Elaborado por: Berta Inés Delgado Fajardo LOS LIPIDOS Los lípidos son biomoléculas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno y pueden contener nitrógeno, fósforo y azufre. Son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos como eter, benceno y cloroformo. Las grasas neutras constituyen un amortiguados físico y aisladores de la temperatura corporal. Tienen propiedades estructurales y realizan funciones para el sostenimiento del metabolismo. En el medio acuoso del organismo, se asocian entre ellas y con proteinas, para formar membranas. 1. CLASIFICACION DE LOS LIPIDOS 1.1 Lípidos simples : Son ésteres de ácidos grasos: Acohol-Acidos grasos Grasas neutras o triglicéridos: son triésteres formados por ácidos grasos de cadena larga, saturados y el alcohol glicerol Aceites: Son triésteres de ácidos grasos insaturados y glicerol Ceras: son esteres de ácidos grasos de cadena larga y alcoholes distintos al glicerol, también de alto peso molecular ( alcoholes alifáticos, colesterol ) 1.2 Lipidos compuestos: Alcohol-Acidos grasos-Acido fosfórico-Bases nitrogenadas Fosfolípidos: contienen nitrogéno y fosoforo: * Lecitinas: Fosfatidil colinas *Cefalinas: Fosfatidil etanolamina *Plasmalógenos *Fosfátidos de inositol *Cardiolipinas *Esfingomielinas : esfingósidos Glucolípidos (Cerebrósidos) Lipoprotinas Sustancias asociadas a los lipidos 1.3 Serie del terpeno: carotenos, vitamina A Serie de las naftoquinonas: vitamina K, tocoferoles Serie esteroide: esteroles, ácidos biliares, hormonas 2. LIPIDOS SIMPLES 2.1. Grasas y aceites: son triesteres del glicerol que por hidrólisis siempre producen glicerol y ácidos grasos. G - Acido graso saturado L I C - Acido graso saturado E R O L - Acido graso saturado Estructura general de una grasa G - Acido graso insaturado L I C - Acido graso insaturado E R O L - Acido graso insaturado Estructura general de un aceite Los ácidos grasos presentes, generalmente tienen número par de carbonos y en las grasas son saturados, ejemplo el ácido palmítico con 16 carbonos y el ácido esteárico con 18 carbonos. Los ácidos grasos insaturados pueden presentar uno o más dobles enlaces en la cadena carbonada. Un ejemplo el ácido ara Elaborado por: Berta Inés Delgado Fajardo quidónico (20:4), que en el organismo da origen a las prostaglandinas (son acidos carboxílicos de 20 carbonos que tienen grupos oxhidrilo o ceto, forman anillos internos de cinco miembros y presentan uno o más dobles enlaces) La tabla 1 reune algunos de los ácidos grasos insaturados más importantes. En la primera columna de la tabla, los números entre paréntesis indican el número total de átomos de carbono y el número de instauraciones. Tabla 1. Algunos acidos grasos insaturados abundantes en la naturaleza Nombre común N° de átomos de Posición de lãs carbono insaturaciones Acido palmitoleico 16 Δ9:10 (16:1) Acido oleico (18:1) 18 Δ9:10 Acido linoleico (18:2) 18 Δ9:10, 12:13 Acido linolénico (18:3) 18 Δ9:10, 12:13, 15:16 Acido araquidónico 20 Δ5:6, 8:9, 11:12, (20:4) 14:15 Ejemplos de Grasas y Aceites residuo de acido graso de 16 átomos de carbono O H2C - O O residuo de glicerol H C -O O H2C - O enlaces ester Palmitina (Tripalmitina) O O H2C-O H2C-O O O HC-O HC-O O O H2C- O H2C-O Triestearina Trilinoleina Elaborado por: Berta Inés Delgado Fajardo Ejemplo de HIDRÓLISIS de las GRASAS Y ACEITES: O H2C-O H2C-OH O O + H-O-H HC-O HC-OH + HO O H2C- O H2C-OH Agua Trioleina Glicerol + Acido oleico Ejemplo de SAPONIFICACIÓN DE LAS GRASAS: O H2C-O H2C-OH O O + HC-O NaOH HC-OH Na O O H2C-O H2C-OH Triestearina (grasa) → Glicerol estearato de sodio (jabón, sal) Diferencia estructural de los jabones con los detergentes: El detergente se obtiene a partir de un alcohol con ácido sulfúrico, para formar inicialmente una sal acida: C11H23CH2OSO3H + HOH C11H23CH2OH + HOSO3H LAURIL ALCOHOL + ACIDO SULFURICO SULFATO ACIDO DE LAURILO (sal ácida) La sal ácida se trata con una base para formar el detergente correspondiente: C11H23CH2OSO3H + NaOH C11H23CH2OSO3Na + HOH SULFATO ACIDO DE LAURILO + HIDROXIDO DE SODIO LAURIL SULFONATO DE SODIO ( Um detergente ) Elaborado por: Berta Inés Delgado Fajardo 2.2. Ceras: son ésteres de ácidos grasos de cadena larga con alcoholes también de cadena larga (el alcohol es diferente al glicerol). Son insolubles en agua y todas las propiedades que tienen están relacionadas con su impermeabilidad al agua. Por ejemplo las plumas, la piel, los frutos están recubiertos por ceras. Un ejemplo es la cera spermaceti, extraida de la ballena: O O CH3(CH2)14C - OH + OHCH2(CH2)14CH3 Acido palmítico CH3(CH2)14CH2C-O-CH2(CH2)14CH3 + H2O Alcohol cetílico palmitato de cetilo (spermaceti)3 Otra cera importante es la cera de carnauba formada por el ácido cerotoico y el miricil alcohol: C25H51COOH + ACIDO CEROTOICO HOCH2 (CH2)28CH3 + MIRYCIL ALCOHOL C25 H51COOCH2(CH2)28CH3 CEROTATO DE MIRICILO Nota: Aunque la parafina, se conoce como una cera, esta es realmente una mezcla de hidrocarburos. 3. LIPIDOS COMPUESTOS 3.1. Fosfolípidos Lecitinas Cefalinas G - Acido graso saturado L I C - Acido graso saturado E R O L - Acido fosfórico - colina G - Acido graso saturado L I C - Acido graso saturado E R O L - Acido fosfórico - etanolamina O Serina Son solubles en alcohol y otros solventes de las grasas. Son dipolares por la presencia de la colina y del acido fosfórico Es importante la presencia de los tres enlaces Ester porque la ausencia de uno de ellos las convierte en compuestos nocivos. Ejemplo la enzima del veneno de la serpiente cobra o cascabel hidroliza al carbono b, produce lisolecitina que produce hemólisis de los globulos rojos. Son insolubles en alcohol, se parecen a las lecitinas pero las bases nitrogenadas son etanol amina y serina, mientras que en las lecitinas la base nitrogenada es la colina. Los acidos grasos mas frecuntes son el acido estearico y el acido oleico. Elaborado por: Berta Inés Delgado Fajardo Plasmalogenos G - Aldehido graso (unión éter) L I C - Acido graso (unión ester) E R O L - Acido fosfórico - etanol.amina Fosfatidos de inositol G -Acido graso (unión ester) L I C - Acido graso (unión ester) E R O L - Acido fosfórico -inositol Acido graso Acido graso - Esfingomielinas esfingosina Cardiolipinas G L I C E R O L- La diferencia mas importante con las lecitinas y las cefalinas es la unión eter que presenta con el aldehido graso. Son sustancias cuya estructura no se conoce con precisión. Se parecen a la lecitina pero en lugar de colina, existe un hexa hidroxialcohol. Se encuentran en los tejidos de animales como el corazón y el higado pero también en vegetales como el germen del trigo. G L -Acido graso I C OH E -Acido graso R O P- GLICEROL - P- L - Acido graso - Acido fosfórico - colina No contienen nitrógeno pero si dos moléculas de ácido fosfórico que enlazan a las tres moléculas de glicerol, por lo que se conocen como difosfatidil glicerol. Existen en las estructuras celulares y se emplean en el diagnóstico serológico de la sifilis. Posee fuertes propiedades inmunológicas. Son