1. 2. 3. 4. 5. 6. Concepto de lípido Clasificación de los lípidos Los ácidos grasos a. Características b. Clasificación c. Propiedades Lípidos SAPONIFICABLES a. Lípidos simples i. Acilglicéridos ii. Ceras b. Lípidos complejos i. Fosfolípidos ii. Glucolípidos iii. Lipoproteínas Lípidos INSAPONIFICABLES a. Terpenos b. Esteroides c. Prostaglandinas Funciones de los lípidos Eduardo Gómez 2 Concepto de Lípido • • • 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 . Todo lo que entra y sale de las células tiene que atravesar las barreras lipídicas que forman las membranas celulares. Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo tienen en común estas características: • Son insolubles en agua u otros disolventes polares. • Son solubles en disolventes orgánicos (no polares), como éter, cloroformo, benceno, etc. • Son compuestos orgánicos reducidos que contienen gran cantidad de energía química que puede ser extraída por oxidación. Eduardo Gómez 3 Lípidos Insaponificables Saponificables Simples Complejos Terpenos Acilgliceridos Fosfolípidos Esteroides Ceras Glucolípidos Prostaglandinas Lipoproteínas Eduardo Gómez 4 Ácidos grasos • Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal. • Cuentan con un número par de átomos de carbono (entre 4 y 24). • Tienen en un extremo un grupo carboxilo (-COOH). • En la naturaleza es muy raro encontrarlos en estados libre. • Están formando parte de los lípidos y se obtienen a partir de ellos mediante la ruptura por hidrólisis. Eduardo Gómez 5 Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos: 1. Ácidos grasos saturados 2. Ácidos grasos insaturados Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono (mirístico (14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C)) . Eduardo Gómez 6 Ácidos grasos saturados Ácidos grasos insaturados Eduardo Gómez 7 • Los ácidos grasos insaturados tienen uno (monoinsaturados) o varios enlaces dobles (poliinsaturados). • Sus moléculas presentan codos dónde aparece un doble enlace. • Esto provoca variaciones en sus propiedades como el punto de fusión (cuanto mas larga es la cadena y más saturada, mayor es el punto de fusión). (oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles enlaces)). Eduardo Gómez 8 • Los ácidos grasos esenciales son ácidos grasos poliinsaturados, que no pueden ser sintetizados por los animales y deben tomarse en la dieta. • El cuerpo humano es capaz de producir todos los ácidos grasos que necesita, excepto dos: el ácido linoléico, un ácido graso omega-6, y el ácido alfa-linolénico (ALA), un ácido graso omega-3, que deben ingerirse a través de la alimentación. • Se denominan, en conjunto, vitamina F (aunque no son una verdadera vitamina). • Son mas abundantes que los saturados, tanto en animales como en vegetales, pero especialmente en estos últimos. Eduardo Gómez 9 Eduardo Gómez 10 Eduardo Gómez 11 Propiedades químicas de los ácidos grasos. Los ácidos grasos se comportan como ácidos moderadamente fuertes, lo que les permite realizar reacciones de esterificación, saponificación y autooxidación. En la esterificación, un ácido graso se une a un alcohol mediante un enlace covalente, formando un éster y liberándose una molécula de agua. Mediante hidrólisis (hirviendo con ácidos o bases), el éster se rompe y da lugar de nuevo al ácido graso y al alcohol. Eduardo Gómez 12 Eduardo Gómez 13 La saponificación es una reacción típica de los ácidos grasos, en la cual reaccionan con bases (NaOH o KOH) y dan lugar a una sal de ácido graso, que se denomina jabón. Las moléculas de jabón presentan simultáneamente una zona lipófila o hidrófoba, que rehúye el contacto con el agua, y una zona hidrófila o polar, que tiende a contactar con ella. Esto se denomina comportamiento anfipático. Eduardo Gómez 14 El gran tamaño de la cadena hidrófoba, es responsable de la insolubilidad en el agua de estas moléculas que, en un medio acuoso, tienden a disponerse en forma de láminas o micelas En las micelas las zonas polares establecen puentes de hidrógeno con las moléculas de agua y las zonas hidrófobas permanecen alejadas de éstas. Eduardo Gómez 15 Puentes de H Fuerzas de Van der Waals Eduardo Gómez 16 Un jabón, por ejemplo, el palmitato sódico (CH3-(CH2)14-COONa), presenta una cadena hidrocarbonada que actúa como zona lipófila y por ello capaz de establecer enlaces de Van der Waals con moléculas lipófílas. La parte hidrófila (-COONa) se ioniza, estableciendo atracciones de tipo eléctrico