introducción al estudio de los lípidos. Ácidos grasos y eicosanoides
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Introducción al estudio de los lípidos.Ácidos grasos y eicosanoides
Concepto de
• Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre .
- Químicamente, los lípidos son:- Derivados por esterificación y otras modificaciones de ácidos orgánicos monocarboxílicos, llamados ácidos grasos- Derivados por aposición y posteriores
modificaciones de unidades isoprenoides
Lípidos- Característica fundamental es la insolubilidad en
agua y la solubilidad en solventes orgánicos
Funciones de los lípidos
1. Energética: combustible de alto valor calórico (10 kcal/g) y de uso diferido. Sólo admiten degradación aeróbica (respiración)
2. Estructural: Forman las membranas plasmáticas de todo tipo de seres vivos
3. Informativa: señales químicas como esteroides, prostaglandinas, retinoides, leucotrienos, calciferoles, etc.
Tratamiento conNaOH en caliente
Tejido o productobiológico
Extracción conClCH3 - C6H14
Faseacuosa
Faseorgánica
Extracción acuosa
Fase orgánica:residuo insaponificable
Fase acuosa: componentesde lípidos saponificables
Saponificación
R CO O CH2
CH + 3NaOHOCOR
CH2OCOR
3 R-COONa + HOCH
CH2OH
CH2OH
Reacción de saponificación
• Gracias a este comportamiento anfipático los jabones se disuelven en agua dando lugar a micelas monocapas, o bicapas si poseen agua en su interior.
• También tienen un efecto espumante cuando la monocapa atrapa aire y detergente o emulsionante si contienen pequeñas gotas de lípido.
C
O
C
CH2
CH2
O H
O C
O
O C
O
Lípidos saponificables: R CO O R'
R: ácido grasoR’: alcohol
C
O
CH2
CH
C
HOH
HN
O
O
CH2
OH
OH
OH
HO
CC
CC
CC
n
Lípidos insaponificables
n CC
CC
C
CH2OH
HO
Retinol
Colesterol
Clasificación
I. Lípidos saponificables (lípidos C2)
1. Ácidos grasos y eicosanoides2. Lípidos neutros3. Lípidos anfipáticos
a. Fosfolípidosb. Glicolípidos
II. Lípidos insaponificables (lípidos C5)
1. Esteroides2. Terpenos
El efecto hidrofóbico
Ácidos grasos
• Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal, y con un número par de átomos de carbono. Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo (-COOH).
• Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos :
• Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono. Son ejemplos de este tipo de ácidos el mirístico (14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C) .
• Los ácidos grasos insaturados tienen uno o varios enlaces dobles en su cadena y sus moléculas presentan codos, con cambios de dirección en los lugares dónde aparece un doble enlace. Son ejemplos el oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles enlaces).
Propiedades de los ácidos grasos
• Solubilidad. Los ácidos grasos poseen una zona hidrófila, el grupo carboxilo (-COOH) y una zona lipófila, la cadena hidrocarbonada que presenta grupos metileno (-CH2-) y grupos metilo (-CH3) terminales.
• Por eso las moléculas de los ácidos grasos son anfipáticas, pues por una parte, la cadena alifática es apolar y por tanto, soluble en disolventes orgánicos (lipófila), y por otra, el grupo carboxilo es polar y soluble en agua (hidrófilo).
• Desde el punto de vista químico, los ácidos grasos son capaces de formar enlaces éster con los grupos alcohol de otras moléculas.
• Cuando estos enlaces se hidrolizan con un álcali, se rompen y se obtienen las sales de los ácidos grasos correspondientes, denominados jabones, mediante un proceso denominado saponificación.