un grupo de fosfolípidos en los que no existe la relación habitual de un átomo de nitrógeno por uno de fósforo, porque en ellos están presentes dos sustancias nitrogenadas. Presentan una unión amida con el ácido graso y una unión tipo ester con el ácido fosfórico. Se han encontrado en cantidades excesivas en pacientes con la enfermedad de Niemann-Pick. Elaborado por: Berta Inés Delgado Fajardo Un ejemplo de los enlaces y componentes de las esfingomielinas. CH3(CH2)12 CH CH3(CH2)12 CH CH residuo de alcohol esfingosina enlace amida HCOH O CH HC - NH - C - R HCOH O H2C - O - P -O - CH2CH2N(CH3)3 HC - NH O colina H2COH Alcohol esfingosina enlace ester Un esfingolípido (esfingomielina) - Acido graso - galactosa Glucolípido esfingosina esfingosina 3.2. Glucolípidos. Son similares a las esfingomielinas, pero en lugar de colina y ácido fosfórico, contienen galactosa. Se conocen también con el nombre de cerebrósidos porque se encuentran en gran cantidad en los tejidos cerebrales. Los cerebrósidos más conocidos son la queratina, que contiene el ácido lignocérico y la frenosina que contiene el ácido llamado cerebrónico. Se acumulan patológicamente en diversos tejidos, en la enfermedad de Gaucher. Otros glucolípidos son los gangliosidos que están presentes en las células ganglionares de la sustancia gris del tejido nervioso. Se encuentran también en la capa externa de la membrana plasmática, junto con los carbohidratos de la superficie celular. - Acido neuramínico - galactosa Gangliosido Elaborado por: Berta Inés Delgado Fajardo LIPOPROTEINAS: Se distinguen dos fracciones: las lipoproteínas propiamente y los proteolípidos. Las lipoproteínas son fracciones ricas en proteinas y solubles en agua. En las lipoproteínas plasmáticas existen todas las clases de lípidos sanguineos: glicéridos, fosfolípidos, colesterol libre y esterificado, ácidos graos libres, glucolípidos y las hormonas y vitaminas asociadas a los lípidos. Los lípidos como lecitinas, cefalinas y plasmalógenos, son moléculas que tienen grupos polares y no polares por lo que se disuelven en medio acuoso formando micelas. En los sistemas biológicos los arreglos preferidos son agrupaciones tridimensionales de micelas bimoleculares “apiladas” que se distinguen mejor como bicapas de lípidos. Las partes insolubles en agua (hidrofóbicas) y las partes solubles en agua (hidrofílicas) les proporcionan a éstos lípidos una gran eficiencia para formar la interfase entre un medio orgánico y uno acuoso. Estas estructuras se encuentran en las paredes y membranas celulares donde se asocian a las proteinas formando las lipoproteínas (si la fracción es rica en proteina). O Grupo polar H2C-O O HC-O O (CH3)3NCH2CH2O-P-O- - CH2 grupo no polar O cabeza polar grupo no polar Parte hidrofóbica e hidrofílica de los fosfatidos Elaborado por: Berta Inés Delgado Fajardo cabezas polares cadenas no polares cabezas polares Estructura general de una micela o bicapa de lípido 4. SUSTANCIAS ASOCIADAS A LOS LIPIDOS. Las sustancias asociadas a los lípidos constituyen el material no saponificable. Comprenden: Serie asociada a sustancias con actividad vitamínica: terpenos; naftoquinonas y tocoferoles. Serie de los esteroides: comprenden sustancias con actividad vitamínica (vitamina A y D) y sustancias con actividad hormonal (estrógenos y progesterona). 4.1. Serie asociada a sustancias con actividad vitamínica. 