Lipidos Definición La palabra lipido proviene del griego lipos, que significa grasa. Sustancia insoluble en agua pero soluble en disolventes orgánicos como cloroformo, hexano y éter de petróleo Los lípidos presentan una gran variedad de estructuras y funciones, por ejemplo: Una hormona Vitamina A Aceite de naranja y limón Ácido esteárico Ácido linoleico La solubilidad de los lípidos en solventes no polares resulta de su significativo componente de hidrocarburo, la parte de la molécula que es responsable de su “oleosidad”. 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 . • 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. Principales lípidos de almacenamiento y de membrana 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. Los adipocitos, las células encargadas de producir y almacenar grasas Derivado del fibroblasto, el adiposito es la célula que forma el tejido adiposo. Su principal función es almacenar lípidos como reserva energética a largo plazo Lipotoxicidad 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. 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. Acidos grasos Son ácidos carboxílicos con cadenas largas de hidrocarburos. ● ● Contienen números pares de carbono, porque son saturados del acetato. Los ácidos grasos pueden saturarse con hidrógeno (y por lo tanto, no tienen enlaces dobles carbono-carbono) ● O pueden ser no saturados, (y tienen enlaces dobles carbonocarbono) Los ácidos grasos con más de un enlace doble se llaman ácidos grasos poliinsaturados. Los enlaces dobles de los ácidos grasos insaturados que se presentan en forma natural tienen la configuración cis y siempre están separados por un grupo CH2. El doble enlace cis produce una corvatura en las moléculas, lo que evita que se empaquen muy juntas como los ácidos grasos saturados. • Los enlaces entre los carbonos son enlaces simples, con la misma distancia entre ellos ( 1,54 Å) y el mismo ángulo (110º). • Esta circunstancia permite la unión entre varias moléculas mediante fuerzas de Van der Waals. • Cuanto mayor sea la cadena (más carbonos), mayor es la posibilidad de formación de estas interacciones débiles. Ejemplo, un ácido graso con 18 carbonos se funde a 69° C si es saturado, a 13° C si tiene sólo un doble enlace, a 25° C si tiene dos enlaces dobles y a 211° C si tiene tres enlaces dobles. El punto de fusión de los ácidos grasos insaturados disminuyen a medida que aumenta el número de dobles enlaces. La distancia entre los carbonos no es la misma que la que hay en los demás enlaces de la molécula, ni tampoco los ángulos de enlace (123º para enlace doble, 110º para enlace simple). Esto origina que las moléculas tengan más problemas para formar uniones mediante fuerzas de Van der Waals entre ellas. Por ello, a temperatura ambiente, los ácidos grasos insaturados suelen encontrarse en estado líquido. Acidos grasos Ceras Las ceras son ésteres formados por ácidos carboxílicos de cadena larga y de alcoholes de cadena larga. La cera de abeja, el material estructural de los panales, está compuesto por 26 carbonos de ácidos carboxílicos y 30 carbonos de alcoholes. La cera de carnauba es particularmente dura por su relativamente elevada masa molecular; está compuesta por 32 carbonos de ácidos carboxílicos y 34 carbonos de alcoholes. NOMENCLATURA Grasas y aceites Los triglicéridos, llamados también triacilgliceroles, son compuestos que en cada uno de los tres grupos OH del glicerol forman un éster con un ácido graso. * Si los componentes de los tres ácidos grasos de un triglicérido son los mismos, este compuesto se llama triglicérido simple. Se obtienen del maíz, soya, aceitunas y cacahuates. Se obtienen de animales. ● ● ● Los triglicéridos sólidos o semisólidos a temperatura ambiente se llaman grasas. ● Los triglicéridos líquidos se llaman aceites. ● Componentes de ácidos grasos insaturados; por lo tanto, no se empacan muy juntos. ● Puntos de fusión relativamente bajos, lo que provoca que sean líquidos a temperatura ambiente. Formado de componentes de ácidos grasos saturados o que tienen sólo un enlace doble. Punto de fusión alto lo que causa que sean sólidos a temperatura ambiente. 