Apuntes de Biomoléculas: Lípidos

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1 UNIVERSIDAD MAYR Facultad de Medicina Apuntes de Biomoléculas: Lípidos Profesores: Ximena Arias - Maribel Arnes - Roberto Bravo Temario: 1. Concepto de Lípidos. 2. Función de los Lípidos. 3. Clasificación. 4. Lípidos Saponificanbles Simples. 4.1 Ceras. 4.2 Triglicéridos. 5. Lípidos Saponificables Complejos. 5.1 Glicerofosfolípidos. 5.2 Cardiolipina. 5.3 Plasmalógenos. 5.4 Esfingolípidos. Equipo Familiar Página 1 10/11/2009

2 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA 1. CNCEPT DE LIPIDS Los lípidos (del griego lipos, grasa o manteca de cerdo) son biomoléculas orgánicas de naturaleza grasa o aceitosa, que se pueden extraer de los tejidos y de las células mediante disolventes no polares, tales como cloroformo, éter, benceno, etc. Constituyen un amplio grupo de compuestos naturales insolubles en agua. Los lípidos abarcan una variedad tan amplia de estructuras moleculares, que su estudio permite el repaso de muchos de los grupos funcionales que ya se han visto. Además, los lípidos llevan a cabo múltiples funciones biológicas. Algunas de ellas, las grasas, se utilizan para el almacenamiento de energía, pero una parte importante de los lípidos celulares se emplean para formar membranas lipídicas, y otros, aun estando presente en cantidades relativamente pequeñas, juegan papeles cruciales como cofactores enzimáticos, transportadores electrónicos, agentes emulsionantes, hormonas y mensajeros intracelulares. A diferencia de las proteínas, los ácidos nucleicos y los polisacáridos, los lípidos no son polímeros. Se trata más bien de moléculas bastante pequeñas que presentan una fuerte tendencia a asociarse mediante fuerzas no covalentes. Generalmente los lípidos se caracterizan por el tipo de estructura: una cabeza hidrófila polar, conectada a una cola hidrocarbonada hidrófoba no polar. La estructura de los compuestos clasificados como lípidos varían enormemente, por lo que existen diferentes familias o clases de lípidos; pero las propiedades características de todos ellos derivan de la naturaleza hidrocarbonada de la porción principal de su estructura. Esta es la razón por la que estos compuestos son solubles en disolventes orgánicos no polares. Son, por tanto, sustancias con un elevado número de átomos de carbono y de hidrógeno, pocos átomos de oxígeno y que, en ocasiones, contienen átomos de fósforo, azufre y nitrógeno. Equipo Familiar Página 2 10/11/2009

3 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA 2. FUNCIÓN DE LS LÍPIDS La función biológica de los lípidos es muy diversa: sirven como reserva de energía para los sistemas vivos, forman parte de las membranas celulares y regulan la actividad de células y tejidos. Pero sus dos funciones principales se pueden considerar como componentes estructurales de las membranas y como depósitos de reserva de combustible metabólico. A continuación se mencionan los cuatro tipos de funciones biológicas que desempeñan los lípidos: Función de reserva. Son la principal reserva energética del organismo. Un gramo de grasa produce 9,4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y glúcidos sólo producen 4,1 kilocaloría/gr. Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas. Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen mecánicamente como el tejido adiposo de pies y manos. Función biocatalizadora. En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas. Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a los proteolípidos. 3. CLASIFICACIÓN La clasificación es poco usual, ya que los lípidos no poseen propiedades químicas o estructurales características. En muchos aspectos, la clasificación como lípidos es un cajón de sastre para moléculas biológicas muy diversas e interesantes. El único nexo de unión entre los compuestos de este grupo es su método de aislamiento y sus orígenes biogenéticos similares. La clasificación de los lípidos presenta limitaciones, por lo que se han clasificado de muy diversas maneras. De todas ellas las más comunes son: Atendiendo a su comportamiento frente a la reacción de saponificación (hidrólisis en medio alcalino para producir jabones o sales de ácidos grasos) con lo que se pueden clasificar en Saponificables y No saponificables. Equipo Familiar Página 3 10/11/2009