CO
OH
OC
OH
OC
OH
OC
OH
OC
OH
OC
OH
Enlaces de hidrógeno en ácidos grasos
C2 Acético EtanoicoC4 Butírico ButanoicoC6 Caproico HexanoicoC8 Caprílico OctanoicoC10 Cáprico DecanoicoC12 Láurico DodecanoicoC14 Mirístico TetradecanoicoC16 Palmítico HexadecanoicoC18 Esteárico OctadecanoicoC20 Araquídico EicosanoicoC22 Behénico DocoeicosanoicoC24 Lignocérico Tetraeicosanoico
Ácidos grasos saturados
Estructura de los ácidos grasos saturados
COOH
CH3 (CH2)14 COOHÁcido palmítico, C16
C16:1 Palmitoleico 9-cis hexadecenoicoC18:1 Oleico 9-cis octadecenoico
C18:2 Linoleico 9,12 todo cis octadecadienoicoC18:3 Linolénico 9,12,15 todo cis octadecatrienoicoC20:4 Araquidónico 5,8,11,14 todo cis eicosatetraenoico
Ácidos grasos insaturados
Estructura de los ácidos grasos insaturados
COOH
COOH
COOH
COOH
Oleico
Linoleico
Linolénico
Araquidónico
Ác.oleico Ác.linoleico
Ác.linolénico
Ác.araquidónico
C CHH
R R'HC CH
R
O
R'
HC CH
O O
R R'
O2
O2
Epóxido
Endoperóxido
CHO
CH2
CHO
Malonodialdehido
CHO
4-hidroxi 2-trans nonelal
Enranciamiento de ácidos insaturados
COOH
OHH
COOH
HO
H
Ác. cerebrónico (2-hidroxi lignocérico)
Ác. ricinoleico (12-hidroxi oleico)
Ác. hidroxinervónico
COOH
OHH
9
Hidroxiácidos grasos
COOH
COOH
Ác. lactobacílico
Ác. chaulmógrico
COOH
CH3
Ác. tuberculoesteárico
Ácidos grasos ramificados
COOH R1
R2
O
HO
R1
R2HO
HO
R1
R2
OR1
R2
R1
R2
R1
R2
HO
O
PGE PGF
PGA PGB PGC PGD
Ác. prostanoico
Prostaglandinas
HO
O
COOH
H OH
HO
COOH
H OH
HO
Prostaglandina E
Prostaglandina F2
Prostaglandina E (PGE) Prostaglandina F2 (PGF2)
H OOH
O
O
COOH
H OH
O
O
COOH
PGG2
PGH2
Endoperóxidos deprostaglandina
Lípidos de membrana
Fosfolipasa A2
Ácido araquidónico (C20:4)
PGG2 5-HPETE
PGH2
PGI2 PGE2 +PGF2
TXA2
TXB2
LTA4
LTC4
Cicloxigenasa Lipoxigenasa
Salicilatos
-
Glucocorticoides
-
O
OH
HO
H OH
COOH
O
O
H OH
COOH
TBXB2
TBXA2
Tromboxanos
S
CH2
HC CO NH CH2 COOH
HN CO CH2 CH2 CH COOH
NH2
Leucotrieno C4
• Lípidos simples
• Son lípidos saponificables en cuya composición química sólo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
• Acilglicéridos • Son lípidos simples formados por la esterificación
de una,dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina. También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples
•
• Según el número de ácidos grasos, se distinguen tres tipos de estos lípidos:
• los monoglicéridos, que contienen una molécula de ácido graso
• los diglicéridos, con dos moléculas de ácidos grasos • los triglicéridos, con tres moléculas de ácidos grasos.• Los acilglicéridos frente a bases dan lugar a
reacciones de saponificación en la que se producen moléculas de jabón.
• Ceras• Ceras • Las ceras son ésteres de ácidos grasos de cadena larga, con
alcoholes también de cadena larga. En general son sólidas y totalmente insolubles en agua. Todas las funciones que realizan están relacionadas con su impermeabilidad al agua y con su consistencia firme. Así las plumas, el pelo , la piel,las hojas, frutos, están cubiertas de una capa cérea protectora.
• Una de las ceras más conocidas es la que segregan las abejas para confeccionar su panal.
