TEMA 4: LIPIDOS Con el nombre de lípidos (del griego lipos, grasa) se denomina a un conjunto de compuestos orgánicos formados principalmente por oxigeno. carbono e hidrógeno y en ocasiones otros elementos como nitrógeno, fósforo y azufre. En este grupo se engloba una gran variedad de sustancias con características químicas diversas Propiedades A) No son solubles en agua. B) Son solubles en disolventes orgánicos como éter, alcohol, benceno o acetona. C) La cantidad de oxigeno es mucho menor que en otros compuestos, esto condiciona parte de sus propiedades D) Son sustancias untuosas al tacto No se mezclan con el agua, la molécula de lípido se orienta formando una estructura denominada micela Funciones A) Estructurales: son componentes mayoritarios de todas las membranas celulares. B) Energéticas: Algunos como los triglicéridos se utilizan para almacenar energía 1
C) Vitaminas y Hormonas: muchas son lípidos o derivados Clasificación Clasificación basada en su estructura molecular. A) Saponificables: contienen en su molécula ácidos grasos. Cuando se les somete a una hidrólisis alcalina forman jabones B) Insaponificables: no contienen en su molécula ácidos grasos A) Saponificables: Acilgliceridos o grasas Ceras Fosfolipidos Esfingolipidos B) No saponificables. Terpenos Esteroides 2
Prostaglandinas ACIDOS GRASOS Están formados por una larga cadena alifática con un grupo carboxilo en un extremo. Suelen tener un número par de átomos de carbono entre 14 y 22, generalmente se encuentran asociados a moléculas de lípidos. Se denominan saturados cuando todos los enlaces C C son simples, insaturados si tienen dobles o triples. Ácidos grasos saturados: Láurico (12) Mirístico (14) Palmítico (16) 3
Esteárico (18) Araquidonico (20) Lignocerico (24) Ácidos grasos insaturados: Palmitoleico (16) Oleico (18) Linoleico (18) Linolénico (18) Araquidonico (20) Propiedades de los ácidos grasos A) Presentan una bipolaridad, la cadena alifática es hidrófoba y tiene tendencia a establecer enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes. El grupo carboxilo puede unirse a otros grupos similares por medio de enlaces puente de hidrógeno. Esto explica la orientación de los ácidos grasos en agua formando bicapas y micelas. B) El punto de fusión de los ácidos grasos insaturados (Oleico 13,4 ºC) es menor que el de los saturados (Esteárico 69,6ºC). El punto de fusión aumenta al aumentar el número de átomos de carbono debido al aumento de los enlaces de Van der Waals, para cambiar de estado hay que romper estos enlaces. 4
La orientación de la cadena insaturada dificulta la formación de estos enlaces y el punto de fusión desciende Los lípidos con ácidos grasos saturados son sólidos a temperatura ambiente y se denominan sebos, los insaturados a temperatura ambiente son líquidos y se denominan aceites La autooxidación de los ácidos grasos se debe a la reacción de los dobles enlaces con el oxigeno, los dobles enlaces originan aldehídos, la vitamina E impide esta reacción. Ácidos Grasos Esenciales En la dieta es esencial la presencia de tres ácidos grasos poliinsaturados que no pueden ser sintetizados por el organismo, los ácidos linoleico (omega 6) y linolénico (omega 3) presentes en muchos aceites y el araquidonico que se encuentra en las grasas animales Se relaciona la ingesta de ácidos grasos insaturados con una disminución de riesgo a padecer enfermedades cardiovasculares. El aceite de oliva y los pescados, en especial los azules son una fuente natural de estos ácidos Los ácidos grasos trans (en inglés tran fatt acid, TFA) son un tipo de ácido graso insaturado que se encuentra principalmente en alimentos industrializados que han sido sometidos a hidrogenación o al horneado como los pasteles, entre otros. Los ácidos grasos trans no sólo aumentan la concentración de lipoproteínas de baja densidad (LDL) en la sangre sino 5
