Lípidos

• Los lípidos son moléculas orgánicas, la mayoría deestas biomoléculas están compuestas principalmentepor carbono e hidrógeno y en menor proporción poroxígeno, aunque también pueden contener P, S y N.

• La mayoría de los lípidos son insolubles en agua ysolubles en solventes orgánicos como el cloroformo.

• Los lípidos se clasifican biológicamente en:

– Lípidos Saponificables: contienen ácidos grasos• Simples: lípidos que sólo contienen C, H y O (gliceroles y ceras)

• Complejos: lípidos que contienen además P, N, S o alguna moléculade glúcido (fosfolípidos y glucolípidos)

– Lípidos Insaponificables: no contienen ácidos grasos.• esteroides, terpenos e icosanoides

• Según sus funciones los lípidos se clasifican en:

a) Función de reserva energética: como los triglicéridos queconstituyen la principal reserva de energía de los animales.

b) Función estructural: como los fosfolípidos, los glucolípidos y elcolesterol que forman las bicapas lipídicas de las membranascelulares. Además los triglicéridos del tejido adiposo recubren yproporcionan consistencia a los órganos y protegenmecánicamente estructuras o son aislantes térmicos.

c) Función reguladora y hormonal: como las vitaminas liposolublesque son de naturaleza lipídica (terpenos, esteroides); las hormonasesteroideas que regulan el metabolismo y las funciones dereproducción; los glucolípidos que actúan como receptores demembrana; los icosanoides que responsables de la comunicacióncelular y la respuesta inmune.

d) Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestinohasta su lugar de destino se realiza mediante su emulsión gracias alos ácidos biliares y a las lipoproteínas.

• Lípidos Saponificables:

a) Los ácidos grasos: son ácidos carboxílicos derivados dehidrocarburos de 4 a 36 carbonos, en algunos casos las cadenas soncompletamente saturadas y lineales y otros contienen insaturaciones,grupos hidroxilos o grupos metilos ramificados.Están presentes en los aceites vegetales (oliva, maíz, girasol,cacahuete, etc.), que son ricos en ácidos grasos insaturados, y en lasgrasas animales (tocino, mantequilla, manteca de cerdo, etc.), ricas enácidos grasos saturados. Las grasas de los pescados contienenmayoritariamente ácidos grasos insaturados.

Los ácidos grasos son las unidades básicas de los lípidos saponificables.

Nomenclatura simplificada de losácidos grasos

• Se especifica la longitud de la cadena y el número de doblesenlaces separados por dos puntos.

Ejemplo: - el ácido palmítico tiene 16 carbonos y es saturado,se abrevia 16:0.

– El ácido oléico de 18 carbonos y un doble enlace es 18:1

• Las posiciones de los dobles enlaces se indican por exponentesque siguen a una Δ

Ejemplo: - un ácido graso de 20 carbonos con un doble enlaceentre C-9 y C-10 y otro entre C-12 y C-13, se designa como20:2(Δ )

• Generalmente en los ácidos grasos monoinsaturados eldoble enlace se ubica en Δ y en los poliinsaturadossuelen ser Δ y Δ .

9,12

129

16

Propiedades fisicoquímicas de los ácidos grasos:

• Las propiedades físicas de los ácidos grasos y de los compuestos que los contienenestán determinadas por la longitud y el grado de insaturación de la cadenacarbonada:

1) los ácidos grasos son anfipáticos:– la parte apolar de la cadena explica la poca solubilidad de estos compuestos en

agua (mientras más larga y menor número de insaturaciones, menor es lasolubilidad en agua) .

– El grupo ácido carboxílico es polar (y está ionizado a pH neutro) de ahí la ligerasolubilidad en agua de los ácidos grasos de cadena corta.

2) Los ácidos son esterificables: pueden formar ésteres con grupos alcohol de otrasmoléculas.

3) Los ácidos grasos son saponificables: Por hidrólisis alcalina los ésteresformados anteriormente dan lugar a jabones (sal del ácido graso)

4) Los ácidos grasos son autooxidables: Los ácidos grasos insaturados puedenoxidarse espontáneamente, dando como resultado aldehídos donde existían losdobles enlaces covalentes.

5) Los lípidos tienen densidades específicas menores que el agua, lo que explicapor qué las mezclas de agua y aceite tienen dos fases.

6) Punto de fusión: Los puntos de fusión de losácidos grasos dependen también de la longitudy grado de saturación de la cadena carbonada.