4 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Lípidos saponificables: Aquellos que se hidrolizan en medio alcalino; serían los triglicéridos, fosfolípidos, glucolípidos y ceras. Lípidos No saponificables: No producen reacción de saponificación y estarían formados por los terpenos, esteroides y prostaglandinas. Lípidos Lípídos Saponificables Lípidos No saponificables Esteroides Terpenos Prostaglandina Lípidos simples Lípidos complejos Ceras Triacilglicéridos Éster de glicerol Fosfoglicéridos Plasmalógenos Éster de esfingosina Esfingomielinas Cerebrósidos Fosfolípidos Glucolípido Equipo Familiar Página 4 10/11/2009

5 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Atendiendo a su función biológica tenemos dos grupos importantes: Lípidos de Reserva Lípidos de Membrana Lípidos de Reserva (neutros) Lípidos de Membrana (polares) Triacilgliceroles Fosfolípidos Glucolípidos Ác. graso Glicerol Ác. graso Ác. graso Ác graso Glicerol Ác. graso P 4 Alcohol Esfingosina Ác. graso P 4 Alcohol Esfingosina Ác. graso Azucar Glicerofosfolípidos Esfingolípidos En muchos organismos las grasas y los aceites son las formas principales de almacenamiento energético, mientras que los fosfolípidos y los esteroles constituyen la mitad de la masa de las membranas biológicas. Forman parte de la estructura de un lípido saponificable los ácidos grasos. Las largas cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos son extraordinariamente eficaces para el almacenamiento de energía, ya que contienen carbono en una forma totalmente reducida y, por lo tanto, proporcionan una cantidad máxima de energía con la oxidación. El almacenamiento de los ácidos grasos en el organismo Equipo Familiar Página 5 10/11/2009

6 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA se realiza en gran parte en forma de triacilgliceroles, también denominados triglicéridos o grasas neutras. Las ceras son otra fuente importante de ácidos grasos, sirven como almacenes de energía y fundamentalmente como cubiertas impermeables al agua y tienen diversas aplicaciones en la industria farmacéutica y cosmética. Como los ácidos grasos son constituyentes de una gran variedad de lípidos saponificables y las propiedades características de los lípidos derivan de la naturaleza hidrocarbonada, comenzaremos describiendo a los ácidos grasos. Ácidos Grasos Los ácidos grasos son ácidos carboxílicos saturados o insaturados. Su estructura básica ilustra el modelo general de los lípidos: un grupo carboxilato hidrófilo unido a un extremo de una cadena hidrocarbonada (a menudo larga) hidrófoba. Aunque la mayor parte de los ácidos grasos presentan cadenas carbonadas lineales (no ramificadas), algunos de ellos (que se encuentran fundamentalmente en bacterias) contienen ramificaciones o incluso estructuras ciclicas (tabla N 1). Casi todos los ácidos grasos naturales poseen un número par de átomos de carbono que oscila entre 14 y 24, siendo los más abundantes los que contienen 16 ó 18 átomos de carbono. Los ácidos grasos están ionizados a ph fisiológico; por consiguiente, es apropiado referirse a ellos en su forma carboxilato: por ejemplo estearato, oleato Equipo Familiar Página 6 10/11/2009