que disminuyen las lipoproteínas de alta densidad (HDL, responsables de transportar lo que llamamos el "colesterol bueno"), provocando un mayor riesgo de sufrir enfermedades cardiovasculares * Acilgliceridos Son ésteres de la glicerina en los que uno (mono), dos (di) o tres (tri) grupos alcohol han sido sustituidos por ácidos grasos. Son los lípidos más abundantes en la naturaleza y forman elementos de protección y reserva en los animales y vegetales Los animales les utilizan como elemento de reserva energética ya que proporcionan más energía que la misma cantidad de azúcares, si fueran los azucares la molécula de reserva el peso aumentaría mucho dificultando la movilidad. En las plantas las moléculas de reserva son los azúcares. 6
Energía por gramo: Azúcares 4 Kcal/g Lípidos 9 Kcal/g Proteínas 4Kcal/g * Ceras Son ésteres de ácidos grasos de cadena larga, como el palmítico o el esteárico con alcoholes de cadena larga, los dos extremos de la cadena son hidrófobos. Son insolubles en agua, tienen funciones protectoras y de revestimiento, en la piel, pelo, plumas, epidermis de las hojas, los frutos, exoesqueletos de insectos, panales de las abejas etc. * Fosfolipidos A) Glicerofosfatidos: son los lípidos más abundantes en las membranas biológicas. Se caracterizan por tener esterificado un OH de la glicerina con un ácido ortofosfórico. A este compuesto se le denomina ácido fosfatídico. Los ácidos grasos R1 y R2 suelen ser esteárico y oleico 7
Se puede sustituir la X del ácido fosfatidico por diversas moléculas. Si X = Colina, se denomina, Fosfatidilcolina o Lecitina, que es un componente fundamental de las vainas de mielina y de las membranas mitocondriales Si X= Etanolamina se denomina Fosfatidil Etanolamina o Cefalina. Forma parte de las moléculas del retículo endoplasmatico 8
Si X= Serina, Fosfatidil Serina, forma parte de la membrana de los eritrocitos Si X= Inositol, Fosfatidil Inositol, tiene un papel importante como mensajero secundario en la membrana citoplasmática 9
Si X= Otra molécula de ácido fosfatidico, se denomina cardiolipina, se encuentra en las membranas de las mitocondrias del tejido cardiaco * Esfingolipidos Son semejantes a los fosfolipidos, son sustancias anfipaticas, en medio acuoso forman bicapas, están presentes en todas las membranas aunque son muy abundantes en el tejido nervioso. Químicamente están formados por: Un aminoalcohol de cadena larga (18 átomos de carbono) generalmente se trata de la esfingosina Un ácido graso saturado o monosaturado de cadena larga de 18 a 26 carbonos Un grupo de carácter polar de naturaleza diversa La esfingosina se une por su grupo amino al ácido graso para formar un compuesto denominado ceramida que es la unidad estructural de todos los esfingolipidos 10
Tipos de Esfingolipidos 1. Esfingomielinas: el grupo polar que se une a la ceramida es la fosfocolina o fosfoetanolamina. Se encuentran en las membranas de las células animales y fundamentalmente en las vainas de mielina formada en las células de Schwann 2. Esfingoglucolipidos: el grupo polar unido a la ceramida es un monosacáridos o un oligosacárido ramificado. Se denominan Cerebrósidos si a la ceramida se une una glucosa (glucocerebrósidos) si se une una galactosa (galactocerebrosidos) son muy abundantes en las membranas de las células nerviosas. Se denominan Gangliósidos si llevan unidos a la ceramida un oligosacáridos formado por moléculas entre otras de ácido N acetilneuraminico. Constituyen hasta el 6% de los 11
lípidos de las membranas de las células que forman la materia gris del cerebro Lípidos no saponificables No originan jabones por no tener en su molécula ácidos grasos. Realizan muy importantes funciones biológicas Terpenos Se denominan isoprenoides ya que son polímeros del isopreno dando lugar estructuras lineales y cíclicas, la presencia de dobles enlaces hace que estos compuestos tengan una coloración determinada, son muy abundantes en los vegetales Clasificación de los terpenos Monoterpenos: dos moléculas de isopreno Diterpenos: cuatro moléculas de isopreno Triterpenos: seis moléculas de isopreno Tetraterpenos: ocho moléculas de isopreno Politerpenos: muchas moléculas de isopreno 12