10. Lípidos neutros. Lípidos anfipáticos
CH2OH
CHO H
CH2OH
sn-1
sn-2
sn-3
Convención sn- para el glicerol
HO
CH2
CH
CH2OH
O CO
CO
CH2OH
CH
CH2OH
O
HO
CH2OH
CH
CH2 O CO
Monoacilgliceroles
CH2
CH
CH2OH
O
O CO
CO
CH2
CH
CH2
O CO
O CO
HO
CH2OH
CH
CH2 O CO
OCO
Diacilgliceroles
CH2
CH
CH2
O CO
O CO
OCO
CH2
CH
CH2
O CO
O CO
OCO
CO
CH2
CH
CH2
O
O
O
CO
CO
Triacilgliceroles
CO O
CH3 (CH2)14 CO O (CH2)15 CH3
Ceras
CH2
CH
CH2
O
OCO
O P
O
O
O-
CH2 CH2 N+
CH3
CH3
CH3
CO
CH2
CH
CH2
O
OCO
O P
O
O
O-
CH2 CH2 N+
CH3
CH3
CH3
R
COR'
Fosfatidil colina o Lecitina
Ácido fosfatídico Colina
CH2
CH
CH2
O
OCO
O P
O
O
O-
CH2 CH2 NH3+
R
COR'
CH2
CH
CH2
O
OCO
O P
O
O
O-
CH2 CH
NH3+
COO-
R
COR'
Fosfatidil etanolamina o cefalina
Fosfatidil serina
CH2
CH
CH2
O
OCO
O P
O
O
O-
CH2
COH
CH2OH
R
COR'
H
CH2
CH
CH2
O
OCO
O P
O
O
O-
CH2
COH
CH2 O P
O
O-
O CH2
C O
CH2 O
R
CO R'''
COR'
H
H CO R''
Fosfatidil glicerol
Difosfatidil glicerolo cardiolipina
CH2
CH
CH2
O
OCO
O P
O
O
O-
R
COR' OH OH
OH
OH
OH
CH2
CH
CH2
O
OCO
O P
O
O
O-
R
COR' OH O
OH
O
OH
PO3-
-O3P
OH O
OH
O
OH
PO3-
-O3P
O-O3P
Fosfatidil inositol
Fosfatidil inositol bisfosfato
IP3
CH2
CH
CH2
O
O
O P
O
O
O-
CH2 CH2 N+
CH3
CH3
CH3
CO
Plasmalógeno de colina
C
CH
CH2
NH
O P
O
O
O-
CH2 CH2 N+
CH3
CH3
CH3
H
OH
CO
Esfingomielina
CH2OH
CHO
CH2O
Difitanil gliceril éter
CH2
CH
CH2
HO
OCO
O P
O
O
O-
CH2 CH2 N+
CH3
CH3
CH3
CH2
CH
CH2
O
HO
O P
O
O
O-
CH2 CH2 NH3+
CO
Lisolecitina
Lisocefalina
O S
O
O
O-
N+
CH3
CH3
CH3
Dodecil sulfato sódico (SDS)
Cetil trimetilamonio (CTA)
C
H
OH
CH2N H
CH2OH
C
H
OH
CH2N H
CH2OH
C
H
OH
CHN H
CH2OH
CO
Esfinganina
Esfingosina
Ceramida (N-acil esfingosina)
C
CH
CH2
NH
O
H
OH
CO
O
OH
OH
OH
CH2HO
Cerebrósido(-galactosil ceramida)
11. Lípidos isoprenoides
Lípidos isoprenoides
Formados por aposición de unidades isoprenoides:
H3CC
CH3
CHCH3
HO CHO
Colesterol
11-cis retinal
Unión cabeza-cola
Unión cola-cola
C5 Monoprenoides HemiterpenosC10 Diprenoides MonoterpenosC15 Triprenoides SesquiterpenosC20 Tetraprenoides Diterpenos
C30 Hexaprenoides TriterpenosC40 Octaprenoides Tetraterpenos
Lípidos isoprenoides: nomenclatura
H2CC
CH2
CH2CH2OHCH2OH
CH2OH
CH2OH
Isopentenol
Geraniol
Farnesol
Escualeno
Esteroides
Compuestos hexaprenoides estructurados en unsistema polialicíclico, ciclopentano perhidrofenantreno
- Esteroles o alcoholes esteroideos- Calciferoles o vitaminas D- Ácidos biliares- Esteroides hormonales, que incluyen:
- Glucocorticoides- Mineralocorticoides- Gestágenos- Estrógenos- Andrógenos
HOH
12
34
56
7
89
10
1112
1314 15
1617
18
19
20
2122
23
24
2526
27
Numeración
HHO
Colestanol
CH3
H
A B
CH3
H
Serieallo
HOH
Coprostanol
CH3
H
A B
CH3
HSerienormal
HOColesterol
CH2
Colecalciferol
CH2
OH
25-hidroxicolecalciferol