7 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Un ácido graso saturado tiene una fórmula general de CH 3 (CH 2 )nch, habitualmente se encuentran en forma extendida, dado que la conformación lineal y flexible es el estado de mínima energía. Se pueden empaquetar en ordenamientos casi cristalinos razón por la cual tienen una consistencia cérea. Sus propiedades físicas varían con la longitud de la cadena. Así, el punto de fusión aumenta significativamente al aumentar el número de átomos de carbono, de manera que, a partir de 8 átomos de carbono son sólidos a temperatura ambiente. Su nomenclatura es, según las normas de la IUPAC, aunque la mayoría de ellos se conocen por nombres comunes que derivan del organismo en el que se han encontrado. En la tabla N 1 se indican algunos ácidos grasos saturados que se encuentran en la naturaleza. En los ácidos insaturado son aquellos que contiene uno o más dobles enlaces en su cadena hidrocarbonada. En general, la posición del doble enlace es bastante regular, si hay un doble enlace este se encuentra en el carbono nueve (C-9) y si tiene dos o tres los presenta en las posiciones C- 12 y C-15 respectivamente. Casi todos los ácidos grasos naturales se encuentran con configuración cis, por lo cual el doble enlace provoca un doblamiento lo que implica que no se pueda empaquetar presentándose como líquidos oleosos. No obstante se conocen algunos ejemplos de ácidos grasos de configuración trans. Su nomenclatura es, según las normas IUPAC, aunque al igual que los ácidos grasos saturados, los insaturados también se conocen por nombres comunes. En muchas ocasiones, para identificar los ácidos grasos se utilizan abreviaturas en las que se reflejan el número de átomos de carbono que posee, el de doble enlaces y la posición del mismo (si los tiene). Los átomos de carbono se numeran a partir del carbono carboxilo (C-1), el carbono metilo terminal se conoce como el carbono omega (ω). Para esta nomenclatura abreviada, hay dos sistemas: 1) Se indica el número de átomos de carbono, separado por dos puntos del número total de dobles enlaces, expresando a continuación, la configuración c (cis) o t (trans), seguido por la posición del doble enlace representado con el símbolo Δ y uno o varios números separados por comas, bien mediante exponente o entre paréntesis. Estos últimos números corresponden al átomo de carbono, empezando a contar los carbonos por el grupo carboxilo, en el que se ubica el doble enlace. Por ejemplo, 18:1cΔ 9 o 18:1cΔ(9) indica que el ácido graso tiene en total 18 átomos de carbono, presenta un doble enlace de configuración cis y la ubicación del doble enlace está entre los átomos 9 y 10 del ácido graso contando desde el carboxilo. (tabla N 1) Equipo Familiar Página 7 10/11/2009

8 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Tabla N 1: Algunos ácidos grasos biológicamente importantes 2) De forma similar al caso anterior, otra forma de abreviatura permite establecer la posición del primer doble enlace, numerando los carbonos a partir del grupo metilo terminal, mediante un número separado de los anteriores por una letra ω. Por ejemplo, 18:2c ω6 indica un ácido graso de 18 átomos de carbono con dos doble enlaces, con el primer doble enlace en el sexto carbono contando desde el carbono omega. Dado que en los ácidos grasos que contienen dos o más dobles enlaces no se hallan conjugados, sino que se encuentran separados por un grupo metileno (-CH 2 -), no es preciso indicar la posición de todos, basta con hacerlo del primer doble enlace y queda perfectamente explícita la estructura del ácido graso. En los animales, los dobles enlaces se introducen sólo entre el doble enlace existente (por ejemplo ω9, ω7, ω6 y ω3) y el carbono del carboxilo, conduciendo a cuatro series de ácidos grasos conocidas como las clases ω9, ω7, ω6 y ω3 respectivamente (tabla N 2) Para mantener una buena salud humana, deben aportarse en la dieta dos series de ácidos grasos poliinsaturados, la clase ω6 y ω3. Equipo Familiar Página 8 10/11/2009

