LÍPIDOS. CLASIFICACIÓN DE ÁCIDOS

GRASOS. BETA OXIDACIÓN. CUERPOS

CETÓNICOS

Bioquímica

Lípidos: generalidades

• Compuestos orgánicos poco solubles en agua y muy

solubles en solventes orgánicos.

• constituyen las principales reservas energéticas de los

seres vivos, forman parte de las membranas celulares,

regulan la actividad de las células y los tejidos.

• Trastorno más frecuente: obesidad, pero también se

alteran en la diabetes. Hay otras enfermedades menos

frecuentes como las esfingolipidosis (Enf. de Gaucher,

enf. de Niemann-Pick) que afectan su metabolismo.

• Otras sustancias lipídicas, son las vitaminas, colesterol,

ácidos biliares, hormonas, prostaglandinas etc.

Clasificación de los lípidos

Digestión de grasas

• La mayor parte (90%) de las grasas o lípidos de la dieta está constituida por triglicéridos.

• Hay una pequeña cantidad de fosfoglicéridos, ésteres de colesterol, colesterol y vitaminas liposolubles.

• Por ser insolubles en agua, tienen todas que ser emul-sionadas para ser digeridas por las enzimas hidrolíticas.

• El proceso se centra en la actividad de la:

• Lipasa salivar y pancreática

• Colesterol esterasa

• Fosfolipasa

• Es fundamental la presencia de sales biliares

Enzimas digestivas

• Lipasa salivar: secretada por la superficie dorsal de la

lengua. Acción corta por la inactividad que genera el pH

ácido del estómago. Produce ácidos grasos libres (AGL) y

1,2-diacilgliceroles.

• Lipasa gástrica : actúa a nivel del estómago, se inactiva

parcialmente por las proteínas dietéticas. Su pH óptimo es

de 3 a 6. Genera AGL y 1,2-diacilgliceroles.

• Lipasa pancreática: actúa sobre los enlaces éster de los

carbonos 1 y 3. El 2-monoacilglicérido resultante isomeriza

lentamente a 3-monoacilglicérido, lo que permite la

posterior hidrólisis del tercer ácido graso por la lipasa. El

sustrato debe estar emulsionado con sales biliares.

Asimismo, precisa de otra proteína: colipasa.

Enzimas digestivas

• Fosfolipasa A2: es secretada en forma inactiva y se

activa por acción de hidrólisis tríptica. Hidroliza el

ácido graso en posición 2 y genera lisofosfolípidos

que se absorben por su propiedad anfipática

ayudando a absorber otras grasas.

• Colesterol éster hidrolasa: separa los ácidos grasos

del colesterol.

Bilis

• Es secretada por el hígado y concentrada en la vesícula biliar.

• El 97 % de la bilis es hepática .

• El 86 % de la vesícula es agua.

• Dentro de sus sólidos los más importantes son los ácidos biliares que constituyen el 1,93 % de la bilis hepática y el 14,08 % de la vesicular.

• Ayuda a neutralizar la acidez del estómago.

• Genera la formación de la micela con los monoglicéridos lisofosfolípidos, ácidos grasos y colesterol

El ácido biliar y la micela

Colesterol

Fosfolípidos Sal

Biliar

Liso

fosfolípidos

Monoglicér

ido

Ácido cólico Estereoquímica del ácido

cólico.

Estructura de los ácidos biliares

Absorción intestinal y destino de

las grasas...

• El 72% de los TG se absorbe como monoglicéridos 2.

• Un 6% como monoglicéridos 1, luego de la acción de la isomerasa.

• El 22% lo hace como glicerol y ácidos grasos.

• En el interior celular (enterocito) vía la acil CoA sintetasa, con ATP y CoA se forma acil CoA y se regeneran los triglicéridos.

• Los TG forman el quilomicrón junto con algo de colesterol y de fosfolípidos → sistema linfático.