• Los ácidos grasos desde 12:0 a 24:0 tienen, atemperatura ambiente, una consistencia cérea,mientras que los ácidos grasos de esaslongitudes pero insaturados son líquidosoleosos. Esa diferencia se debe al grado deempaquetamiento de las moléculas de losácidos grasos:

– En los compuestos saturados no existeimpedimento rotacional por lo que la cadenaes más flexible y su conformación másestable es extendida, organizándose enempaquetamientos casi cristalinos unidospor fuerzas de Van der Waals.

– En los compuestos insaturados los doblesenlaces crean un impedimento rotacionalque no permite empaquetar tan fuertementelas moléculas como en los ácidos grasossaturados y en consecuencia se requieremenor energía térmica para desordenarestos conjuntos.

Ác. esteréaico Ác. oléico

Algunos ácidos grasos naturales: estructura,propiedades y nomenclatura

b) Los Acilglicéroles: son ésteres de ácidos grasos simples y neutrosformados con el glicerol a través de una reacción de condensación llamadaesterificación. Una molécula de glicerol puede reaccionar con hasta tresmoléculas de ácidos grasos, puesto que tiene tres grupos hidroxilo.

Según el número de ácidos grasos que se unan a la molécula de glicerol,existen tres tipos de acilgliceroles:

• Monoglicéridos: La molécula de glicerol se une a un sólo ácido graso.

• Diacilglicéridos: La molécula de glicerol se une a dos ácidos grasos.

• Triacilglicéridos: Llamados comúnmente triglicéridos, la molécula de glicerolse une a tres ácidos grasos. Los triglicéridos son la principal reservaenergética de los animales.

Los triacilglicéridos (triglicéridos)

• Son los lípidos más sencillos obtenidosa a partir de los ácidos grasos. Estáncompuestos de 3 ácidos grasos unidospor un enlace éster con un solo glicerol.

• Los que tienen un mismo ácido grasoen las tres posiciones se denominantriacilgliceroles simples y se les nombrade acuerdo al ácido graso quecontienen.– Ejemplos: triestearina, tripalmita, trioleína.

• La mayoría de estos compuestosnaturales son mixtos, contienen 2 omás ácidos grasos diferentes.

• Los triacilgliceroles sonmoléculas apolares debido alenlace éster que se formaentre los hidroxilos del gliceroly los carboxilatos de los ácidosgrasos, lo que les confierecarácter hidrofóbico einsolubilidad casi completa enagua.

• En la mayoría de las célulaseucarióticas, los triglicéridosforman una fase separada degotitas microscópicas oleosasen el citosol acuoso que sirvencomo depósito de combustiblemetabólico.

• Los adipocitos o célulasgrasas especializadas en lascélulas, almacenan grandescantidades de triacilglicerolesen forma de gotitas de grasaque ocupan casi totalmente lacélula.

• Los triacilgliceroles también sealmacenan en las semillas demuchos tipos de plantasproporcionando energíadurante la germinación de lassemillas.

• Los adipocitos y las semillasgerminadas contienen lipasasque son enzimas que catalizanla hidrólisis de lostriacilgliceroles almacenadosliberando ácidos grasos queson exportados a otroslugares.

Ventajas de los triacilgliceroles sobrepolisacáridos como el glucógeno

1) Los átomos de carbono de los ácidos grasosestán más reducidos que los de los azúcares,por lo que la oxidación de los triacilglicerolesproporciona más del doble de energía, gramopor gramo que la de los glúcidos.

2) Como los triaclgliceroles son hidrofóbicos y noestán hidratados, al transportar la energía, elorganismo no debe transportar peso extra delagua de hidratación que si está asociada a lospolisacáridos almacenados.

c) Las Ceras:

• Las ceras biológicas son ésteres de ácidos grasos de cadena larga (entre 14 y36 carbonos) saturados e insaturados con alcoholes de cadenas largas (de 16 a30 carbonos).

• Sus puntos de fusión están entre los 60 y 100 °C, por lo que a temperaturaambiete se encuentran como sólidos. Además, son muy insolubles en mediosacuosos.

• Ciertas glándulas de la piel de los vertebrados secretan ceras tal como lalanolina o el cerumen del conducto auditivo, para proteger el pelo y la piel,manteniéndolos flexible, lubricado e impermeables.

•Las aves acuáticas, secretan ceras paramantener sus plumas impermeables.

Las hojas brillantes de muchas plantastropicales están recubiertas por una espesacera (cutina) que las protege de parásitos eimpide la evaporación excesiva del agua.

d) Los Fosfolípidos (lípidos de membrana)

Son los lípidos que poseen un grupo fosfato en su estructura y los hace

marcadamente más polares, este grupo se une a una porción hidrofóbica medianteun enlace fosfodiéster, lo que les confiere un carácter anfipático permitiéndolesinteracciones hidrofóbicas entre las cabezas polares y el agua fuera de las células,dejando la cola apolar hacia el interior de la bicapa lipídica o micela.