9 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Los ácidos grasos ω6 son sintetizados por las plantas, siendo el ácido linoleico la principal fuente de ácidos grasos de la clase ω6. El ácido linoleico es un componente de las membranas celulares y un precursor del ácido araquidónico, el sustrato para la síntesis de eicosanoides. Los eicosanoides son un grupo de derivados de ácidos grasos de 20 átomos de carbono con propiedades reguladores. Entre ellos se incluyen las prostaglandinas, los tromboxanos y los leucotriones. Los ácidos grasos ω3 son sintetizados por las algas y plantas de aguas frías, siendo el ácido linolénico el precursor de los ácidos grasos de la clase ω3. Las algas y plantas de aguas profundas son ingeridas por los peces de aguas profundas y convertidos en ácido eicosapentaenoico (AEP) y en el ácido docosahexaennoico (ADH), que abundan en consecuencia en ciertos aceites de pescado. Tabla N 2: Algunos ácidos grasos y su importancia fisiológica Abreviatura Serie Nombre común Presencia 16 Ácido palmítico Común en todas las grasas animales y aceites vegetales 18 Ácido esteárico Común en todas las grasas animales y aceites vegetales 20 Ácido raraquídico Aceite de cacahuate 24 Ácido lignocérico Cerebrósidos, aceite de cacahuate 16:1cΔ 9 ω7 Ácido palmitoleico En casi todas las grasas 18:1cΔ 9 ω9 Ácido oleico Posiblemente el ácido graso más común en las grasas naturales 22:1cΔ 13 ω9 Ácido erúcico Aceites de colza o nabo y de mostaza 24:1cΔ 15 ω9 Ácido nervónico En los cerebrósidos 18:2cΔ 9,12 ω6 Ácido linoleico Maíz, cacahuate, semillas de algodón, frijol de soya y numerosos aceites vegetales 18:3cΔ 9,12,15 ω3 Ácido linolénico Con frecuencia se encuentra junto con el ácido lonoleico pero en particular en el aceite de linaza 20:4cΔ 5,8,11,14 ω6 Ácido araquidónico Se encuentra junto al ácido linoleico, en particular en el aceite de cacahuate; componente importante de los fosfolípidos en los animales. 20:5cΔ 5,8,11,14,17 ω3 Ácido eicosapentaenoico Aceite de hígado de bacalao, aceite de Menhaden (Arenque) y aceite de salmón 22:6cΔ 4,7,10,13,16,19 ω3 Ácido docosahexanenoico Aceite de hígado de bacalao, aceite de Menhaden (Arenque) y aceite de salmón 22:5cΔ 7,10,13,16,19 ω3 Ácido clupanodónico Aceite de pescado, fosfolípidos del cerebro 22:6cΔ 4,7,10,13,16,19 ω3 Ácido cervónico Aceite de pescado, fosfolípidos del cerebro Equipo Familiar Página 9 10/11/2009

10 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA 4. LÍPIDS SAPNIFICABLES SIMPLES. 4.1 Ceras Las ceras biológicas son ésteres de ácidos grasos de cadena larga saturados e insaturados, de 14 a 36 átomos de carbono, con alcoholes de cadena larga, de 16 a 30 átomos de carbono. Las ceras, son sólidos estables de bajo punto de fusión (60 a 100 C) que se encuentran en la naturaleza en vegetales y animales. En los vegetales, la superficie de hojas y tallos de muchas plantas está cubierta por una capa de cera, cuya principal función sería evitar la perdida de agua y protección contra los ataques de microorganismos, y en los animales como protección de la piel, el pelo y las plumas haciéndolas flexibles, lubricados e impermeables. La cera de carnauba (cerotato de miricilo), uno de los ingredientes principales de la cera para automóviles y pisos, se extrae de las hojas de la palmera brasileña y la cera de abeja (palmitato de miricilo) se utilizan ampliamente en la fabricación de lociones y ungüento. H 3 C (CH 2 ) 29 CH 3 (CH 2 ) 14 H 3 C (CH 2 ) 29 CH 3 (CH 2 ) 28 Palmitato de miricilo Cerotato de miricilo 4.2 Triacilglicéridos o Triglicéridos Estas sustancias son triésteres de ácidos grasos de cadena larga (C 12 a C 24 ) y glicerol, es decir, los triglicéridos están compuestos por tres ácidos grasos en enlace éster con un solo glicerol. Los triacilglicéridos son lípidos simples; son los componentes principales de las grasas animales y aceites vegetales y son importantes como reserva de grasas del cuerpo humano. Los triacilglicéridos varían según la posición e identidad de los ácidos grasos. Los triacilglicéridos simples son triésteres formados por glicerol y tres ácidos grasos idénticos. Por ejemplo, la triestearato de glicerilo o triestearina (glicerol y tres moléculas de ácido esteárico): Equipo Familiar Página 10 10/11/2009