La solubilidad del colesterol y los

cálculos biliares

• El colesterol es insoluble en el agua por lo que debe incorporarse a las micelas (composición normal: 5% de colesterol, 15% de fosfatidil colina y 80% de sales biliares).

• Por lo tanto su solubilidad depende de estas proporciones → cálculos.

• Causas para la formación de cálculo: • Las infecciones pueden generar una bilis sobresaturada

donde el colesterol precipita.

• Cuando la actividad de enzimas clave en la formación de sales biliares disminuye, la síntesis de colesterol está elevada.

• La actividad disminuida de 7--hidroxilasa → ↓ ácidos biliares → señal para que el hígado produzca más colesterol

Ácidos grasos

• Compuestos formados por una estructura R-COOH donde R es una cadena alquílica.

• El grupo carboxilo tiene un pK 4,8 por lo que al pH del suero todos los ácidos grasos están ionizados.

• La cadena puede ser saturada (sin dobles enlaces) o insaturada (con algunos dobles enlaces). Hay mono y poliinsaturados.

• La insaturación genera isómeros cis y trans. Si las cadenas del ácido están en el mismo sentido la forma es cis. En la naturaleza casi todos los ácidos son cis.

• Los puntos de fusión de los AG se elevan con la longitud de la cadena y disminuyen con la insaturación.

Nomenclatura de los ácidos grasos:

ejemplos

CH3-(CH2)14-COOH

Hexadecanoicoácido

palmítico 16:00

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

Hexadecenoicoácido

palmitoleico 9-16:1 16:1 9̂ 16:1w-7

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

Octadecadienoicoácido

linoleico 9,12-18:2 18:2 9̂,12 18:2w-6

Clases de ácidos grasos

insaturados

Clase Ácido graso Estructura

w-7 ácido palmitoleico 9-16:1

w-9 Ácido oleico 9-18:1

w-6 Acido linoleico 9,12-18:2

w-3 Acido linolénico 9,12,15-18:3

Los miembros de una clase pueden transformarse entre sí

Ácidos grasos importantes

Nombre

descriptivo Nombre sistémico Carbonos Dobles enlacesPos.dob.enlaces Clase

Acético 2 0

Láurico dodecanoico 12 0

Mirístico tetradecanoico 14 0

Palmítico hexadecanoico 16 0

Palmitoleico hexadecenoico 16 1 9 w7

Esteárico octadecanoico 18 0

Oleico octadecenoico 18 1 9 w9

Linoleico octadecadienoico 18 2 9,12 w6

Linolénico octadecatrienoico 18 3 9,12,15 w3

y-homolinolénico Eicosatrienoico 20 3 8,11,14 w6

Araquidónico Eicosatetraenoico 20 4 5,8,11,14 w6

EPA Eicosapentaenoico 20 5 5,8,11,14,17 w3

DHA Docosahexaenoico 22 6 4,7,10,13,16,19 w3

Triglicéridos

• Los triacil gliceroles son la forma de almacenamiento

de los ácidos grasos.

• Son los ésteres del glicerol con tres ácidos grasos.

Generalmente son mixtos, con diferentes ácidos

grasos.

• Nomenclatura: si son iguales triestearina o

tripalmitina, sin son diferentes estearil palmitil oleína.

12 RCOOCH

32 RCOOCH

CHOCOR 2

Triglicéridos

• El organismo almacena los ácidos grasos bajo la forma de triglicéridos TG.

• Más del 95% de los TG se almacena en el tejido adiposo, el 5% en hígado y músculo.

• La cantidad de TG del hígado aumenta en la diabetes y en el ayuno, donde hay gran movilización de ácidos grasos del tejido adiposo.

• Las células grasas son fibroblastos con 80 a 90% de grasa, y sus AG más comunes son oleico: 45%, palmítico: 20%, linoleico: 10%, esteárico: 6% y mirístico: 4%.