con las moléculas del agua y otros grupos polares. Sus moléculas forman grupos llamados micelas, constituyendo dispersiones coloidales. Las micelas pueden ser monocapas, o bicapas si engloban agua en su interior. También tienen un efecto espumante cuando una micela monocapa atrapa aire, y efecto emulsionante o detergente cuando una micela monocapa contiene gotitas de lípidos. Eduardo Gómez 17 En condiciones de laboratorio se pueden conseguir bicapas lipídicas que encierren agua u otras sustancias y que sirven para transportar sustancias entre el interior y el exterior de la célula. Esto se puede utilizar para medicamentos, cosméticos o el intercambio de genes entre distintos organismos. Estas estructuras reciben el nombre de liposomas. Eduardo Gómez 18 La autooxidación de los ácidos grasos. La autooxidación o enranciamiento de los ácidos grasos insaturados se debe a la reacción de los dobles enlaces con moléculas de oxígeno. Por esta reacción, los dobles enlaces se rompen y la molécula de ácido graso se escinde, dando lugar a aldehídos. CH3-(CH2)n-CH=CH-(CH2) n-COOH + O2 CH3-(CH2)n-CHO CHO-(CH2) n-COOH Se ha comprobado que la presencia de la vitamina E, evita la autooxidación de algunos tipos de lípidos como la vitamina A, lípidos de membrana, grasas, etc. La vitamina E se encuentra en las hojas verdes, semillas, aceites y en los huevos. Su actividad no ha sido comprobada en el hombre. Eduardo Gómez 19 • El aceite de oliva refinado es extraído mediante disolventes orgánicos, proceso que requiere un tratamiento posterior de eliminación de impurezas en el que se pierde la vitamina E, por ello, este tipo de aceite se enrancia (autooxida) con facilidad. • El aceite de oliva denominado virgen es extraído por simple presión en frío de las olivas. • Este aceite contiene la suficiente vitamina E para evitar su autooxidación. • La mezcla de aceite refinado con aceite virgen se denomina aceite puro de oliva. Eduardo Gómez 20 Propiedades físicas de los ácidos grasos 1. solubilidad 2. punto de fusión. La solubilidad. Los ácidos de 4 o 6 carbonos son solubles en agua, pero a partir de 8 carbonos son prácticamente insolubles en ella. Esto se debe a que su grupo carboxilo (—COOH) se ioniza muy poco y por tanto su polo hidrófilo es muy débil. Cuanto más larga es la cadena hidrocarbonada, que es lipófila, más insolubles son en agua y más solubles son en disolventes apolares. Eduardo Gómez 21 El punto de fusión. Depende de la longitud de la cadena y del número de dobles enlaces. Los ácidos grasos se agrupan por los enlaces de Van der Waals entre las cadenas hidrocarbonadas Si forman un sólido, para fundirlo hay que romper esos enlaces y separar así sus moléculas. En los ácidos grasos saturados, cuanto mayor es el número de carbonos, más enlaces hay que romper, más energía calorífica se ha de gastar y, por tanto, más alto es su punto de fusión. En los ácidos grasos insaturados, la presencia de dobles y triples enlaces forma codos en las cadenas, y hace que sea más difícil la formación de enlaces de Van der Waals entre ellas y en consecuencia sus puntos de fusión son mucho más bajos que en un ácido graso saturado de peso molecular parecido Eduardo Gómez 22 Eduardo Gómez 23 Eduardo Gómez 24 LÍPIDOS CON ÁCIDOS GRASOS O SAPONIFICABLES • • • Los lípidos saponificables son aquellos que contienen ácidos grasos. Todos los lípidos saponificables son esteres de ácidos grasos y un alcohol o un aminoalcohol. Pertenecen a este grupo los lípidos simples u hololípidos y los lípidos complejos o heterolípidos. LIPIDOS SIMPLES Son lípidos saponificables en cuya composición química solo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Comprenden dos grupos de lípidos: 1. Acilglicéridos 2. Ceras Eduardo Gómez 25 ACILGLICÉRIDOS Son lípidos simples formados por la esterificación de una dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina (propanotriol). También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples. Según el número de ácidos grasos que forman la molécula, se distinguen: 1. Monoacilglicéridos 2. Diacilglicéridos 3. Triacilglicéridos Eduardo Gómez 26 Eduardo Gómez 27 Eduardo Gómez 28 Si un acilglicérido presenta como mínimo un ácido graso insaturado, es líquido y recibe el nombre de aceite (el aceite de oliva es un éster de tres ácidos oleicos con una glicerina). Si todos los ácidos grasos son saturados, el acilglicérido es sólido y recibe el nombre de sebo (la grasa de buey, de caballo