Coenzima A

COLEGIO MUNICIPAL EMILIO CIFUENTES
TALLER Nº 2
TEMA: METABOLISMO DE LOS LIPIDOS
OBJETIVOS
Identificara las características más importantes de los lípidos a nivel químico como biológico.
Reconocerá la clasificación de los lípidos y su importancia en el organismo.
Relacionara el aspecto teórico con prácticas de laboratorio.
INFORMACION.
Los lípidos son un grupo heterogéneo de sustancias orgánicas originadas en la célula viva. Son insolubles o
escasamente solubles en agua, pero más o menos solubles en solventes orgánicos no polares ( éter, benceno y
cloroformo). Se clasifican en varias subdivisiones teniendo como base sus propiedades químicas y físicas.
Entre ellos se incluyen a las llamadas grasa neutras y ácidos grasos, fosfolipidos, esteroides y vitaminas
liposolubles A, D, E y K.
GRASAS NEUTRAS. Son las mas abundantes en la naturaleza y se subdividen comúnmente en tres grupos:
grasas, aceites y ceras. Contienen solamente átomos de carbono, hidrogeno y oxigeno y por hidrólisis
originan ácidos grasos y un alcohol. Las grasas y aceites también llamados triglicéridos son esteres de ácidos
grasos y del alcohol trihidroxilo o glicerol. Su formula general es
R --- COO ---CH2
¡
R --- COO ---CH GRASA
¡
R ---COO ---CH2
Los dos ácidos grasos saturados principales que representan en las grasas neutras animales son en primer
lugar, el acido palmítico CH3 – (CH2)14-COOH y en segundo lugar el acido esteárico
CH3 – (CH2)16-COOH. Los ácidos grasos saturados también se presentan en los mohos, bacterias, plantas y
animales.
Los llamados ácidos esenciales son suministrados en la dieta diaria. Los lípidos neutros son sólidos a
temperatura ambiente y se le conoce como grasa, mientras que los líquidos se les llama aceites.
Las ceras por ejemplo de abeja, de la cutícula de los frutos y pétalos de flores son principalmente esteres
de un acido graso con un alcohol de cadena bastante más larga que la del glicerol.
Fosfolípidos/Fosfátidos. El termino fosfolipidos se aplica a gran variedad de lípidos naturales, que además
de carbono, hidrogeno y oxigeno, contienen fosforo y en muchos casos también nitrógeno.
Los fosfolipidos mas conocidos son las lecitinas y las cefalinas. Las primeras están distribuidas en gran
variedad de tejido, incluyendo la yema del huevo, cerebro, en las verduras, hígado, germen de trigo. Los
fosfolípidos o fosfátidos son surfactantes naturales y emulsificantes que consisten de un alcohol como el
glicerol, una o dos moléculas de ácidos grasos, y un compuesto de ácido fosfórico. Los fosfolípidos se
encuentran en los tejidos de todas las plantas y los animales e incluyen sustancias como la lecitina, la
cefalinas, y la esfingomielina. La lecitina, también llamada fosfatidilcolina, es un constituyente importante de
los tejidos del cerebro y el sistema nervioso. La lecitina es una mezcla de diglicéridos de ácido esteárico,
palmítico, y oleico enlazados a un éster de colina y ácido fosfórico. La estructura química de la dipalmitoillecitina ilustrada aquí es típica de los fosfátidos que se encuentran en el cerebro, los pulmones y el bazo.Las
paredes celulares y otras membranas biológicas consisten de dos capas de fosfolípidos donde las colas
hidrofóbicas de ácidos grasos se orientan unas hacia otras, y las cabezas hidrofílicas con los grupos fosfato
forman las superficies exteriores de la membrana. Estas bicapas lipídicas son semipermeables, y permiten
que algunas moléculas pasen libremente a través de la membrana, pero impiden el paso a otras. Los
fosfolípidos más comunes son la lecitina, la fosfatidiletanolamina, la fosfatidilserina, y el fosfatidilinositol.