Fosfolípidos

• Existen los siguientes grupos: • Fosfatidil colina

• Fosfatidil etanolamina

• Fosfatidil inositol

• Fosfatidil serina

• Lisofosfolípidos

• Plasmalógenos

• Esfingomielinas

12 RCOOCH

OPOCH2

CHOCOR 2O

O

colina

etanolamina

serina

inositol

OCHCHCHOHCHCHCHCH 2)2(3 12

NH

C=O

R

fosfocolina

glucosa

galactosa

oligosacáridos

Importancia de los Fosfolípidos

• Ac.fosfatídico: precursor de fosfatidil glicerol y éste de la cardiolipina, principal lípido de las mitocondrias

• Lecitinas: fosfatidil colina, etanolamina o serina, más abundantes en las membranas celulares, son depósito de colina para neurotrasmisores. Dipalmitoil lecitina es el surfactante de las superficies pulmonares. Sindrome insuficiencia respiratoria

• Fosfatidil inositol: precursor de segundos mensajeros hormonales.

• Plasmalógenos: cubren el 10% de los fosfolípidos del encéfalo y del músculo.

• Esfingomielinas : abundantes en tejido nervioso.

Esteroides

• Los esteroides tienen un núcleo fenantreno de tres anillos unidos a un ciclopentano

• Además del colesterol se le encuentra en los ácidos biliares, hormonas suprarrenales, hormonas sexuales, vitaminas D, glucósidos cardiacos etc.

• Por su asimetría existen estereoisómeros de conformación tipo silla o tipo barca o bote. El primero es más estable.

Esteroles comunes

• El colesterol está ampliamente distribuido por el organismo,

especialmente en el tejido nervioso. Se encuentra a menudo

en forma de esteres de colesterol.

• El ergosterol existe en vegetales y levaduras y es precursor

de la vitamina D. Cuando se irradia con luz UV se rompe el

anillo B y adquiere las propiedades antirraquíticas.

• Las sales biliares permiten la absorción de otras grasas por

su carácter anfipático.

• Las hormonas esteroideas son responsables de la función

sexual y los carácteres sexuales secundario. También del

control metabólico de carbohidratos y grasas.

Ácidos grasos esenciales

• Los ácidos grasos poliinsaturados (AGP), -abundantes en

aceites vegetales- se denominan esenciales por cuanto

no pueden ser sintetizados en el organismo.

• Los ácidos grasos esenciales son linoleico y α-

linolénico.

• Una vez en el cuerpo, se pueden convertir en otros AGP,

como el ácido araquidónico, ácido eicosapentanoico

(EPA) y el ácido docosahexanoico (DHA).

• Las membranas celulares tienen hasta 15% de

araquidónico.

• El docosahexaenoico (DHA) que se sintetiza a partir del

linolénico o se ingiere en el aceite de pescado es rico en

la retina (rodopsina), corteza cerebral, testículos, y

esperma.

Eicosanoides

• Grupo de moléculas de carácter lipídico originadas de la

oxigenación de los ácidos grasos esenciales de 20

carbonos tipo omega-3 y omega-6.

• Están agrupados en prostaglandinas, tromboxanos,

leucotrienos y lipoxinas.

• Las prostaglandinas y tromboxanos son hormonas

locales, cuya principal función es regular a la adenil

ciclasa en: agregación plaquetaria, inhibición de la

hormona antidiurética.

• Los leucotrienos, causan contracción muscular y tienen

propiedades quimiotácticas. La anafilaxia se basa en

mezcla de leucotrienos.

Beta oxidación de AG:

Generalidades

• Los ácidos grasos son fuente importante de energía para tejidos como corazón, músculo esquelético, riñón e hígado.

• El proceso ocurre en la mitocondria.

• Al igual que los carbohidratos que deben ser fosforilados para su metabolismo, en la oxidación de los ácidos grasos estos deben unirse a la coenzima A para formar Acil CoA

• Las grasas proveen 9 Cal/g al degradarse por la beta oxidación y el ciclo de Krebs, mientras que los carbohidratos producen 4 Cal/g por la glicólisis y el ciclo de Krebs.

