TEMA 10 LÍPIDOS Se les conoce como biomoléculas orgánicas insolubles en agua y solubles en algún líquido apolar (como puede ser el éter, el cloroformo el acetato y el benceno) -Funciones Clara función energética, aportan por cada gramo unas 9.3 calorías, en cambio un gramo de proteínas nos aporta 4,1 calorías. Son componentes esenciales de las membranas biológicas. Actúan como lubricantes y emulsionantes. Necesarios como aislante térmicos. Tiene una muy baja conductividad del calor. Implicados en la regulación metabólica. Muchas hormonas son lípidos. Clasificación No existe una única forma de clasificación de los lípidos, debido a la enorme variedad de ellos que hay en la naturaleza. En esta clasificación se van a presentar los que son más importantes para el metabolismo del cuerpo humano. -Lípidos simples. Son los formados por las unidades estructurales, de naturaleza bien ácida o bien alcohólica, los ésteres de estas y los derivados relacionados con las unidades ácidas, con importante efecto sobre el metabolismo intracelular en tejidos más o menos específicos. Están formados por las unidades estructurales no esterificadas, los ácidos grasos y alcoholes grasos. Ésteres: como los monoacilglicéridos, diacilglicéridos y triglicéridos. Derivados de ácidos grasos de importancia reguladora: prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos. -Lípidos complejos. Las unidades de los lípidos simples unidas mediante enlace éster. Son de mayor tamaño y siempre son anfipáticos. Se pueden subclasificar en: fosfolípidos (tienen un grupo fosfato), glicolípidos (poseen esfingosina y algún glúcido en su composición), y los lípidos conjugados con otras moléculas como pueden ser las lipoproteínas y los lipopolisacáridos. -Lípidos isoprenoides Dereivados del isopreno y no contienen enlaces éster. Dentro de este grupo están los terpenos y los aromas. En esta clasificación no están todos los lípidos del organismo, hay muchos que no se ajustan a ninguno de estos grupos. Un ácido graso saturado es aquel que en su cadena no tiene ningún doble enlace, todo son enlaces simples. Los monoinsaturados tiene 1 doble enlace y los polinsaturados tienen más de un doble enlace. Unidades básicas Los ácidos grasos son ácidos monocarboxilados de cadena lineal, con un número de carbonos de entre 4 y 26. Lo más habitual es que lo ácidos grasos tengan entre 14 y 20 carbonos, sobre todo 18. en el organismo existen más de 100 diferentes, pero el 95% de ellos son sólo 9, cuatro saturados y cuatro insaturados y cinco saturados. Los saturados son: milístico, palmítico, esteárico y araquidico.
Los monoinsaturados son el palmotélico, y el ac. Oleico. Los polinsaturados son el linoleico, el linolénico y el araquidónico. Todos lo que son polinsaturados son ácidos grasos esenciales, es decir, hay que ingerirlos en la dieta ya que el organismo no los puede sintetizar. Se les ha llamado incorrectamente vitamina F. Una forma de nombrar los ácidos grasos para acortar es con la letra delta y un superíndice con el número de dobles enlace en el caso de haberlo, una C, y un subíndice que indique el número de carbonos. Ej: delta 9,12,15 C 18:3 esta sería la forma abreviada de nombrar al ácido linolénico. La nomenclatura omega consiste en empezar a contar por el final (el carbono más alejado del grupo funcional) y ver en que posición tiene el doble enlace, dependiendo de la posición de ese doble enlace, el ácido graso pertenece a una familia o a otra. En los animales, existen sólo las familias 3, 6, 7 y 9. Las propiedades más importantes y comunes de los ácidos grasos naturales son: El número de carbonos es casi siempre par. Ello se debe a que para formarse se produce la adición de unidades de acetilo que contiene dos unidades de carbono. Los dobles enlaces no son conjugados, sino que siempre aparecen a una distancia de 3 carbonos. Además, siempre aparecen en la posición cis, y nunca en la trans. Esto es un tipo de isomería, la isomería geométrica. A igualdad de carbonos, los insaturados cis tienen menos temperatura de fusión que los trans, y estos menores que los saturados. Por ello las grasas animales ricas en a. grasos saturados son sólidas a temperatura ambiente. Esto se debe al grado de empaquetado