11 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Los triacilglicéridos simples son escasos. Los triacilglicéridos naturales mayoritariamente son triacilglicéridos mixtos, es decir, triésteres formados por glicerol y a lo menos un ácido graso diferente. Por ejemplo: La nomenclatura sin ambigüedades de estos compuestos se ha de especificar con el nombre y posición de cada ácido graso. Las grasas animales y los aceites vegetales son mezclas de triacilglicéridos mixtos diferentes. Por ejemplo, los triacilglicéridos de la grasa de la mantequilla contienen 2,5% de ácido láurico, 11,1% de mirístico, 29,0% de palmítico, 9,2% de esteárico, 4,6% de palmitoléico, 26,7% de oleico, 3,6% de linoleico y 13,3 ácidos grasos de C 4 a C 12 átomos de carbono; y los triacilgliceridos del aceite de oliva contienen 6,9% de palmítico, 2,3% de esteárico, 84,4% de oleico, 4,6% de linoleico y 1,8% de ácidos grasos de C 4 a C 12 átomos de carbono. En general, las grasas se diferencian de los aceites en el punto de fusión; a temperatura ambiente, las grasas son sólidas y los aceites son líquidos. Esta diferencia radica en la composición, los aceites contienen un porcentaje mucho mayor de ácidos grasos insaturados (aceite de oliva 89,0% de insaturados y 11,0% de saturados) en comparación con las grasas (mantequilla 34,9% de insaturados y 65,1% de saturados). Las reacciones de los triacilglicéridos derivan principalmente del grupo éster que poseen. Los que contiene ácidos grasos insaturados, también pueden reaccionar por los dobles enlaces de los mismos. Estas reacciones son: hidrólisis, hidrogenación, oxidación (enraciamiento) y halogenación Hidrólisis Al calentar los triglicéridos con agua en medio ácido o básico, se producirá la hidrólisis de los grupos ésteres que poseen, para general glicerol y los ácidos que los forman. En el cuerpo humano, durante la digestión, se produce la hidrólisis ácida de las grasas, catalizada por la enzima lipasa y que se encuentra en el jugo pancreático. Equipo Familiar Página 11 10/11/2009

12 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA En la hidrólisis de las grasas en medio básico (NaH, KH), se forman los jabones, sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos componentes, por lo que esta reacción se denomina saponificación. Este proceso se utiliza para la fabricación de jabones. CH 2 --C-(CH 2 ) 14 CH 3 CH 2 H 2 CH 3 (CH 2 ) 14 C - Na + CH--C-(CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 CH NaH CHH + calor 1 CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 CNa + CH 2 --C-(CH 2 ) 14 CH 3 CH 2 H Triacilglicérido álcali Glicerol Sales de ácidos grasos Hidrogenación La hidrogenación convierte los aceites vegetales en grasas. Esto es comercialmente importante en la preparación de sucedáneos de la margarina y la manteca de cerdo. El níquel metálico pulverizado actúa como catalizador de la reacción. El hidrógeno se adiciona a los dobles enlaces de las cadenas carbonadas del ácido graso insaturado saturándolas y convirtiendo el aceite en grasa. Por ejemplo, la hidrogenación de trioleína (punto de fusión 17 C) produce triestearina (punto de fusión +55 C) CH 2 --C-(CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 CH 3 CH 2 --C-(CH 2 ) 16 CH 3 3 H 2 CH--C-(CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 CH 3 CH--C-(CH 2 ) 16 CH 3 catalizador de niquel y calor CH 2 --C-(CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 CH 3 CH 2 --C-(CH 2 ) 16 CH 3 Trioleína (un aceite) Triestearina (una grasa) La consistencia de la grasa se controla por el grado de hidrogenación; a mayor hidrogenación más duro será el producto. Equipo Familiar Página 12 10/11/2009