Etapas del proceso de

aprovechamiento de los ácidos

grasos El aprovechamiento energético de los ácidos grasos

pasa por:

1. Movilización de los ácidos grasos desde los tejidos de reserva

2. Activación de ácidos grasos : acil CoA

3. Ingreso de los Acil CoA al interior mitocondrial

4. Beta oxidación

5. Aprovechamiento energético

1a etapa: movilización de los ácidos

grasos

• El proceso es iniciado por una lipasa sensible a las hormonas que remueve el primer ácido graso del C 1 o del carbono 3. Otras lipasas se encargan de hidrolizar tanto al di como al monoglicérido.

• La lipasa sensible a las hormonas es activada por el AMPc dependiente del glucagon o de la adrenalina.

Glucagon

ATP AMPc

Proteínkinasa (inac) Proteínkinasa(act)

Lipasa (activa) Lipasa (inactiva)

Fosfatasa

TG

DG

AG

2da etapa : activación del

ácido graso • Los ácidos grasos son movilizados mediante su

unión con la albúmina. Cerebro, eritrocitos y médula adrenal no usan los ácidos grasos para fines energéticos.

• El ácido graso difunde a través de la membrana celular y es captado por una proteína captadora de ácido graso o FABP ( Fatty Acid Binding Protein).

• Luego el ácido graso deberá ser activado por la tiokinasa en presencia de ATP y CoA, formando Acil CoA

• La enzima

Acil-CoA sintetasa

(tiocinasa)

cataliza la conversión

del ácido graso en su

forma activa

Acil-CoA,

consumiendo dos

fosfatos de alta

energía.

• Requiere el uso

complementario de una

pirofosfatasa inorgánica

para convertir el PPi →

2 Pi.

3a. Etapa: ingreso del acil CoA a

la mitocondria • Los Acil CoA no pueden atravesar la membrana

interna mitocondrial. Para hacerlo deben ser auxiliados con dos enzimas CAT-1 y CAT-2 Carnitina Acil Transferasas, carnitina y un transportador de ella.

• Acil CoA y carnitina, se unen en el espacio intermembranoso donde la enzima CAT-1, realiza la transferencia formándose acil carnitina. Compuesto que atraviesa la membrana interna mediante el transportador, y una 2da. enzima, la CAT-2 en la matriz mitocondrial libera el acil CoA y a la carnitina que abandona la matriz mitocondrial.

Transporte

de ácidos

grasos de

cadena larga

a través de la

membrana

mitocondrial

interna

Control de la Beta oxidación

• El malonil CoA inhibe a la CAT-1

Carnitina acil transferasa 1

impidiendo el ingreso del ác.

graso a la mitocondria y por

tanto la β-oxidación.

• Luego, los ácidos grasos

producidos durante la síntesis

no pueden ser metabolizados

en la misma célula.

• La deficiencia congénita de CAT

en el músculo, lo incapacita

para usar grasas como

combustible.

• Glucagon e insulina afectan la

síntesis de ác. grasos.

Sangr AGL VLDL

4ta etapa:

Beta oxidación I

• 1er. paso: elimina- ción de dos H de los C alfa y beta. La coenzima contiene FAD que trasmite los electrones a la cadena respiratoria

• 2do. Paso: ingresa una molécula de agua que satura el doble enlace.

SCoACOCHCHCHCH n 2223 )(

Acil CoA FAD

FADH2

Acil CoA deshidrogenasa

SCoACOCHCHCHCH n )( 23

Enoil CoA

H2O

SCoACOCHCHOHCHCH n 223 )(

3 hidroxiacil CoA

Enoil CoA Hidratasa

Beta oxidación II

• El hidroxiacil es oxidado por una deshidrogenasa que tiene como coenzima NAD formándose un compuesto cetónico.

• Finalmente una tiolasa rompe la unidad en la unión 2,3 produciendo suficiente energía para unir una coenzima A más.