de las moléculas, que es mucho mayor en el cis que en el trans. Los ácidos grasosinsaturados son fácilmente oxidables por el O 2, lo que explica su tendencia a enranciamiento y a la pérdida de calidad. Los alcoholes grasos son 2 fundamentalmente, el glicerol y la esfingosina. Son compuestos de cadena hidrocarbonadas lineales de longitud variable y que contienen, al menos, una función alcohol en uno de sus extremos. Acilglicéridos Son también llamados grasas neutras, debido a su ausencia de carga. Se forman mediante el enlace éster, que consiste en la unión de un grupo alcohol y un grupo carboxilo perdiendo una molécula de agua. La reacción contraria es la reacción de saponificación. Son las principales moléculas energéticas de la célula. La glicerina se puede esterificar con tres grupos OH, dando lugar a los monoacilglicéridos (1 ácido graso), diacilglicéridos (2ac. Grasos) y a los triglicéridos (3 ac. Grasos). Las enzimas que catalizan las roturas de los enlaces éster son las lipasas. Derivados de ácidos grasos
Un ejemplo son las prostaglandinas, que derivan del ácido araquidónico. Son muy importantes en el organismo y tienen unas 1000 funciones conocidas en el organismo entre ellas, la regulación del músculo liso, intervienen en el dolor, la fiebre, la inflamación, disminuyen la presión arterial...) Hay varias grupos o familias de enzimas que se encargan de su formación, aunque podemos decir que la más importante es la citoxigenasa. Esta enzima también es muy conocida por que es el blanco de las aspirinas (ácido acetilsalicítico), que es un inhibidor irreversible de esta enzima. Si se inhibe no se produce la portaglandina, por lo tanto no hay inflamación, dolor, ni fiebre. El problema es que también inhibe la secrección gástrica, lo que puede dar lugar a una úlcera de estómago. También se ha usado la aspirina como un anticoagulante, ya que esta proteína está también asociada a la coagulación sanguínea. En realidad no es esta enzima la que está directamente implicada, sino sus isozimas, la cox 1 y la cox 2. Durante un tiempo hubo unos fármacos que inhibían sólo a una de estas isozimas, pero se tuvieron que retirar ya que se detenía la producción de anticoagulante, pero los tromboxanos (coagulantes) seguían funcionando, por lo que el paciente era muy propenso a sufrir un trombo o una embolia. El paracetamol tiene un efecto interesante, ya que no se sabe sobre qué actúa, pero se cree que puede ser sobre una supuesta cox 3 que aún es desconocida. Los eicosanoides son derivados de ácido araquidónico. Los tromboxanos (tx) son sintetizados por las plaquetas y tiene una función de estimulación de la agregación plaquetaria y la vasoconstricción. Los leucotrienos son también unos eicosanoides, sintetizados a partir de los leucocitos, que tienen función quimiláctica, dirigen las moléculas hasta el foco de la infección. Lípido complejos Uno de los grupos más importantes son los fosfolípidos; dentro de los cuales están los fosfoglicéridos y los esfingolípidos. Tienen carácter anfipático con una zona polar y otra apolar, están especialmente especializados en la formación de la bicapa lipidica. -Fosfoacilglicérido: el glicerol con 2 ácidos grasos esterificados y en la tercera posición que queda libre se le acopla un grupo fosfato, el cual puede estar enlazado a un alcohol. Cuando el fosfato no tiene el alcohol se le llama ácido L- fosfatídico. Además los fosfolípidos contienen otro alcohol esterificando un segundo grupo ácido del grupo fosfato, asi que pueden por tanto considerarse como ésteres derivados del ácido fosfatídico. Hay varios tipos, uno de ellos son las lecitinas, a las que se le une la colina, que actúan como tensioactivos, es decir, reducen la tensión superficial del agua, aparecen en los pulmones, donde evitan que los broquiolos se peguen y no se puedan separar. Esta enfermedad por ausencia de estas lecitinas se llama, síndrome disneico agudo o enfermedad de las membranas hialinas, y pueden llegar incluso a producir la muerte por asfixia. Las cefalinas se obtuvieron por primera vez a partir de la masa encefálica, pero también existen en otros tejidos. Las de etanolamina son más abundantes que las de serina. Son los dos tipos que existen.