Se clasifican en:

Glicerofosfolípidos ofosfoglicéridos: poseen una moléculade glicerol.

Esfingolípidos: poseenuna molécula de esfingosina

* Los glicerofosfolípidos (fosfoglicéridos)

• Son lípidos de membrana que contienen como unidad básica elácido fosfatídico, en la cual dos ácidos grasos (uno saturado y otroinsaturado) se unen por enlace éster al primer y segundo carbonosdel glicerol y un grupo de cabeza muy polar o cargado está unidopor enlace fosfodiéster al tercer carbono, generalmente un alcoholo un aminoalcohol.

• Las cadenas hidrofóbicas de los ácidos grasos le confieren a lamolécula insolubilidad en agua, mientras que el grupo polar leotorga carácter hidrofílico, por lo que resulta en una estructuraanfipática.

Ácido fosfatídico

• Según el alcohol que sustituye el grupo fosfato, se pueden tenerdistintos glicerofosfolípidos, los más comunes son:

Fosfatidilcolina: también es llamada lecitina,

junto con las sales biliares, ayuda a la solubilizaciónde los ácidos biliares en la bilis. Es el componentemás abundante de la fracción fosfatídica que puedeextraerse tanto de yema de huevo, como de granosde soja.La fosfatidilcolina contiene mayoritariamente ácidopalmítico o ácido esteárico en la posición 1 yprincipalmente los ácidos grasos insaturados de 18carbonos oleico, linoleico o linolénico en la posición 2.

Fosfatidiletanolamina: o cefalina esta presente en

las membranas celulares, y es junto con la fosfatidilcolina,uno de los fosfolípidos más frecuentes en la bicapa lipídicaen los tejidos humanos.La fosfatidiletanolamina posee mayoritariamente ácidopalmítico, ácido esteárico u ácido oleico en posición 1 y unácido graso poliinsaturado de cadena larga, como el ácidoaraquidónico, en posición 2.

Fosfatidilserina: usualmente se encuentraen la monocapa lipídica interior, en el ladocitosólico, de las membranas celularesgracias a una enzima llamada flipasa. Lafosfatidilserina es muy abundante en elcerebro bovino y en las entrañas, como elhígado y el riñón de pollos y cerdos.Podemos encontrar fosfatidilserina enproductos lácteos o en vegetales, pero sóloen pequeñas cantidades

Fosfatidilinositol: o inosítido, contieneen su estructura uno o más inositolesmodificados por adición de uno o másgrupos fosfato.Actúa como segundo mensajero en latransducción de señal de las células, esdecir, a partir de él se forman muchasmoléculas que son precursores demensajeros secundarios que responden aseñales hormonales. Este carácter vienedado por el ciclo metabólico

*Los esfingolípidos• Estos también tienen una cabeza polar y dos colas apolares pero a

diferencia de los glicerofosfolípidos, no tienen glicerol. Están compuestospor una molécula de ceramida, que es la unidad fundamental común atodos los esfingolípidos, la cual consta de una molécula de aminoalcohol decadena larga (esfingosina, también llamada 4-esfingesina) o uno de susderivados, una molécula de ácido graso de cadena larga y un grupo decabeza polar unido por enlace glucosídico en algunos casos y por enlacefosfodiéster en otros casos.

• Los carbonos C-1, C-2 y C-3 de la molécula de esfingosina sonestructuralmente análogos a los tres carbonos del glicerol en losglicerofosfolípidos

La porción glucosídica de algunos esfingolípidos define losgrupos sanguíneos humanos y determinan el tipo desangre que los individuos pueden recibir en lastransfusiones sanguíneas.

La mayoría de las células reemplazan continuamente suslípidos de membrana, para ello existen enzimashidrolíticas en los lisosomas que catalizan la eliminaciónpaso a paso de las unidades de azúcar de losgangliósidos, produciendo una ceramida

• Los esfingolípidos se encuentra abundantemente en el tejido nervioso ycerebral.

Se clasifican en: fosfoesfingolípidos (esfingomielinas) yglucoesfingolípidos (gangliósidos, cerebrósidos).

1)Fosfoesfingolípidos (esfingolmielinas): contienen fosfocolina ofosfoetanolamina como grupo de cabeza polar. Es uno de los principaleslípidos estructurales de membrana del tejido nervioso. Se hallan en lasmembranas plasmáticas de las células animales, y en la vaina demielina que rodea y aísla los axones de las neuronas mielinadas.