4.1.1. Terpenos. Familia muy diversa de compuestos cuyos esqueletos de carbono están formados por unidades de isopreno enlazados mediante uniones cabeza-cola o cola-cola. Muchos terpenos se aíslan de los aceites esenciales de las plantas, se emplean como aromatizantes, desodorantes, y en medicina. Los seres vivos utilizan los terpenos como punto de partida para la síntesis de otros compuestos como los esteroides. Muchos productos naturales se derivan de los terpenos y aunque no presentan el esqueleto carbonado C5 del isopreno, se les llama terpenoides, ejemplo el colesterol que se cree se deriva de un triterpeno llamado escualeno. Elaborado por: Berta Inés Delgado Fajardo cabeza CH H2C CH2 C CH cola H3C CH2 CH C CH2 CH2 C CH CH2 CH3 C CH3 cabeza CH3 CH3 CH3 cola ruptura homolítica de los dobles enlaces en la unidad de isopreno Isopreno Sesquiterpeno ( tres unidades de isopreno, enlaces cabeza-cola) C H3C CH2 CH CH CH3 CH2 C Diterpeno (dos unidades de isopreno enlazados cola-cola) Clasificación de los terpenos: Los terpenos se clasifican según el número de átomos de carbono: Número de átomos de carbono Número de Unidades de Nombre. Isopreno. C10 C15 Sesquiterpenos C20 C30 C40 Tetraterpenos. 2 Monoterpenos 4 6 Diterpenos Triterpenos 3 8 La mayoría de los terpenos existentes en las plantas poseen olores o sabores característicos. Ejemplo: limoneno y - pineno. El tetraterpeno - cariteno tiene una unión cola- cola en el centro de la molécula. Sus dobles enlaces conjugados son la causa de los colores brillantes. Los carotenos originan la pigmentación de las zanahorias, de los jitomates y confieren en otoño un vívido color rojo a las hojas de los árboles. Se cree que los carotenos son los precursores biológicos del retinol cuyo nombre común es vitamina A. Elaborado por: Berta Inés Delgado Fajardo CH3 CH2 C H2C C CH HC H2C CH2 H3C CH2 CH2 C CH CH2 H3C CH C H3C CH2 pineno (dos unidades de isopreno) Limoneno (dos unidades de isopreno) 18' 17 16 H3C CH3 1 2 7 6 3 19 20 CH3 CH3 9 8 11 10 13 12 H3C 15 14 14' 15' 5 4 12' 13' 10' 11' CH3 CH3 CH3 20' 18 8' 9' 19' 4' 5' 3' 6' 2' 7' 1' H3C CH3 16' 17' Estructura del - caroteno 4.1.2. NAFTOQUINONAS: Son quinonas (dicetonas conjugadas cíclicas) con una cadena lateral, formada por varias unidades de isopreno. La vitamina K, el factor antihemorráico en la sangre, es una 1,4-nafrtoquinona de origen natural y está asociada a fenómenos de transporte de energía. Es liposoluble. O CH3 O Vitamina K 4.1.3 TOCOFEROLES: Son sustancias antioxidantes como la vitamina E. Asociada a fenómenos de transporte de energía. Se encuentra en el germen del trigo y es liposoluble. CH3 HO CH3 H3C O CH3 CH3 CH3 Vitamina E (-tocoferol) CH3 CH3 Elaborado por: Berta Inés Delgado Fajardo 4.2. Serie de los Esteroides: Son compuestos de amplia distribución en el reino vegetal y animal, de gran actividad fisiológica. Poseen un núcleo común formado por cuatro anillos condensados, tres de ellos poseen seis átomos de carbono y el cuarto anillo únicamente tiene cinco átomos de carbono. H CH2 12 H2 C C 11 H CH2 17 13 H CH2 16 CH2 C 1 H2C 9 C 2 C 14 C 10 H2C CH 3 H CH2 5 CH2 15 8 H CH2 7 CH2 4 6 Representación del núcleo esteroideo Los esteroides con cadena lateral de ocho a diez átomos de carbono en C17 y un grupo hidrixilo en C3, se denominan esteroles. Se destacan el colesterol en los organismos animales y el ergosterol en los vegetales. H3C CH2 CH CH3 CH2 H2C CH2 H2C HO C CH2 CH2 C CH2 C H CH CH3 C C C C CH H H CH3 CH CH2 CH2 H CH2 CH En el hígado, el colesterol se transforma en ácidos biliares, como el ácido cólico, que se almacena en la vesícula biliar.