lecitina
Bicapas lipídica de una membrana celular
Esteroles, como el colesterol, son alcoholes con un esqueleto de ciclopentanofenantreno (los átomos 1 a 17
en las estructuras siguientes). Esta subestructura se encuentra también en las hormonas esteroides como la
testosterona, progesterona y cortisol. El colesterol se clasifica como un alcohol porque tiene un grupo
hidroxilo (-OH) en la posición 3 del sistema anular. El colesterol se produce en el hígado y se encuentra en
todos los tejidos del cuerpo donde ayuda a organizar las membranas celulares y controla su permeabilidad.
Derivados del colesterol en la piel se convierten en vitamina D cuando la piel se expone a la luz del sol. La
vitamina D3 regula la absorción intestinal de calcio y el metabolismo del calcio óseo. Un alto nivel de
colesterol en la sangre aumenta el riesgo para enfermedades cardiovasculares. El colesterol y los niveles de
lipoproteínas pueden normalizarse a través de ejercicio y dietas bajas en calorías que evitan las grasas
hidrogenadas y añaden fuentes de ácidos grasos poliinsaturados como el aceite de semilla de uva.
colesterol
(un esterol)
Vitamina
(colecalciferol)
D3Testosterona
(una hormona esteroidal)
Esteroles de origen vegetal se denominan "fitoesteroles" y tienen la misma estructura básica del colesterol,
pero se diferencian en las cadenas laterales conectadas al carbono 17. Los fitoesteroles, como el
estigmasterol del aceite de soja, son de interés científico porque disminuyen los niveles de colesterol en la
sangre. Los esteroles que están totalmente saturados (sin enlaces dobles) se denominan "estanoles". Por
ejemplo, el estigmastanol tiene la misma estructura que el estigmasterol, pero sin los enlaces dobles. Los
productos de la reacción de ácidos grasos con el grupo hidroxilo en el carbono 3 se llaman "ésteres de
esterol".
Estigmasterol
(un fitosterol)
METABOLISMO DE LOS LIPIDOS
El metabolismo de lípidos y carbohidratos está ampliamente relacionado en la célula.
METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS
Los ácidos grasos tienen 3 funciones en la célula:-Estructural (ácidos grasos que forman las membranas:
fosfolipidos, glucolípidos...).
-Mensajeros secundarios (1,2-DAG tiene características de señalización celular).
-Energética (son la mayor reserva de energía en los animales).
En los seres vivos pueden haber ácidos grasos saturados o insaturados. Los dobles enlaces tienen casi
siempre estereoquímica cis. La mayoría de ácidos grasos naturales tienen un número par de carbonos.
A mayor número de carbonos, más sólida es la molécula del ácido graso. A partir de 16-18 C, una molécula es
sólida a temperatura ambiente. Conforme más dobles enlaces, más fluida (más líquida es). Una membrana
rica en ácidos grasos insaturados es menos fluida.
Los ácidos grasos son más ricos en energía que el glucógeno, porque los ácidos grasos son moléculas más
reducidas que la glucosa y su oxidación completa a CO2 da más energía. La combustión de 1 gr de grasa
produce más calorías (9 Kcal) que 1 gr de azúcar (4 Kcal).
El glucógeno se almacena acumulando mucha agua (hay el triple de H2O que de glucógeno). Los ácidos grasos
se acumulan como triglicéridos de forma prácticamente anhidra (son muy hidrofóbicas). La eficiencia de
almacenar energía en forma de ácido graso es 5 o 6 veces más eficiente que en forma de glucógeno.
Los dobles enlaces tienen la partícula -en-. Los dobles enlaces se indican mediante una Dx => 1er C donde se
establece el doble enlace. La nomenclatura común indica de donde proviene o los tejidos en los que se puede
encontrar.
METABOLISMO
La degradación de los ácidos grasos es la degradación de los triglicéridos porque es así como se almacenan.
