicerofosfolípidos El ácido fosfatídico glicerofosfolípidos.

es

un

intermediario

en

la

biosíntesis

de

otros


3.3. Fosfolípidos: Glicerofosfolípidos

Alcohol en R3

Fosfoglicérido

Carga neta (7)

0

Etanolamina

Fosfatidiletanolamina

0 Colina

Fosfatidilcolina

-1

Serina

Fosfatidilserina

-1

Inositol

Fosfatidilinositol

-2

Glicerol

Difosfatidilglicerol (Cardiolipina)


3.3. Variaciones en la estructura de los glicerofosfolípidos ¾ Lípidos con función éter: una de las cadenas acilo se une al glicerol por enlace éter en lugar de éster. Alqueno unido por enlace éter

colina

Plasmalógeno

Alcano unido por enlace éter

colina

Factor activador de las plaquetas

Están presentes en las membranas de las bacterias halófilas, protistas ciliados, invertebrados y vertebrados. En estos últimos:

•Los plasmalógenos constituyen la mitad de los fosfolípidos cardiacos. •El factor activador plaquetario, un fosfolípido con función éter, es una molécula

señalizadora.

Su función puede estar relacionada con una mayor resistencia a fosfolipasas.


3.3. Variaciones en la estructura de los glicerofosfolípidos: Galactolípidos Los galactolípidos contienen uno o dos residuos de galactosa unidos por enlace glucosídico al C3 de un 1,2-diacilglicerol

Monogalactosildiacilglicerol (MGDG)

¾ Son los lípidos predominantes en las membranas tilacoidales del cloroplasto ¾ La existencia de glicerolípidos sin fosfato probablemente sea debida a la presión evolutiva

Digalactosildiacilglicerol (DGDG)

6-sulfo-6-desoxi-α-D- glucopiranosildiacilglicerol (sulfolípido)


3.4. Esfingolípidos

Esfingosina Ácido graso

Estructura general de un esfingolípido Esfingolípido Ceramida

Esfingomielina

Enlace amida

Nombre de X -

Fosfocolina

Glucolípidos neutros: Glucosilcerebrósidos

Glucosa

Lactosilceramida

Di-, tri- o

(un globósido)

tetrasacárido

Gangliósido

Oligosacárido

(GM2)

complejo

Fórmula de X


3.4. EsfingolĂ­pidos Las esfingomielinas se parecen a la fosfatidilcolina en sus propiedades generales y estructura tridimensional. AdemĂĄs ambas carecen de carga en sus cabezas polares.

Esfingomielina Fosfatidilcolina


3.5. Esteroles: Colesterol El colesterol presenta un grupo alcohol como única zona polar. •Constituye un 25% o más del contenido en lípidos de algunas membranas aunque está ausente en las de algunos compartimentos intracelulares. •Su estructura voluminosa afecta a la regularidad de la membrana.

Cadena lateral alquílica

Cabeza polar

Núcleo esteroide


3.6. Funciones fisiológicas de los lípidos ¾El fosfatidilinositol, las ceramidas y esfingomielinas actúan como señales intracelulares, regulando a quinasas dependientes de Calcio. ¾ Los icosanoides, derivados del ácido araquidónico, son hormonas paracrinas con función reguladora en células vecinas de multitud de procesos fisiológicos. Ácido araquidónico

Leucotrieno A4 Prostaglandina E1 (PGE1)

Tromboxano A2

- Contracción músculo liso - Control del flujo sanguíneo - Capacidad de respuesta a adrenalina/glucagón - Procesos febriles e inflamación

- Formación de coágulos sanguíneos

- Contracción de la musculatura lisa de las vías aéreas del pulmón


3.6. Funciones fisiológicas de los lípidos ¾ Las hormonas esteroideas son derivados de esteroles que intervienen en el transporte de señales entre tejidos

Hormonas sexuales Testosterona

Estradiol

Hormonas de la corteza suprarrenal Cortisol

Aldosterona

Testosterona Prednisolona

Estradiol Prednisona

Medicamentos esteroides sintéticos antiinflamatorios


3.6. Funciones fisiológicas de los lípidos isoprenoides ¾ Gran parte de las sustancias volátiles de las plantas proviene de ácidos grasos o de compuestos derivados de la condensación de isopreno. ¾ Las vitaminas A y D no son en sí biológicamente activas pero si precursores de la biosíntesis de hormonas:

•La

vitamina D3 es el precursor de la síntesis de 1,25-dihidroxicolecalciferol, una hormona que participa en la captación de calcio. Colecalciferol (vitamina D3)

1,25-dihidroxicolecalciferol (1,25-dihidroxivitamina D3) Ácido retinoico

•La vitamina A es el precursor

de la biosíntesis de ácido retinoico (señal hormonal que regula el desarrollo del tejido epitelial) y de retinal (pigmento visual).

Señal hormonal a las células epiteliales

Señal neuronal al cerebro

Vitamina A1 (retinol)

11-cis-retinal (pigmento visual)

Todo-trans-retinal


3.6. Funciones fisiológicas de los lípidos isoprenoides

•La vitamina E protege a los lípidos de membrana de la oxidación.

Vitamina E: un antioxidante

•La vitamina K1 participa en los ciclos de oxidación-reducción durante la

formación de la protrombina activa.

Vitamina K1: un cofactor de coagulación sanguínea


3.6. Funciones fisiol贸gicas de los l铆pidos isoprenoides 戮 La ubiquinona y la plastoquinona participan en las reacciones redox que impulsan la producci贸n de ATP en la mitocondria y el cloroplasto respectivamente.

Ubiquinona: Un transportador de electrones en la mitocondria (coenzima Q) (n=4 a 8)

Plastoquinona: Un transportador de electrones en los cloroplastos (n=4 a 8)


3.6. Funciones fisiológicas de los lípidos isoprenoides ¾ Los dolicoles activan a los glúcidos en el proceso de formación de las paredes bacterianas o para su unión a lípidos y proteínas

Dolicol: un transportador glucídico (n=9 a 22)

¾ Muchos pigmentos naturales son dienos conjugados lipídicos cuyos dobles enlaces conjugados que permiten la deslocalización de electrones y la excitación mediante luz visible (de baja energía)

β-caroteno


Bibliografía

¾ Mathews et al (2002). Capítulo10 (lípidos, membranas y transporte celular) ¾ Nelson y Cox (2009). Capítulo 10 (lípidos) ¾ Stryer et al (2008). Capítulo 12 (lípidos)

Tema 3  

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