CH2
OH
HO
1,25 dihidroxicolecalciferol
Colesterol
7-dehidrocolesterol
Colecalciferol
25-hidroxicolecalciferol
1,25-dihidroxicolecalciferol
Luz ultravioleta
Estímulo transcripcional desíntesis de transportador
intestinal de calcio
COO-
HOHHO
OH
CO
HHO OH
OHNH CH2 COO-
CO
HHO OH
OHNH CH2 CH2 S
O
O
O-
Ác.cólico
Ác.taurocólico
Ác.glicocólico
Ácido cólico(visto por la cara polar)
C O
CH2OH
O
HO OH
O
C O
CH2OH
CHO
HO
Cortisol
Aldosterona
Glucocorticoides
Mineralocorticoides
Progesterona
C O
O
CH3
Gestágenos
OH
HO 17- estradiol
Estrógenos
O
OH
Testosterona
Andrógenos
Terpenos
Compuestos poliprenoides no esteroideos, que incluyen:
- Retinoides o vitaminas A- Tocoferoles o vitaminas E- Naftoquinonas o vitaminas K
CH2OH
Retinol
-caroteno
CHO
CHO11-cis retinal
todo-trans retinal
HCN
CHCO
HNHC
OCNH
CH
NHOC
HCHN
CO
R
R
R
Uniónretinal-opsina
11-cis retinal
Opsina
Rodopsina (11-cis)
Rodopsina*
todo-trans retinal
Opsina
h
(cuanto de luz)
Retinalisomerasa
El ciclo visual, 1
Impulsonervioso
Rodopsina* + Transducina + cGMPfosfodiesterasa
cGMP (canaliónico abierto)
5’-GMP (canaliónico cerrado)
Impulsonervioso
El ciclo visual, 2
-tocoferol
O
CH3
H3C
HO
CH3
3
Radical librelipídico, L*
Radical libreoxigenado, L-O-O*
O2
Lípidointacto, L
HidroperóxidoL-O-O-H
Enranciamiento
Peroxidación encadena de lípidos
Naftoquinona
O
O
CH3
n
O
O
CH3
Menadiona
O
OH
CH2
OOO
OH
Dicumarol
COO-
HC COO-
CH2
HC NH3+
COO-
Ác. -carboxiglutámico
O P
O
O-
O-16
Dolicol fosfato
METABOLISMO DE LIPIDOS
Biosíntesis del colesterol y ácidos biliares
El colesterol es el principal esterol de las células animales. Su origen biosintético es el acetato. Todas las células pueden sintetizarlo a partir de acetil-CoA, aunque es el hígado el tejido cuantitativamente mas importante para su transformación en ácidos biliaresCualquier anomalía en su metabolismo o transporte se vincula a la enfermedad ateroesclerosis
Tomado del Lehninger 3ª ed
El colesterol (C27) pertenece a los lípidos de naturaleza isoprenoide (C5). Se puede considerar que es un polímero de 6 unidades de isopreno (escualeno) que finalmente se transforma en una molécula de colesterol
o
La biosíntesis del colesterol se puede organizar en 4 fases (ver imágenes del Lehninger). Ocurre en el citosol y en el RE
BIOSÍNTESIS DE ÁCIDOS BILIARES
El colesterol es el precursor de los ácidos biliares en el hígado:
-ácido cólico (3 OH)
- ácido desoxicólico (2 OH)
- ácido quenodesoxicólico (2 OH)
- ácido litocólico (1OH)
Tomada del Mathews
HIPOLIPEMIANTES: SÍNTESIS DEL COLESTEROL
ACETIL-CoA 3-HMG-CoA MEVALONATO
3-ISOPENTENILPIROFOSFATO DIMETILPIROFOSFATO
GERANILPIROFOSFATO FARNESILPIROFOSFATO
ESCUALENO LANOSTEROL COLESTEROL
3-HMG-CoA.sint. 3-HMG-CoA.reduc.