Implica 3 pasos diferentes:
-Movilización de triglicéridos.
-Introducción de los ácidos grasos en el orgánulo donde se degradarán (sólo en la mitocondria).
-Degradación de la molécula de ácidos grasos (b-oxidación de los ácidos grasos).
La movilización de los ácidos grasos es por hidrólisis de los triglicéridos mediante lipasas. Se produce
glicerol y los 3 ácidos grasos correspondientes.
El glicerol no es un componente grande de los ácidos grasos. Es el único componente del Triglicérido que
puede dar glucosa. Los ácidos grasos, en los animales, no pueden dar glucosa.
El glicerol es fosforilado en glicerol-3-P mediante la glicerol quinasa. Mediante la glicerol-P deshidrogenasa
se convierte el glicerol-3-P en dihidroxiacetona-P, que puede dar glucosa.
El acetilo entra en la mitocondria en forma de acetil-co-A. No entra como acetil-co-A pero tiene que
activarse. Esta reacción transcurre a través de un intermedio (acil-AMP).
Para entrar en la mitocondria requiere un transportador específico. Existe un enzima que transfiere el grupo
acilo a la carnitina, que tiene un OH donde es transferido el ácido graso. Esta reacción es catalizada en la
cara externa de la mitocondria mediante el acil-carnitina transferasa 2.
La translocasa (que está en la membrana interna de la mitocondria) coge acilcarnitina y la entra en la
mitocondria.
La acil-carnitina transferasa II transfiere el grupo acilo de la carnitina al co-A y da lugar al acil-co-A. La
carnitina después vuelve a salir al exterior.
El acil-co-A aparece dentro de la mitocondria. En la mitocondria sufre la β -oxidación (proceso en el que se
obtiene energía del ácido graso).
La β-oxidación de ácidos grasos es estrictamente mitocondrial.
Si el doble enlace está bien situado, pero con la estereoquímica equivocada, a la célula, a priori no le pasa
nada porque la hidratasa no es estereoespecífica. Producirá el D-hidroxiacilderivado en vez del Lhidroxiacilderivado.
La L-hidroxiacil-co-A deshidrogenasa sí es estereoespecífica. Existe una epimerasa que lo transforma de D
a L. El hidroxiacil-co-A producido por la epimerasa es sustrato para la L-hidroxiacil-co-A deshidrogenasa.
Un ácido graso con dobles enlaces da un poco menos de energía porque es una molécula menos reducida que
sin dobles enlaces. Cuando se oxida, se saca más energía. Los ácidos grasos con dobles enlaces, sea cual sea
su situación , entran en uno de los puntos en los que se produce FAD. Rinden menos cuanto más dobles
enlaces tienen.
La mayoría de ácidos grasos tienen cadena par. Algunos tienen cadena impar. Los de cadena impar se
metabolizan igual, cuando se llega a 5 C, producen acetil-co-A y propionil-co-A.
Los ácidos grasos, cuando se degradan, no pueden dar glucosa. Se utiliza el propiónico para dar: succinil-coA=>OAA=>ciclo de Krebs=>PEP=>gluconeogénesis
La proporción de ácidos grasos de cadena impar puede ser de un 1%. De ese 1%, muy pocos carbonos tienen
la posibilidad de dar la mitad de glucosa. Es una cantidad despreciable de glucosa. Metabólicamente
hablando, los ácidos grasos no pueden dar glucosa porque la glucosa que pueden formar es mínima.
Los triglicéridos son la fuente de los ácidos grasos. Los ácidos grasos son la fuente de acetil-co-A. El acetilco-A se utiliza en el ciclo de Krebs para dar energía. La glucosa también puede rellenar moléculas del ciclo
de Krebs.
La energía se produce siempre que hay suficientes moléculas en los intermedios del ciclo de Krebs, si se
requiere la degradación de Triglicéridos (Ej: ayuno prolongado, la ingesta de glucosa está bloqueada).