Los ácidos grasos más comunesen la esfingomielina son elpalmítico, esteárico, lignocérico yel nervónico. La esfingomielina dela mielina contienepredominantemente ácidos grasosde cadenas muy largas, como ellignocérico y nervónico, mientrasque la sustancia gris contienemayoritariamente ácido esteárico

2) Los glucoesfingolípidos: (glucolípidos) son esfingolípidos compuestospor una ceramida (esfingosina y un ácido graso) y oligosacárido;carecen de grupo fosfato. Los glucolípidos forman parte de la bicapalipídica de la membrana celular.

Entre los principales glúcidos que forman parte de los glucolípidosencontramos a la galactosa, manosa, fructosa, glucosa, N-acetilglucosamina, N-acetilgalactosamina.

Los glucolípidos se clasifican en:

1) Cerebrósidos: tienen un único azúcar unido a la ceramida. Los quecontienen galactosa se encuentran en la membrana plasmática de lacélulas de tejidos nerviosos y son los llamados galactocerebrósidoscomo la frenosina. Los que contienen glucosa se encuentran en lamembrana plasmática de las células de tejidos no nerviosos y son losllamados glucocerebrósidos.

• β-D-Galactosilceramida,

• R es la cadena alquílica del ácido graso.

2) Globósidos: son glucoesfingolípidos neutros con dos o másazúcares, normalmente D-glucosa, D-galactosa o N-acetil-D-galactosamina. Debido a que los cerebrósidos y los globósidos no tienencarga a pH 7, se denominan comúnmente glucolípidos neutros.

3) Los gangliósidos: son los esfingolípidos más complejos. Contienengrupos cabeza polares formados por oligosacáridos y uno o variosresiduos terminales de ácido N-acetilneuramínico (Neu5Ac), tambiénllamado “ácido siálico”

Están concentrados en las terminaciones nerviosas de las célulasganglionares del sistema nervioso central. Los gangliósidos constituyen el6% de los lípidos de membrana de la materia gris del cerebro humano,donde actúan como receptores de membrana por reconocer las células.

• Lípidos Insaponificables

a) Los esteroles: Son lípidos estructurales que se hallan presentes en lamembrana de la mayoría de las células eucariotas.

Su estructura característica es un núcleo esteroideo, que consiste en 4anillos fusionados, 3 de ellos con 6 carbonos y 1 con 5 carbonos.

El núcleo esteroideo es casi plano y relativamente rígido porque los anillosfusionados no permiten rotación.

En las plantas se encuentra el esterol estignasterol y en los hongos elergoesterol, cuya estructura es similar a la del colesterol que se encuentraen los animales.

Los esteroles también son precursores de diversos productos con actividadbiológica específica como las hormonas esteroideas que regulan laexpresión génica.

* El colesterol

• Es el principal esterol en los tejidos animales.

• Es anfipático con un grupo hidroxilo polar en C-3y un cuerpo hidrocarbonado apolar casi tan largocomo un ácido graso con 16 carbonos y el núcleoesteroideo en C-17.

• Cumple funciones estructurales siendo uncomponente muy importante de las membranasplasmáticas de los animales. Se encuentra enmayor proporción en el cerebro y tejido nervioso.

• La mayoría de las carnes y alimentos derivadosde productos animales, como huevos,mantequilla y queso, son particularmente ricos encolesterol. Además, también es sintetizado en elhígado a partir de la acetilcoenzima A.

• Es precursor de la vitamina D, de las hormonassexuales, de las sales biliares donde actúa comodetergente en el intestino emulsionando lasgrasas de las dietas para hacerlas másaccesibles a las lipasas digestivas y para laexcreción de colesterol corporal.

* Hormonas esteroideasLos esteroides son derivados oxidados de

los esteroles, poseen el núcleo delesterol pero carecen de la cadenaalquilo unida al anillo D del colesterol ypor ello son más polares que elcolesterol.

Estas hormonas se desplazan en el torrentesanguíneo uniéndose a proteínasreceptoras provocando cambios en laexpresión génica y en el metabolismo.

Los principales grupos de hormonasesteroideas son las hormonas sexualesmasculinas y femeninas ( testosterona yestradiol, producidas en los testículos ylos ovarios respectivamente y son lasresponsables de las característicassexuales secundarias) y (el cortisol y laaldosterona, que aumentan la presiónarterial, el ingreso de sodio y tienenvarios efectos en el sistema inmune)

b) Los Terpenos:Los terpenos, terpenoides o isoprenoides, son lípidosderivados del hidrocarburo isopreno (o 2-metil-1,3-butadieno).