o de cabra). Si el acilglicérido es semisólido, recibe el nombre de manteca, como la grasa de cerdo. En los animales de sangre fría y en los vegetales hay aceites, y en los animales de sangre caliente hay sebos o mantecas. Eduardo Gómez 29 Los acilglicéridos son moléculas insolubles en agua, sobre la que flotan debido a su baja densidad. Los triacilglicéridos carecen de polaridad, (también se denominan grasas neutras). Sólo los monoacilglicéridos y los diacilglicéridos poseen una débil polaridad debida a los radicales hidroxilo que dejan libres en la glicerina. Los acilglicéridos frente a bases dan lugar a reacciones saponificación en la que se producen moléculas de jabón. de Las grasas son sustancias de reserva alimenticia (energética) en el organismo. En los animales se almacenan en los adipocitos (células adiposas) del tejido adiposo. Su combustión metabólica produce 9,4 kilocalorías por gramo. Eduardo Gómez 30 Ceras Se obtienen por esterificación de un ácido graso con un alcohol monovalente de cadena larga (peso molecular elevado). Tienen un fuerte carácter hidrófobo y forman laminas impermeables que protegen muchos tejidos y formaciones dérmicas de animales y vegetales (cera de las abejas, grasa de la lana, cerumen del oído..) Eduardo Gómez 31 Eduardo Gómez 32 LÍPIDOS COMPLEJOS Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular, además de carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también nitrógeno, fósforo, azufre o un glúcido. Los lípidos complejos son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de las membranas citoplasmáticas, por lo que también se los denomina lípidos de membrana. Al igual que los jabones, estos lípidos tienen un comportamiento anfipático. En contacto con el agua, los lípidos complejos se disponen formando bicapas, en las que las zonas lipófílas quedan en la parte interior y las zonas hidrófilas en la exterior, enfrentadas a las moléculas de agua. Los lípidos complejos se dividen en dos grupos los fosfolípidos y los glucolípidos. Eduardo Gómez 33 Eduardo Gómez 34 Fosfolípidos. Son lípidos complejos caracterizados por presentar un ácido ortofosfórico en su zona polar. Son las moléculas mas abundantes de la membrana citoplasmática. Se dividen en dos grupos: fosfoglicéridos Esfingolípidos Eduardo Gómez 35 Fosfoglicéridos Están formados por la esterificación de un ácido fosfatídico con un alcohol o un aminoalcohol. Los fosfoglicéridos más abundantes son la fosfatidilserina, la lecitina o fosfatidilcolina y la fosfatidiletanolamina, (abundantes en las membranas de las células eucariotas) Eduardo Gómez Glicerina Acido graso insaturado El resto de los fosfoglicéridos tiene por lo menos un grupo alcohol o amino unido al ácido fosfatídico. Aminoalcohol P Acido graso saturado El ácido fosfatídico es el fosfolípido más sencillo, es una molécula formada por la unión por un enlace éster de un grupo fosfato con el carbono 3 de la glicerina. Los carbonos 1 y 2 están esterificados con dos ácidos grasos uno saturado y otro insaturado. 36 Eduardo Gómez 37 Eduardo Gómez 38 Los fosfoesfíngolípidos Están formados por la unión de un aminoalcohol insaturado (esfingosina) y un ácido graso saturado o monoinsaturados de cadena larga. Este conjunto se denomina ceramida, al que se une un grupo fosfato y una molécula polar que es la que va a diferenciar los distintos tipos de esfingolípidos. Eduardo Gómez 39 El fosfoesfingolípido más abundante es la esfingomielina, (muy abundante en las vainas de mielina de las neuronas). El radical R es una molécula de ác. fosfórico esterificada con colina Eduardo Gómez 40 Glucolípidos. Son lípidos complejos formados por la unión de una ceramida y un glúcido. No tienen fosfato y en lugar de un alcohol, presentan un glúcido. Forman parte de las membranas celulares, especialmente las neuronas del cerebro. También se encuentran asociados a glucoproteínas formando el glucacálix de las membranas. Los glucolípidos pueden dividirse en dos grupos: 1. cerebrósidos 2. gangliósidos. Eduardo Gómez 41 Eduardo Gómez 42 Los cerebrósidos son moléculas en las que a la ceramida se une una cadena glucídica que puede tener entre uno y quince monosacáridos. Son abundantes en el cerebro y en el sistema nervioso. Esfingosina Acido Graso Glucosa o Galactosa cerebrósido Esfingosina Acido Graso Oligosacáridos gangliósido Los gangliósidos, son moléculas en las que la ceramida se une a un oligosacárido complejo en el que siempre aparece