El mecanismo para rellenar el ciclo de Krebs no funciona y se necesita energía. Se acumula mucho acetil-co-A
en el hígado porque no puede introducirlo en el ciclo de Krebs (no hay suficientes intermedios del ciclo de
Krebs).
La utilidad metabólica que se da al acetil-co-A se llama cuerpos cetónicos. Es una forma de empaquetar
acetil-co-A que no puede utilizar del hígado, para enviarlo a tejidos periféricos. Se produce en las
mitocondrias. Este proceso ocurre:
2 moléculas de acetil-co-A se unen mediante la cetotiolasa para dar el acetoacetil-co-A, que capta una
tercera molécula de acetil-co-A, para dar el 3-OH-3-metilglutanil-co-A. Es realizado por la HMG-co-A
sintasa. (HidroxiMetilGlutaril Sintetasa)
En el citosol, también se puede dar la síntesis de HMG-co-A por la síntesis de esteroides.
En la mitocondria, el HMG-co-A se escinde para dar el acetoacetato. Es un cuerpo cetónico que puede ir a
sangre e ir a hígado y alcanzar corazón o, se puede transformar en acetona (es un b-cetoácido fácilmente
descarboxilable).
Si la disponibilidad de NADH es suficiente, se descarboxila la acetona a OH en 3-D-hidroxibutirato. Es
también un cuerpo cetónico. Es la forma de viajar de 2 acetilos en sangre. La acetona también va a sangre y
tiene un punto de ebullición muy bajo, al pasar por los alvéolos pulmonares, se intercambia con el aire que se
respira y, el aliento, huele a acetona. Se determina en orina. Es una respuesta metabólica normal a una
situación de fiebre que ha gastado mucha energía. El organismo responde con una lipólisis exacerbada que
produce mucho acetil-co-A y generará cuerpos cetónicos.
Muchos síndromes en animales de producción (cetosis bovina) son porque la glándula mamaria succiona mucha
glucosa de la circulación. En un animal muy productor puede generar un estado de desnutrición metabólica, a
la que el animal responde produciendo cuerpos cetónicos.
En los tejidos diana se vuelve a regenerar acetil-co-A. En el tejido receptor del cuerpo cetónico, el
acetoacetato se convierte en L-acetil-co-A:
El hígado lo exporta porque no tiene transferasa. Se metaboliza regenerando acetil-co-A. Esa circunstancia
a veces resulta o es la respuesta a una patología.
Oxidación de las grasas
Tal como se ha indicado antes, las grasas también contribuyen a las necesidades energéticas de los músculos.
Las reservas de glucógeno en el hígado y en los músculos pueden proporcionar solamente de 1.500 a 2.500
kcal de energía, pero la grasa almacenada dentro de las fibras musculares y en nuestras células grasas puede
proporcionar entre 70.000 y 75.000 kcal. Aunque muchos compuestos químicos (tales como los triglicéridos,
los fosfolípidos y el colesterol) se clasifican como grasas, sólo los triglicéridos son fuentes energéticas
importantes. Los triglicéridos se almacenan en las células grasas y en las fibras musculares esqueléticas.
Para usar su energía, los triglicéridos deben descomponerse en sus unidades básicas: una molécula de glicerol
y tres moléculas de ácidos grasos libres. Este proceso se llama lipólisis, y lo llevan a cabo unas enzimas
conocidas como lipasas. Los ácidos grasos libres (AGL) son la fuente energética principal, por lo que
centraremos nuestra atención en ellos.
Una vez liberados del glicerol, los ácidos grasos libres pueden pasar a la sangre y ser transportados por el
cuerpo, entrando en las fibras musculares por difusión. Su ritmo de entrada en las fibras musculares
depende del grado de concentración.
El aumento de la concentración de ácidos grasos libres en sangre los impulsa hacia las fibras musculares.