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. Mientras que los dobles enlaces C=C de los ácidos grasos insaturados se pueden hidrogenar para dar ácidos grasos saturados: Los ácidos grasos insaturados son muy susceptibles a la oxidación no enzimática; el riesgo de la oxidación aumenta con el número de dobles enlaces. A partir de tres insaturaciones, son francamente inestables, y las grasas en las que abundan solamente pueden utilizarse en buenas condiciones en la industria alimentaria tras su hidrogenación industrial. Hidrogenación En la hidrogenación industrial de aceites se cambian las características de solidificación y fusión de los aceites o grasas tratados para proteger los ácidos grasos insaturados de la oxidación (enranciamiento) y para aumentar la estabilidad térmica de los mismos. Cuando la hidrogenación es intensiva se obtienen productos con ácidos grasos saturados al 100%, sin isómeros cis o trans y con alto punto de fusión. Si la reacción de hidrogenación es incompleta o parcial, los dobles enlaces pueden cambiar de posición (isomerización posicional) o de configuraciónglosario (isomerización geométrica, pasando de cis a trans) en las cadenas de los ácidos grasos: 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. 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. Mecanismo de la saponificación de ésteres- 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. 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. 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. Mecanismo de reacción de oxidación de lípidos Ejercicio de lípidos • Una grasa ópticamente activa, cuando fue hidrolizada, produjo el doble de ácido esteárico que de ácido palmítico. Dibuje la estructura de la grasa. FOSFOLÍPIDOS PROPIEDADES • Son lípidos anfipáticos, que se pueden encontrar en todas las membranas celulares como bicapas lipídicas. • Presentan una estructura similar a la de los triglicéridos. • Tienen una mejor absorción y utilización que los triglicéridos. • Además tienen beneficios sobre la salud en procesos inflamatorios, cáncer, enfermedades cardiovasculares, trastornos neurológicos y también como transportador de antioxidantes. USOS Alimentos Se utilizan como emulsionantes y estabilizantes. Cosmética Son componentes esenciales naturales de las membranas celulares, por lo que refuerzan la barrera cutánea cuando se les incluye en formulaciones cosméticas. Propiedad de combinarse con el agua y con las grasas Biomédico El aporte de los ácidos grasos Omega 3 en los fosfolípidos ricos en DHA puede beneficiar el sistema cardiovascular y nervioso. Esfingolípidos Su base estructural es la ceramida (esfingosina unida a un ácido graso mediante enlace amida). Hay dos grupos de esfingolípidos: 1. Los esfingofosfolípidos, tienen el grupo alcohol primario de la ceramida esterificado con fosforilcolina, fosforiletanolamina o fosforilinositol; y se incluyen dentro de fosfolípidos. 2. Los esfingoglicolípidos que a su vez se dividen en: • Cerebrósidos = Un solo azúcar unido a la ceramida • Sulfátidos = ésteres sulfúricos de galactosilceramida. • Globósidos = ceramida con oligosacárido. • Gangliósidos = tienen un polisacárido complejo y ácido siálico Importancia biológica: • Aparte de su papel estructural como componentes de las membranas biológicas, los esfingolípidos regulan la dinámica de éstas. • Actúan como sitios de reconocimiento en la membrana celular. • Algunos esfingoglucolípidos sirven para definir los grupos sanguíneos (sistema AB0). También funcionan como antígenos. • el equilibrio entre ceramida y esfingosina-1fosfato es importante para el control de la muerte y la supervivencia de la célula ya que la ceramida induce apoptosis y la esfingosina-1fosfato induce