el ácido siálico. Eduardo Gómez 43 Los glucolípidos se sitúan en la cara externa de la membrana celular, en donde realizan una función de relación. Algunos gangliósidos actúan como receptores de membrana de toxinas (la causante del cólera) y de ciertos virus, permitiendo su entrada en la célula. Otros tiene que ver con la especificidad del grupo sanguíneo, o con la recepción del impulso nervioso a través de la sinapsis. Eduardo Gómez 44 Lipoproteínas. Son asociaciones de lípidos y proteínas cuya fracción proteica es específica. Tienen dos funciones: participan en los sistemas de membranas y actúan como sistemas de transporte por el plasma sanguíneo. Las lipoproteínas de transporte han adquirido mucha importancia por su influencia en el metabolismo del colesterol. Se clasifican en función de su densidad. 1. 2. 3. 4. Quilomicrones: VLDL (Very Low Density Lipoproteins) LDL (Low Density Lipoproteins) HDL (High Density Lipoproteins) Eduardo Gómez 45 Eduardo Gómez 46 LÍPIDOS INSAPONIFICABLES TERPENOS O ISOPRENOIDES • • • ESTEROIDES PROSTAGLANDINAS. Se caracterizan por que no tienen ácidos grasos en la estructura. En las células aparecen en menor cantidad que los otros tipos de lípidos. Algunos que son sustancias biológicamente muy activas como hormonas y vitaminas. Eduardo Gómez 47 Eduardo Gómez 48 Terpenos o Isoprenoides Los terpenos o isoprenoides son moléculas lineales o cíclicas formadas por la polimerización del isopreno o 2-metil-l,3-butadieno La clasificación de los terpenos se basa en el número de moléculas de isopreno que contienen. Monoterpeno 2 unidades. Limoneno, Mentol Geraniol, Diterpeno 4 unidades Fitol, Vitaminas E y A Triterpeno 6 unidades Escualeno Tetraterpeno 8 unidades Carotenoides: Xantofila, β-caroteno Politerpeno Más de 8 Caucho natural. Eduardo Gómez 49 1. Entre los monoterpenos, algunas esencias vegetales como el mentol de la menta, el limoneno del limón y el geraniol del geranio. Son compuestos con aroma característico y en general, volátiles. geraniol limoneno Eduardo Gómez 50 2. De los diterpenos, el fítol, alcohol que forma parte de la clorofila, y las vitaminas A, E (tocoferoles) y K. Los tocoferoles son poderosos agentes antioxidantes, y previenen las reacciones de peroxidación de lípidos característica del fenómeno de enranciamiento. El enranciamiento está ligado a procesos como el envejecimiento o el tristemente famoso síndrome tóxico provocado por aceite de colza desnaturalizado. Uno de los tocoferoles más abundantes es el α-tocoferol, que en ratas evita la esterilidad, y por eso se le llama vitamina E. Eduardo Gómez 51 Eduardo Gómez 52 3. Entre los tetraterpenos, destacan los carotenoides, que son pigmentos fotosintéticos. • Se dividen en carotenos (color rojo) y xantofilas (color amarillo). • Los carotenoides son precursores de la vitamina A. Estos compuestos presentan en su estructura muchos dobles enlaces conjugados, lo que hace que los electrones estén muy deslocalizados y sean fácilmente excitables. De ahí su función como pigmentos fotosintéticos. Eduardo Gómez 53 4. Entre los politerpenos, el caucho, que se obtiene del árbol Hevea brasiliensis. El caucho es un polímero formado por miles de moléculas de isopreno, dispuestas de forma lineal. Eduardo Gómez 54 ESTEROIDES Los esteroides comprenden dos grandes grupos de sustancias, derivados de la molecula ciclopentano perhidrofenantreno: los esteroles y las hormonas esteroideas. Esteroles. Son esteroides que poseen un grupo hidroxilo unido al carbono 3 y una cadena alifática en el carbono 17. Los esteróles son el grupo más numeroso de los esteroides. Los principales esteróles son el colesterol, los ácidos biliares, las vitaminas D y el estradiol. Eduardo Gómez 55 Eduardo Gómez 56 Eduardo Gómez 57 El colesterol forma parte estructural de las membranas de las células de los animales, a las que confiere estabilidad debido a que disminuye la movilidad de las moléculas de fosfolípidos, ya que se sitúa entre los fosfolípidos y fija a estas moléculas. El colesterol se une mediante su grupo polar con las zonas hidrófilas de los fosfolípidos contiguos, mientras que el resto de su molécula interacciona con las zonas lipófilas de estas moléculas. El colesterol es muy abundante en el organismo, y es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides. Eduardo Gómez 58 Eduardo Gómez 59 Los ácidos biliares son un grupo de moléculas producidas en el hígado a partir del colesterol, y de las que derivan