Las cardiolipinas deben su nombre al hecho de que fueron descubiertas en las mitocondrias de las células cardinectoras, y son muy ricas en ácidos grasos polinsaturados. Contienen dos moléculas dos moléculas de ácido fosfatídico unidas a la molécula central de glicerol. Los fosfatidilinositoles son menos abundantes en las membranas biológicas, pero tienen función reguladora importante, al ser fuente de inositolfosfatos, que son unos segundos mensajeros, un segundo mensajero es el que lleva la información desde la membrana (tras ser recibida por el primer mensajero) hasta las partes de la célula en donde se va a llevar a cabo la acción. Las esfingomielinas contienen esfingosina, además de un ácido graso en la posición 2 del alcohol, y un fosfato unido al carbono 1. Es el único tipo de lípido que contiene a la vez esfingosina y fosfato, por lo que pertenece a los fosfolípidos y a los esfingolípidos. Abunda en las vainas de mielina de las células de Schwann del SN periférico. La unión de la esfingosina y un ácido graso en C 2, se denomina genéricamente ceramida, y es la unidad estructural de las esfingomielinas y de todos los glicolípidos. Glicolípidos Estos lípidos complejos tienen la unidad ceramida unida por enlace glicosídico de configuración beta, entre en hidroxilo de C 1 de la esfingosina y un hidrato de carbono de complejidad variable. Son muy abundantes en las membranas del sistema nervioso central, sobre todo en la sustancia blanca. Se clasifican en: -Cerebrósido: contienen sólo un monosacárido, generalmente D-galactosa, que le da hidrofilia a esa parte de la molécula, pero no carga neta. -Sulfátidos o sulfolípidos: son glicolípidos en los que a su vez en el monosacárido contiene ésteres sulfato y por tanto, son glicolípidos con carga negativa neta. El más abundante es el cerebósido con D-galactosa sulfatada en el C 3. -Globósidos: contienen un oligosacárido simple. El más abundante contiene lactosa. -Gangliósidos: contienen un oligosacárido complejo y ramificado, con enlaces glicosídicos diversos y siempre con una o varias unidades siálicas. Lo más frecuente es el ácido N-acetilneuramínico. No se conoce su función clara, pero se sabe que pueden unir toxinas bacterianas o incluso células bacterianas íntegras con relativa afinidad y son las moléculas diana de infecciones como el cólera, el tétanos o el botulismo. El mal procesamiento de los esfingolípidos son las esfingolipidosis. Se deben, como siempre, al fallo de una enzima. Se incluyen dentro de las enfermedades lisosomales, por que los encargados de esta transformación son los lisosomas. Dentro de este grupo están las esfingolipidosis, las glucodosis y las mucopolisacaridosis. Isoprenoides Son derivados del isopreno, que es una molécula muy versátil, ya que sus dobles enlaces permiten que la ruptura de uno de ellos forme un radical libre bivalente, es decir, una especie reactiva con dos electrones libres, uno en cada extremo, que puede unirse a moléculas por ambos lados. El mayor polímero del isopreno es el caucho o el látex. Los derivados del isopreno con mayor interés bioquímico son los
terpenos o los esteroides. Terpenos. Están formados por varias unidades de isopreno que tiene mínimas modificaciones y mantienen su naturaleza de hidrocarburo. Su olor constituye la gran parte aromas de plantas y frutos. El escualeno es un triterpeno, que es precursor del colesterol. Esteroides Este es el grupo más importante de sustancias isoprenoides, aunque su naturaleza triterpénica no se deduce tan facilmente ya primera vista por observación de su estructura, ya que hay cantidad de enlaces que ciclan la molécula, dando lugar a una gran molécula formada por 4 anillos condesados y que se llama