Los terpenos biológicos constan, como mínimo de dosmoléculas de isopreno, estos lípidos se encuentran en todaclase de seres vivos, y son sintetizados por las plantas, dondecumplen muchas funciones primarias: algunos pigmentoscarotenoides (que son pigmentos fotosintéticos) son terpenos,el fitol también forman parte de la clorofila, dando coloración alos órganos vegetales, Por ejemplo el color anaranjado de lazanahoria.

. Los terpenos de las plantas son extensamente usados por suscualidades aromáticas, por ejemplo, los aceites esenciales deleucalipto, mentol, limoneno y los sabores del clavo y eljengibre, también son terpenos.

Los terpenos según el número de unidades de isopreno presentes se clasifica en:

• Hemiterpenos: presentan una sola unidad de isopreno. El hemiterpeno más conocido esel isopreno mismo, un producto volátil que se desprende de los tejidos fotosintéticamenteactivos.

• Monoterpenos: Terpenos de 10 carbonos, son conocidos como los componentes de lasesencias volátiles de las flores y como parte de los aceites esenciales de hierbas yespecias, en los que forman parte de hasta el 5 % en peso de la planta seca.

• Sesquiterpenos: Terpenos de 15 carbonos. También están presentes en los aceitesesenciales y actúan como antibióticos producidos por las plantas en respuesta a laaparición de microbios, e inhibidores de la alimentación herbívoros oportunistas.

• Diterpenos: Terpenos de 20 carbonos. Como el fitol, que es el lado hidrofóbico de laclorofila.

• Triterpenos: Terpenos de 30 carbonos. Como los componentes de las ceras de lasuperficie de las plantas, por ejemplo, el ácido oleanólico de las uvas.

• Tetraterpenos: Terpenos de 40 carbonos. Los tetraterpenos son los pigmentoscarotenoides, que cumplen funciones esenciales en la fotosíntesis.

• Politerpenos: que contienen más de 8 unidades de isopreno, como la plastoquinona yla ubiquinona cuya principal función es el transporte de electrones.

c) Los Icosanoides:

Son un conjunto de moléculas formadas a partir de la oxigenación de los ácidos

grasos esenciales de 20 carbonos.

Cumplen amplias funciones como mediadores para el sistema nervioso central, en laregulación de la inflamación, fiebre y dolores asociados a lesiones o enfermedades,en la respuesta inmune tanto en vertebrados como en invertebrados, además de laformación de coágulos de sangre y en la regulación de la presión sanguínea y en lasecreción gástrica ácida.

Todos los icosanoides proceden del ácido araquidónico, que es un ácido grasopoliinsaturado de 20 carbonos [20:4(Δ )]

Se clasifican en: prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y ciertos hidroxiácidosprecursores de los leucotrienos.

5,8,11,14

Las prostaglandinas: (PG) son ácidos grasos de 20 átomos de carbono queposeen un anillo de ciclopentano. Obtuvieron su nombre de la fuente inicial de estoscompuestos, la glándula prostática. Actualmente se sabe que están distribuidas entodo el cuerpo.

• Existen varias familias de PG, que se denominan con una letra adicional (PGA,PGB, PGC, PGD, PGE, PGF, etc), en función de los sustituyentes del anillociclopentano de su estructura. A menudo, la letra mayúscula va seguida de unsubíndice que indica el número de dobles enlaces presentes en la molécula, sinincluir el anillo, que aparece sustituído por una o varias funciones oxigenadas. Ësteciclo determina las distintas clases de prostaglandinas. Así, la Prostaglandina Etiene en el ciclo una función ceto -C=O y una función hidroxi -OH, mientras que laProstaglandina F2a, presenta dos funciones hidroxi.

• Se conocen unas 20 PG, cuya función es la de regular la acción hormonal. Las PGEy PGF provocan la contracción de la musculatura lisa, en especial en el aparatoreproductivo, de ahí que sean utilizadas para inducir el aborto.

• Las PGG y PGH son mediadores de la reacción inflamatoria. Compuestos como elácido acetilsalicílico (aspirina) y los glucocorticoides (cortisol, dexametasona)inhiben la síntesis de estas PG, y de ahí sus efectos antiinflamatorios.

• Los tromboxanos: son hormonas paracrinas y autocrinas,producidas por las membranas de las plaquetas, dondeparticipan en la Hemostasia, es decir en los procesos decoagulación y agregación plaquetaria, formando coagulossanguíneos y reduciendo el flujo de sangre hacia el sitio delcoagulo.

• Leucotrienos: fueron encontrados por primera vez en losleucocitos y contienen tres dobles enlaces conjugados. Sufunción principal es contraer la musculatura lisa, incluyendo losmúsculos que recubren las vías aéreas del pulmón