las sales biliares, que se encargan de la emulsión de las grasas en el intestino, lo que favorece la acción de las lipasas y su posterior absorción intestinal. Eduardo Gómez 60 El grupo de las vitaminas D esta formado por un conjunto de esteroles que regulan el metabolismo del calcio y fósforo y su absorción intestinal. Cada vitamina D proviene de un esterol diferente. La síntesis de estas vitaminas es inducida en la piel por los rayos ultravioleta. Su carencia origina raquitismo en los niños y osteomalacia en los adultos. Eduardo Gómez 61 El estradiol es un derivado del colesterol, es la hormona encargada de regular la aparición de los caracteres sexuales secundarios femeninos y de controlar el ciclo ovárico. Eduardo Gómez 62 Hormonas esteroideas. Derivan del colesterol, y son hidrofóbicas (por eso pueden atravesar fácilmente las membranas). Se caracterizan por la presencia de un átomo de oxígeno unido al carbono 3 mediante un doble enlace. Tipo de hormona Femeninas Nombre Función Ecdisona Muda de artrópodos Progesterona Estrógenos (estradiol) Sexuales Regula el embarazo, el ciclo ovárico y son precursores metabólicos de las demás hormonas esteroideas Fomenta el desarrollo sexual femenino y mantiene los caracteres sexuales femeninos Fomenta el desarrollo sexual masculino y mantiene los caracteres sexuales masculinos Masculinas Testosterona Glucocorticoides Cortisol Cortisona Fomentan la gluconeogénesis y, a dosis elevadas, son inmunodepresores. Aldosterona Regula el equilibrio iónico en el interior del organismo Suparrenales o corticoides Mineralocorticoides Eduardo Gómez 63 PROSTAGLANDINAS Las prostaglandinas son lípidos cuya molécula básica es el prostanoato constituido por 20 carbonos que forman un anillo ciclopentano y dos cadenas alifáticas. Su nombre procede de su descubrimiento en el líquido seminal y en la próstata, aunque existe en gran cantidad de tejidos, tanto masculinos como femeninos. Este grupo de sustancias se sintetizan a partir de los ácidos grasos insaturados que forman parte de los fosfolípidos de las membranas celulares. Las prostaglandinas se sintetizan continuamente y actúan de forma local. Eduardo Gómez 64 Las funciones de las prostaglandinas en el organismo son muy diversas. 1. La producción de las sustancias que regulan la coagulación de la sangre y el cierre de las heridas; 2. La sensibilización de los receptores del dolor y la iniciación de la vasodilatación de los capilares, lo que origina la inflamación después de los golpes, heridas o infecciones; 3. La aparición de fiebre como defensa en las infecciones, la disminución de la presión sanguínea al favorecer la eliminación de sustancias en el riñón; 4. La reducción de la secreción de jugos gástricos, facilitando la curación de las úlceras de estómago, 5. La regulación del aparato reproductor femenino y la iniciación del parto. El ácido salicílico (del Salix, sauce) inhibe la síntesis de las prostaglandinas y de ahí su efecto analgésico. Eduardo Gómez 65 Funciones de los lípidos Reserva Estructural Biocatalizadora Transporte 1. Función de reserva. Los lípidos son la principal reserva energética del organismo. Un gramo de grasa produce 9.4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación (los glúcidos sólo producen 4,1 kcal/gr). La gran cantidad de energía se debe a la oxidación de los ácidos grasos en las mitocondrias. Eduardo Gómez 66 2. Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas citoplasmáticas y de los orgánulos celulares. Cumplen esta función los fosfolípidos, los glucolípidos, el colesterol, etc. En los órganos, recubren estructuras y les dan consistencia, (ceras). Otros tienen función de protección térmica, (acilglicéridos, en animales de climas fríos). Finalmente, protección mecánica, como la de los tejidos adiposos que están situados en la planta del pie y en la palma de la mano del hombre. Eduardo Gómez 67 3. Función biocatalizadora. Los biocatalizadores son sustancias que posibilitan o favorecen las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas. 4. Función transportadora. El transporte de los lípidos desde el intestino hasta su lugar de utilización o hasta el tejido adiposo, donde se almacenan, se realiza mediante la emulsión de los lípidos gracias a los ácidos biliares y las lipoproteínas, asociaciones de proteínas específicas con triacilglicéridos, colesterol, fosfolípidos etc., que permiten su transporte por la sangre y la linfa. Eduardo Gómez 68