ciclopentanoperhidrofenantreno. El número de enantiómeros es muy grande. Los esteroides se pueden clasificar dependiendo de su complejidad en esteroles, familia de las vitaminas D, ácidos biliares, hormonas sexuales. Y corticoesteroides. Los esteroles contienen siempre algún grupo alcohol. El más importante de este grupo es el colesterol, con un hidroxilo en la posición 3-beta, un doble enlace en posición 5 y una cadena hidorcarbonada de 8 carbonos sobre el carbono 17. Tiene una estrecha relación con la hipercolesterolnemía y la ateroesclerosis. Los derivados de la vitamina D se forman por accón de la luz UV sobre los esteroles. Su característica estructural principal es la abertura del anillo B, con formación de un doble enlace entre los carbonos 10 y 19. la cedan lateral que llevan sobre el carbono 17 es igual a la del esterol. Por tanto, la estructura de la vitamina D 3 o colecalciferal se forma a partir del 7-deshidrocolesterol. A partir de este compuesto se sintetizan multitud de compuestos derivados que regualn el metabolismo del calcio y el fosfato. Su carencia ocasiona una serie de enfermedades relacionadas con los huesos, entre las que destaca el raquitismo. El siguiente grupo son los ácidos biliares, que tiene como característica especiales: Una cadena lateral de 5 carbonos que finaliza con un grupo carboxilo. Hay muy pocos ácidos biliares en el organismo, ya que unen su grupo carboxílico a glicina o taurina, alargando la cadena lateral y formando los derivados glico y tauro. Las sales biliares que se forman son, por orden de solubilidad el ácido cólico, el ácido desoxicólico, el ácido quenodesoxicólico y el ácido litocólico. Este último es el responsable de la formación en muchas ocasiones de cálculos renales en la vesícula biliar. Las hormonas sexuales son de dos tipos, los andrógenos o masculinas y los estrógenos o femeninas. En ambos casos, no existe cadena lateral en C17. El anillo A de los estrógenos es aromático y no contiene grupo metilo en C10, por lo que sólo tiene 18 carbonos. Carotenos y retinoles Los carotenos son los precursores de los retinoles, y estos a su vez dan lugar a la vitamina A, que es
un antioxidante y necesario par la visión. Los beta carotenos se encuentran en los vegetales que tienen un color intenso. Las hipervitaminosis lipídicas son también problemáticas. Otro tipo importante son los tocoferoles, el más famoso de ellos es la vitamina E. Actúa como antioxidante y además es necesario para la fertilidad. También la poliprenilquinasas, de las que destaca la vitamina K. Al igual que las hipovitaminosis son peligrosas, lo son también las hipervitaminosis, sobre todo las hiperlipovitaminosis. Ya que un exceso de este tipo de vitaminas produce entre otras cosas la aparición de cálculos y problemas en el riñón. Un tipo de lípido son el HDL y el LDL, el primero es el llamado colesterol bueno y el segundo el malo. El depósito de LDL produce placas de ateroma, que atascan los vasos sanguíneos y dan lugar a infartos de miocardio. En la hipercolesterolemia no funcionan los receptores de las membranas del colesterol. También los ácidos grasos en disposición trans son malos para el organismo. Estos no aparecen de forma natural, pero si cuando se solidifica un ácido graso cis mediante la hidrogenización. Lo que ocurre es que algunos de los dobles no se rompen (que es el objetivo de este proceso) pero se cambian de disposición y pasan a ser ácidos grasos trans. Se ha demostrado que los ácidos grasos omega, muy abundantes en los pescados azules contribuyen a la salud cardiovascular, ya que disminuyen la agregación plaquetaria, los acilglicéridos y el colesterol. Esto lo hace el omega 3, el omega 6 en cambio, no contribuye a la salud.