(3AC) (6AC) (6AC)
(5AC) (10AC)
(15AC) (30AC)
(27AC)(30AC) (30AC)
FOSFORILACIÓN Y DECARBOXILACIÓN 3 PASOS
ISOMERASAS
ESCUAL. SINTETASA (CONDENSACIÓN REDUCTORA)
CICLASAS (ESCUAL. MONOOXIGENASA DESMETILACIÓN Y REDUCCIÓN (20 PASOS
HIPOLIPEMIANTES: LIPOPROTEINAS
• COMPOSICIÓN:– NÚCLEO DE TRIGLICÉRIDOS Y ESTERES DE COLESTEROL.– CUBIERTA COMPUESTA POR LÍPIDOS MÁS POLARES Y APOPROTEINAS:
• FOSFOLÍPIDOS.• COLESTEROL LIBRE.• APOPROTEINAS (A1, A2, A4, B48, B100, CI, CII, CIII, E, D, H).
• FUNCIÓN:– SINTETIZADAS EN HÍGADO E INTESTINO.– PAPEL ESTRUCTURAL.– SOLUBILIZAN LOS GRUPOS HIDROFOBOS.– TRANSPORTAN LOS LÍPIDOS EN LA SANGRE.– CONTIENEN LOS SITIOS QUE RECONOCEN RECEPTORES ESPECÍFICOS.– ACTIVADORES ENZIMARICOS.– COFACTORES ENZIMÁTICOS.
Fuentes de colesterol y grasas
El colesterol solamente viene de los animales
Ninguna planta comestible contiene colesterol
Aunque las grasas saturadas y acidos transgrasos pueden estar en cualquier parte.
Objetivos de los lípidos (grasa) en la sangre
<150 <150 Triglicéridos
<100 <100 LDL (perjudicial)
>45 >40 HDL (saludable)
<200 <200 Colesterol Total
Personas con diabetes Público en general
CALCULANDO LOS GRAMOS DE GRASA:
DIVIDA EL PESO DESEADO POR 3
Es de 25–40% del total de calorías
Saturada—<8%Grasa Animal (mantequilla, manteca de cerdo, grasa de tocino)Aceites tropicales (palma, coco)
Ácidos Transgrasos—cantidad mínimaAceite hidrogenados o parcialmente hidrogenadosPoliinsaturado—10% Muchos aceites vegetales (maíz, soya, girasol)Ácidos grasos Omega-3 (aceite de pescado)
Monoinsaturados—12–20%Aceites vegetales (oliva, cacahuete y canola)
El porcentaje de la grasa individualizada
Los estudios han encontrado que:
1/3 de los transgrasos viene de la margarina
2/3 viene de los alimentos horneados y fritos
Tipos de grasas Reducción del LDL
Aceite de soya –12%
Margarina líquida –11%
Cubo de margarina –9%
Manteca –7%
Barra de margarina –5%
Ácidos transgrasos