13 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Halogenación Los triacilglicéridos, al contener ácidos grasos en su composición, pueden adicionar fácilmente halógenos (Cl 2, Br 2 y I 2 ) a los dobles enlaces de estos. Esta propiedad se utiliza en análisis para determinar el número de dobles enlaces, en una muestra de un ácido graso por adición de yodo (I 2 ). El número de gramos de yodo que reaccionan con 100 gramos de grasa, se conoce como indice de yodo, y nos indica el grado de insaturación de los triacilgliceroles que se analizan xidación Los triacilglicéridos desarrollan un desagradable olor y sabor cuando se exponen al aire húmedo a temperatura ambiente, lo que se conoce como rancidez. Los responsables de la rancidez son los ácidos grasos volátiles (en especial el ácido butírico) que se forman por hidrólisis de los enlaces éster o por oxidación de los dobles enlaces. La hidrólisis de una grasa o aceite se cataliza por enzimas llamadas lipasas, presentes en las bacterias del aire. Sin embargo, son los procesos oxidativos la causa principal de la rancidez de los alimentos. Los triacilgliceroles pueden reaccionar con el oxígeno del aire rompiendo los dobles enlaces contenidos en los ácidos grasos y formando ácidos carboxílicos, que tienen olor a rancio. De a ahí que la oxidación de las grasas se conozca como enranciamiento. Para evitar ésta reacción, en la industria alimentaria añaden sustancias antioxidantes como BHA y BHT compuestos fenólicos que reaccionan fácilmente con el oxígeno y previenen la reacción de éste con los dobles enlaces de los triacilgliceroles. CH 2 --C-(CH 2 ) 14 CH 3 CH 2 -C- (CH 2 ) 14 CH 3 2 CH--C-(CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 CH 3 CH-C- (CH 2 ) 7 CH + CH 3 (CH 2 ) 7 CH CH 2 --C-(CH 2 ) 14 CH 3 CH 2 -C- (CH 2 ) 14 CH 3 Equipo Familiar Página 13 10/11/2009