Monoterpenos Esencias: son monoterpenos, se encuentran en las plantas superiores, son sustancias muy volátiles que se utilizan frecuentemente en la industria cosmética, el mentol, el limoneno y el geraniol son un ejemplo Diterpenos En las plantas son pigmentos como el fitol que forma parte de la clorofila. Otros diterpenos importantes es la vitamina A o retinol, la vitamina E o antioxidante y la vitamina K, las vitaminas no se pueden sintetizar se toman con la dieta. La falta de vitaminas da lugar a enfermedades carenciales denominadas avitaminosis Vitamina A 13
Vitamina A o retinol, se forma en los animales a partir de los carotenos ingeridos por escisión del doble central de sus dos moléculas. Se almacenan en el hígado. La podemos encontrar en dos formas: retinol o vitamina A1 y retinal o vitamina A2, esta última es la forma activa en el metabolismo de los animales. Interviene en la estabilidad de las membranas celulares manteniendo en buen estado los tejidos epiteliales, es necesaria en el proceso de la visión regenerando la proteína rodopsina cuya ruptura estimula el nervio óptico. Su déficit provoca alteraciones de los epitelios y engrosamiento y opacidad de la retina o xeroftalmía La vitamina A se encuentra en el hígado, mantequilla, zanahoria, espinacas etc. Vitamina E También llamada tocoferol. Interviene en el metabolismo de los lípidos, impidiendo oxidaciones anormales. Su déficit puede causar esterilidad y distrofias musculares. Se encuentra en los aceites vegetales, espárragos, espinacas. mantequilla Vitamina K Se llama también fitomenadiona. 14
No suele darse un déficit por que se la sintetizan las bacterias de la flora intestinal, en el caso de una avitaminosis se producen hemorragias. Interviene en la síntesis de protrombina en el proceso de coagulación sanguínea Triterpenos Entre otros dentro de este grupo están el Escualeno y el Lanosterol que son precursores del colesterol Tetraterpenos Son muy importantes un grupo de pigmentos que colaboran con la clorofila para captar fotones. Las xantofilas de color amarillo, los carotenos de color naranja, de estos últimos el beta caroteno que se encuentra en la zanahoria esta implicado en la síntesis de vitamina A. El licopeno es un tetraterpeno que se encuentra en el tomate 15
Politerpenos Un ejemplo es el caucho, que se obtiene del látex de una planta. Hevea brasilensis Esteroides: Son derivados de un compuesto denominado ciclopentanoperhidrofenantreno, los esteroides se diferencian entre sí por la posición de los dobles enlaces, el tipo de grupos funcionales y su posición. Los más importantes son los esteroles, las hormonas esteroideas y los ácidos biliares 1. Esteroles Vitamina D o calciferol, se presenta en dos formas activas D2 y D3, para transformar la vitamina en su forma activa se necesitan los rayos ultravioletas solares, D3 se origina a partir del colesterol y D2 se ingiere en los alimentos. El raquitismo esta asociado con una avitaminosis de la vitamina D se caracteriza por un deformación de los huesos por falta de mineralización 16
Se encuentra en el salmón, hígado, yema de huevo, leche. Colesterol: Forma parte de las membranas celulares, influye en las propiedades de estas manteniendo su fluidez frente a cambios de temperatura, afecta también a la permeabilidad de las membranas Los fitoesteroles (esteroles de las plantas) son esteroles naturales de origen vegetal, presentes en pequeñas cantidades en algunos alimentos como el aceite de girasol y la soja. Son similares al colesterol animal. Hormonas Esteroideas: Derivan del colesterol. A) Hormonas Sexuales: testosterona en el hombre, estrógenos y progesterona en la mujer B) Hormonas de la corteza suprarrenal como la aldosterona (implicada en la regulación del sodio) y el cortisol (implicada en el metabolismo) Ácidos Biliares Derivan del colesterol, los más importantes son el ácido cólico y el desoxicólico forman parte de la bilis provocando la emulsión de las grasas Prostaglandinas: Se encontraron por primera vez en la próstata, se sintetizan a partir del ácido Araquidonico. Sus funciones son diversas: A) Son vasodilatadores regulan la presión arterial B) Intervienen en los procesos inflamatorios C) Estimulan la producción del mucus de la mucosa intestinal 17
D) Estimulan la contracción de la musculatura lisa E) Intervienen en el proceso de coagulación sanguínea 18