SCoACOCHCHOHCHCH n 223 )(

3 hidroxiacil CoA

NAD

NADH+H+

Hidroxiacil CoA Dehidrogenasa

SCoACOCHCOCHCH n 223 )(

CoA

Cetoacil CoA

Cetoacil CoA

tiolasa

SCoACOCHCH n )( 23 + SCoACOCH 3

Acil CoA (2C menos) Acetil CoA

5ta etapa:

aprovechamiento energético

• Desde palmítico(C16 PM 256) hasta 8 acetil CoA:

7 NADH que ingresan a la cadena respiratoria : 21 ATP

7 FADH2 que ingresan a la cadena respiratoria : 14 ATP

• Los 8 acetil CoA ingresan al ciclo de Krebs, por 12 ATP cada uno : 96ATP

• Total de energía por 1 MOL de ácido palmítico: 131 ATP

• Esto es aproximadamente 0,50 ATP por g de grasa 131 /256 = 0,5 ATP por g de grasa

• En el caso de los azúcares 0,21 ATP por g de glucosa

38/180 = 0,21 ATP por g de glucosa

Síntesis de cuerpos cetónicos

• Ocurre en 1er. lugar en el hígado y segundo, en el riñón.

• La 1a. enzima es la B-cetotiolasa semejante a la de la Beta oxidación, y forma acetoacetil CoA.

• La 2da. enzima es la HMG CoA hidroximetil glutaril sintetasa que añade un acetil CoA más, formando B-hidroximetil glutaril CoA.

• Una liasa rompe esa última formando acetoacético.

• La transfomación de acetoacético en hidroxibutírico lo realiza una deshidrogenasa.

• También puede formar acetona por decarboxilación espontánea del acetoacético..

Regulación

de la

síntesis de

cuerpos

cetónicos

Formación, utilización y excreción de cuerpos cetónicos

Aprovechamiento de los cuerpos cetónicos

ACIDO DOCOSAHEXAENOICO

(DHA): origen y funciones

DHA

• No puede ser producido por el cuerpo, por lo tanto debe

ser obtenido de la dieta.

• Es sintetizado desde el ác. α-linolénico u obtenido

directamente del aceite de pescado.

• Está presente en altas concentraciones en la retina,

corteza cerebral, testículos y esperma. Necesario para

desarrollo del cerebro y retina.

Vía biosintética de ácidos grasos ω-6 y ω-3

EPA

DHA

Biosínte-

sis de los

principa-

les AGP y

sus

metaboli-

tos

Origen de los ácidos grasos omega-3

• Semillas y

aceite de lino

• Semillas y acei-

te de cáñamo

• Semillas de chía

• Nueces

• Soya y deri-

vados

• Verduras de

hoja verde

Caballa, atún,

Salmón, sardina

DHA: funciones

• Parte esencial de la membrane celular: forma,

flexibilidad, fluidez y deslizamiento.

• Combate la enfermedad cardiovascular, cancer,

Alzheimer, diabetes tipo II, derrame cerebral,

depresión, dolor, esquizofrenia, asma, envejecimiento,

daños en la piel, y la fibrosis quística.

• Funciones en los receptores de membrana, transporte

de Ca+2 y glucosa, enzimas, el metabolismo, el

desarrollo de la retina, esperma, y fluidez de la

membrana.

• Produce docosanoides: resolvinas (antiinflamatorias).

DHA: funciones

• Juega un rol en casi todas las funciones humanas: crecimiento y desarrollo, digestión, función cerebral y nerviosa, función inmune, producción y regulación hormonal, mantenimiento de la piel y los huesos, regulación de la curación y la inflamación, función cardiaca, visión, niveles de colesterol e incluso las emociones y comportamiento.

• Los efectos promotores de la salud de DHA son la reducción de la inflamación, reducción de la tendencia a la coagulación de la sangre, mejorando el perfil de grasas que circulan en la sangre, la optimización de la función cerebral e inhibición de la proliferación anormal de las células, reduciendo así los riesgos de cáncer.