14 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA 5. LÍPIDS SAPNIFICABLES CMPLEJS. Todas las membranas biológicas contienen lípidos como componentes principales. Los lípidos de las membranas son anfipáticos; la orientación de sus regiones hidrofóbicas e hidrofílicas dirige su empaquetamiento hacia la formación de bicapas membranosas. Las tres clases principales de lípidos que forman las membranas son: glicerofosfolípidos, esfingolípidos y esteroles. Dentro de las tres clases de lípidos de membrana se produce una gran diversidad debido a las diferentes combinaciones de colas de ácidos grasos y cabezas polares. Algunos tejidos animales y algunos organismos unicelulares son ricos en lípidos con función éter. Los lípidos éteres son lípidos que contiene un glicerol unido, en uno de sus átomos de oxígeno, con un enlace éter a un grupo alquilo, que puede ser saturado o puede tener un doble enlace entre el carbono 1 y 2, tal como sucede en los plasmalógenos. Los glucoesfingolípidos o glucolípidos son derivados glicosídicos de esfingosina, están ampliamente distribuidos en cada tejido del cuerpo, en particular en el tejido nervioso (como el cerebro). Los glicolípidos contienen ceramida y uno o más azucares. Los dos glicoesfingolípidos más sencillos son galactosilceramida y glucosilceramida. 5.1 Glicerofosfolípidos Los acilglicéridos que contienen ácido fosfórico esterificado en el grupo hidroxilo del C 3 se denominan glicerofosfolípidos o fosfoglicéridos. Los fosfoglicéridos son la principal clase de fosfolípidos, que existe en la naturaleza. Forman bicapas cuando se dispersan en una solución acuosa, y bajo esta forma son los principales componentes de las membranas celulares; también se encuentran en las lipoproteínas del plasma sanguíneo; en los depósitos grasos aparecen en muy escasa proporción. Tienen como función principal la de ser elementos estructurales. Su estructura fundamental es un ácido fosfatídico que se forman a partir de dos ácidos grasos, glicerol y ácido fosfórico. Estos compuestos son similares a los triacilglicéridos, es decir, los dos primeros átomos de carbono del glicerol tienen dos ésteres de ácidos grasos, y se diferencian en el tercer átomo de carbono donde hay un éster de fosfato. Los ácidos grasos, generalmente son de 16 y 18 átomos de carbonos; uno de ellos es saturado, el que esterifíca al carbono 1 del glicerol, y el otro es insaturado, el que esterifica al carbono central ó 2 del glicerol y el ácido fosfórico esterifíca al carbono 3 (enlace éster fosfórico). Equipo Familiar Página 14 10/11/2009

15 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Todos los glicerofosfolípidos derivan del ácido fosfatídico y se nombran según sus grupos polares de cabeza. Estos grupos polares de cabeza proceden de grupos alcoholes, como etanolamina, colina, serina, inositol o glicerol, que se unen al grupo fosfato a través de una reacción de condensación. Por ejemplo, si se une el grupo alcohol etanolamina tendremos al fosfoglicérido fosfotadiletanolamina, si se une el grupo alcohol colina tendremos al fosfoglicérido fosfotadilcolina, y así respectivamente. Equipo Familiar Página 15 10/11/2009

16 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Las membranas celulares contienen poco o ningún ácido fosfatídico libre. Por lo general, el fósforo del ácido fosfatídico está unido al grupo aminoalcohol. Los más importantes son las lecitinas (fosfatidilcolina) y las cefalinas (fosfatidiletanolamina). En la tabla N 3 se indica la abundancia relativa de los glicerofosfolípidos más frecuentes en algunas membranas. Tabla N 3 Composición lipídica de algunas membranas. 5.2 Cardiolipina La cardiolipina es un fosfoglicérido complejo presente en la membrana mitocondrial interna y en las membranas de los cloroplastos de los vegetales. Esta formada por dos moléculas de ácido fosfatídico unidas mediante un puente de glicerol. En la mitocondria, la cardiolipina es imprescindible para el funcionamiento óptimo del proceso de transporte electrónico. H 2 C HC H 2 C H 2 C HC H 2 C CH 2 C R C R P - H C H - P CH2 C R C R Equipo Familiar Página 16 10/11/2009

17 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA 5.3 Plasmalógenos El tejido cardiaco de vertebrados es único en su riqueza de lípidos con función éter, alrededor del 50% del total de fosfolípidos cardiacos son plasmalógenos. Los plasmalógenos son una forma especial de alquil éter fosfoglicérido. Estructuralmente son semejantes a la fosfoglicéridos, pero posee un enlace éter en el carbono 1 del glicerol en lugar de un enlace éster normal que se encuentra en todos los acilgliceroles. La cadena hidrocarbonada que se une al glicerol a través de un enlace éter presenta un doble enlace cis entre el C 1 y C 2 y habitualmente presenta 16 átomos de carbono; se trata de un alquil-1-enil éter. La etanolamina es el grupo alcohol más frecuente en los plasmalógenos 5.4 Esfingolípidos Los esfingolípidos, la segunda clase importante de lípidos de membrana, también tiene una cabeza polar y dos colas apolares, pero, a diferencia de los glicerofosfolípidos no contiene glicerol. Su estructura fundamental es a partir de esfingosina, un amino alcohol insaturado de 18 átomos de carbono. Equipo Familiar Página 17 10/11/2009