a la mitosis. ¿Qué son? Lipoproteinas Partículas con un núcleo de ésteres de colesterol y triglicéridos, rodeado por una membrana formada por fosfolípidos, colesterol libre y apolipoproteínas T ERPENOS Los terpenos, terpenoides o isoprenoides, son lípidos derivados del hidrocarburo isopreno (o 2-metil-1,3-butadieno). Los terpenos biológicos constan, como mínimo, de dos moléculas de isopreno. Muchos terpenos son extraídos de la resina de las coníferas. Eicosanoides Los eicosanoides son productos de oxidación de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga de 20 carbonos (eicosa en griego significa “veinte”). Constituyen una gran familia de compuestos que son muy potentes y muestran un espectro extraordinariamente amplio de actividades biológicas importantes. Por tanto, sus receptores específicos, ligandos de receptores e inhibidores de enzimas, y sus precursores de plantas y aceite de pescado, son objetivos terapéuticos para una lista creciente de afecciones. • Prostaglandinas • Tromboxanos • Leucotrienos • https://www.ehu.eus/biomoleculas/lipidos/tema7.htm#7b Lípidos Dra. Ana Mariel Torres Contreras ESTRUCTURA Núcleo de 17 carbonos formado por cuatro anillos entrelazados, nombrados con letras A, B, C y D. (ciclopentanoperhidrofenantreno o esterano). Se diferencian entre si por: ▪Grado de saturación del esterano ▪Existencia de cadena lateral (carbono 17) ▪Grupos funcionales sustituyentes (hidroxilos, metilo,carboxilo o carbonilo) ▪Longitud y estructura cadena lateral EQUIPO 7: Angela Guadalupe Rodríguez Domínguez, Ian Marcelo Flores Arriaga, Nelly Mayela Pinales Cerda, Sarai Cortinas Santillana CARACTERÍSTICAS Compuestos orgánicos derivados del esterano. Se componen de carbono, hidrógeno, oxigeno y nitrógeno. Compuestos hidrofóbicos. Sustancias sintetizadas por los organismos vivos. Cumplen funciones reguladoras, estructurales y hormonales. EQUIPO 7: Angela Guadalupe Rodríguez Domínguez, Ian Marcelo Flores Arriaga, Nelly Mayela Pinales Cerda, Sarai Cortinas Santillana USOS • Para tratar problemas hormonales • Diagnóstico y tratamiento de la función suprarrenal alterada • Estimulación de la maduración pulmonar • Para tratar pérdida muscular por algunas enfermedades Sangre: Anemia hemolítica, PTT, PTI Para tratar algunas enfermedades como Piel: dermatitis atópica y seborreíca, pénfigo. Pulmonares: asma, sarcoidis Prevencion y tratamiento del rechazo en transplantes de órganos Sepsis Artritis y/o Bursitis EQUIPO 7: Angela Guadalupe Rodríguez Domínguez, Ian Marcelo Flores Arriaga, Nelly Mayela Pinales Cerda, Sarai Cortinas Santillana ESTEROLES Derivados de esteroides con 27 a 29 átomos de carbono, cuya estructura química deriva del esterano. Regulan algunos procesos biológicos y mantienen la estructura del dominio de las membranas celulares, siendo considerados reforzadores de la membrana. El colesterol es el principal esterol de los vertebrados, el ergosterol juega un papel clave en los hongos y las plantas suelen poseer composiciones de esteroles más complejas, como lo es el fitosterol. ESTRUCTURA GRUPOS FUNCIONALES: o o o 3 ciclohexanos 1 ciclopentano 1 grupo hidroxilo Cualquier derivado de esta estructura se considera esterol. NOMENCLATURA o La mayoría de los esteroles se les conoce con sus nombres vulgares (colesterol, estigmasterol, coprosterol). o Para nombrarlos se toma en cuenta la estereoquímica, el esqueleto básico, insaturaciones y la posición del grupo hidroxilo. Ej. Forma IUPAC del colesterol Epímero (3β)-cholest-5-en-3-ol El esqueleto básico es el colestano = cholest Doble enlace en el Grupo hidroxilo en carbono 5 el carbono 3 IMPORTANCIA o Participan en síntesis de membranas o En la industria farmacéutica los fitoesteroles se usan para la síntesis de principios esteroidales (hormonas corticoides, anticonceptivos, etc.) o En el tratamiento de la hipercolesterolemia se usan esteroles vegetales o Los fitoesteroles reducen el colesterol den la sangre