GLOSARIO
FAD
El flavín adenín dinucleótido o dinucleótido de flavina-adenina (abreviado FAD en
su forma oxidada y FADH2 en su forma reducida)
La Nicotinamida adenina dinucleótido (abreviado NAD+, y también llamada difosfopiridina nucleótido y
Coenzima I), es una coenzima que se encuentra en todas las células vivas.
Coenzima NAD
Adenosina trifosfato (ATP)
La adenosina trifosfato (abreviado ATP, y también llamada adenosín-5'trifosfato o trifosfato de adenosina) es una molécula utilizada por todos los
organismos vivos para proporcionar energía en las reacciones químicas.
También es el precursor de una serie de coenzimas esenciales como el NAD+
o la coenzima A. El ATP es uno de los cuatro monómeros utilizados en la
síntesis de ARN celular. Además, es una coenzima de transferencia de grupos
fosfato que se enlaza de manera no-covalente a las enzimas quinasas (cosustrato).
Fórmula estructural del ATP
El ATP fue descubierto en 1929 por Karl Lohmann. En 1941, Fritz Albert Ipmann propuso el ATP como
principal molécula de transferencia de energía en la célula.
El acetil coenzima A (acetil-CoA) es un compuesto intermediario clave en el metabolismo, que consta de un
grupo acetilo, de dos carbonos, unido de manera covalente a la coenzima A.
Coenzima A
La coenzima A (CoA, CoASH o HSCoA) es una coenzima, notable por su papel en la biosíntesis y la oxidación
de ácidos grasos, así como en la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico antes del ciclo de Krebs. Su
molécula consta de ácido pantoténico (vitamina B5), adenosín difosfato y cisteamina.
El diacilglicerol ó D-1,2-Diacilglicerol (DAG) es una molécula del espacio intracelular que actúa como
mediador de comunicación celular. Como su nombre lo indica, es producido de una molécula de glicerol con
dos ácidos grasos, se encuentra en muy reducidas cantidades en el organismo, participa en el metabolismo de
lípidos que contienen glicerol.1 Fórmula: C5H6O5R2
Funciones]
Participa en el metabolismo de Inositol, la degradación de fosfolipidos y el metabolismo de glicerolípidios,
triacilglicerol y fosfatidilcolina.2 En las neuronas la enzima fosfolipasa C está asociada con los receptores de
neurotransmisores los cuales activan a la fosfolipasa C y ésta actúa sobre fosfolípidos de membrana
produciendo diacilglicerol3
Patologías]
Es una de las vías metabólicas causantes de hiperglicemia, lo cual a través de los años produce patologías
crónicas diabéticas, en especial retinopatías y nefropatías. Producida bajo influencia de proteincinasa C, la
cual produce concomitantemente prostaglandina PGE2 y de Tromboxano A2 causando modificaciones
importantes en la formación de patologías de la retina y riñón diabéticos4
Opera como segundo mensajero celular, en función del cual puede estar involucrado en la iniciación o propagación
de estímulos neoplásicos, por ejemplo,5 en los procesos de secreción celular de vesículas del aparato de Golgi6 y en
la regulación de las vías de Ras y mTor.7
TRABAJO INDIVIDUAL
1. Con base en la información conteste:
a. A que sustancias se les llama lípidos?
b. Cual es la diferencia entre grasas y ceras?
c. Cual es la diferencia entre una grasa y un aceite?
2. Consulte en la información:
a. A que se denomina glicérido
b. Cite las diferencias fundamentales entre el metabolismo de ácidos grasos y los triglicéridos.
c. Indique las funciones de: acetil –co-A. glicerol – co – P deshidrogenasa, dihidroxiacetona-P, acil –
cornitrina transferasa II.
d. Como se clasifican los fosfolipidos y cuales son sus funciones a nivel vegetal y animal.
e. A que se refiere los términos hidrofobicos e hidrófilos.
f. De los esteroides que sustancias hacen parte de su estructura importancia y funciones a nivel animal y
vegetal.
g. Como influye los enlaces químicos y el numero de ellos en los ácidos grasos.