18 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Si un ácido graso está unido mediante un enlace amida al grupo amina (-NH 2 ) de la esfingosina, se obtiene la clase de esfingolípidos denominados ceramidas. Las ceramidas están formadas sólo por esfingosina y un ácido graso. La posterior modificación, mediante la adición al grupo hidroxilo del carbono 1 de la esfingosina, da lugar a los esfingolípidos, por lo tanto, la ceramida es la unidad estructural fundamental común a todos los esfingolípidos. Hay dos subclases de esfingolípidos que difieren claramente en sus grupos de cabeza: esfingomielina y glucoesfingolípidos Esfingomielina Las esfingomielinas se forman cuando un residuo de fosforilcolina (cabeza polar) se une al grupo hidroxilo terminal de una ceramida. Como tienen una unión éster fosfato se clasifican como fosfolípidos junto con los glicerofosfolípidos. La esfingomielina se hallan presente en las membranas plasmáticas de las células animales; la vaina de mielina que rodea y aísla los axones de las neuronas mielinadas constituye una buena fuente de esfingomielina, de ahí procede su nombre. Equipo Familiar Página 18 10/11/2009

19 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Glucoesfingolípidos Los glucoesfingolípidos contienen uno o más sacáridos como grupo de cabeza polar, no son fosfolípidos puesto que no presentan éster fosfato como en el caso de los glicerofosfolípidos y la esfingomielina. Las ceramidas que contienen un residuo monosacárido se conocen como cerebrósidos; los que contiene galactosa (galactosilceramida) se encuentran de manera característica en las membranas plasmáticas de células del tejido nervioso mientras que los que contienen glucosa (glucosilceramida) se hallan en las membranas plasmáticas de las células de tejidos no nerviosos. Pueden unirse porciones monosacáridas adicionales al residuo glucosa terminal de la glucosilceramida, dando lugar a glucoesfingolípidos más complejos conocidos como gangliósidos. Los gangliósidos son glucoesfingolípidos más complejos contienen cabezas polares muy grandes formadas por varias unidades glucídicas. Una de las unidades glucídicas terminales de los glangiósidos es la n-acetilgalactosamina y el ácido N-acetilneuramínico o siálico. Los gangliósidos constituyen el 6% de los lípidos de membrana en la materia gris del cerebro humano y hallan en menor cantidad en las membranas de la mayoría de tejidos animales no nerviosos. Equipo Familiar Página 19 10/11/2009

20 UNIVERSIDAD MAYR - FACULTAD DE MEDICINA Los glucoesfingolípidos presentes en las superficies celulares están implicados en el reconocimiento entre células y son antigénicos; forman parte de algunas de las sustancias de los grupos sanguíneos. Los grupos sanguíneos humanos A, B y son glucoesfingolípidos. Los antígenos glucoesfingolípidos y glucoproteicos situados en la superficie de las células obligan a establecer la compatibilidad de la sangre o los tipos celulares antes de llevar a cabo una transfusión de sanguínea o un transplante de tejido. Las dos clases de lípidos considerados hasta el momento (lípidos de almacenamiento y lípidos estructurales) son componentes celulares mayoritarios; los lípidos de las membranas representan del 5 al 10% de la masa seca de muchas células y los lípidos de almacenamiento más del 50% de la masa. Hay otro grupo de lípidos que aunque son componentes celulares relativamente minoritarios en cuanto a masa, tienen actividades biológicas específicas y esenciales. Entre ellos se encuentran los esteroides y un gran número de isoprenoides o terpenos. Equipo Familiar Página 20 10/11/2009