Unidad II. Lípidos de membrana, Arizona State University

Unidad II. Lípidos

Objetivos

UAG Powered by Arizona State University

• Analizar la estructura química, síntesis, propiedades y bioquímicas.
• Explicar y analizar la función de estas biomoléculas dentro de la célula.

Introducción. Importancia Biomédica

UAG Powered by Arizona State University

• Los lípidos son un grupo de compuestos heterogéneo, que incluye grasas, aceites, esteroides, ceras y compuestos relacionados más por sus propiedades físicas que por sus propiedades químicas.
• Propiedades:
  • Relativamente insolubles en agua
  • Solubles en solventes no polares (eter y cloroformo)
  • Constituyentes importantes de la dieta no sólo debido al alto valor energético de las grasas, sino también porque los ácidos grasos esenciales como micronutrientes lipofílicos están contenidos en la grasa de los alimentos naturales.

Características funcionales

UAG Powered by Arizona State University

• La grasa, se almacena en el tejido adiposo y se utiliza para el almacenamiento de energía, donde tambien sirve como un aislante térmico en los tejidos subcutáneos y alrededor de ciertos órganos.
• La porción más grande de los lípidos, en la mayor parte de las células, se emplea para formar membranas, los tabiques que dividen los compartimientos y separan a la célula de sus alrededores.
• Las membranas son mucho más que unas paredes pasivas, puesto que contienen unas puertas muy selectivas que facilitan el paso de determinadas sustancias en determinadas direcciones, al tiempo que impiden por completo el paso de otras.
• Esta propiedad de permeabilidad selectiva de la membrana permite que las distintas partes de la célula realicen sus operaciones específicas.

UAG Powered by Arizona State University uag.mx / foy in ESR Empresa Socialmente Responsable

Ácidos grasos

UAG Powered by Arizona State University

Estructura y composición química

• Son ácidos carboxílicos de cadena larga con un único grupo carboxílico y una "cola" hidrocarbonada no polar. Los ácidos grasos difieren unos de otros en la longitud de la cadena y en la presencia, número y posición de dobles enlaces. ESTRUCTURA DE UN ÁCIDO GRASO H3C OH Cadena hidrocarbonada Cola apolar (hidrofóbica) Grupo Carboxilo Cabeza polar (hidrófila) Tema 1. La naturaleza básica de la vida - El planeta de los Biólogos (elplanetadelosbiologos.com)
• La mayor parte de los ácidos grasos presentes en los sistemas biológicos contienen un número par de átomos de carbono, generalmente entre 14 y 24, siendo los de 16 y 18 átomos de carbono los más abundantes.
• La cola hidrocarbonada puede estar saturada si sólo contiene enlaces simples (todos los C están saturados con H), o insaturada si posee uno o más enlaces dobles.
• Los dobles enlaces en los ácidos grasos poliinsaturados están separados entre sí por, al menos, un grupo metilo.

UAG Powered by Arizona State University ESR Empresa Socialmente Responsable uag.mx / foy in

Nomenclatura

• El nombre sistemático de un ácido graso deriva del nombre de su cadena hidrocarbonada, sustituyendo la terminación -o por -oico. 0 HO CH3

UAG Powered by Arizona State University ESR Empresa Socialmente Responsable uag.mx / foy in

• Abreviación de ácidos grasos indicando el número de carbonos y la posición de los dobles enlaces -> 18:1 49

uag.mx / foy in ESR Empresa Socialmente Responsable UAG Powered by Arizona State University

Símbolo Fórmula estructural Nombre sistemático Nombre común Presente en Ácido láurico Nueces, aceite del laurel Ácido mirístico Nueces Ácido palmítico Grasas animales y vegetales Ácido esteárico Grasas animales y vegetales Ácido araquídico Aceite de cacahuate 22:0 CH3(CH2)20COOH Ácido behénico Aceite de cacahuate

UAG Powered by Arizona State University ESR Empresa Socialmente Responsable uag.mx / foy in

Ácido palmitoleico Animales de sangre fría Ácido oleico Animales y vegetales Ácido linoleico Pescado, huevos, vegetales Ácido a- linolénico Fosfolípidos, pescado Ácido araquidónico Cerebro, hígado

uag.mx / foy in ESR Empresa Socialmente Responsable UAG Powered by Arizona State University

18 CH3 CH3 Forma trans (ácido elaídico) 120° 1 10 H C C-H Forma cis (ácido oleico) C C 1 9 H HY T 110° 1 1 1 1 COO- COO- . Los dobles enlaces de casi todos los ácidos grasos naturales están en la conformación cis. · Los ácidos grasos trans se producen durante la fermentación en el rumen de los animales los productores de lácteos y de carne.

UAG Powered by Arizona State University ESR Empresa Socialmente Responsable uag.mx / f @ y in

Propiedades

• Las propiedades de los ácidos grasos dependen de la longitud de su cadena y del grado de insaturación.
• La cadena hidrocarbonada apolar explica la escasa solubilidad de los ácidos grasos en agua.
• A temperatura ambiente, los ácidos grasos saturados tienen una consistencia cerea (sólidos blandos), mientras que los insaturados son líquidos viscosos.
• Los ácidos grasos saturados presentan gran flexibilidad.

UAG Powered by Arizona State University ESR Empresa Socialmente Responsable uag.mx / foy in

• En los ácidos grasos insaturados, un doble enlace cis provoca un giro en la cadena hidrocarbonada, impidiendo que se puedan empaquetar tan fuertemente como los ácidos grasos saturados, y como consecuencia las interacciones entre ellos son más débiles.
• Las grasas con abundantes ácidos grasos insaturados (como el aceite de oliva) son líquidas a temperatura ambiente, mientras que las que tienen un contenido más elevado de ácidos grasos saturados (como la mantequilla) son más sólidas).
• Una grasa totalmente saturada es un sólido bastante duro.

UAG Powered by Arizona State University ESR Empresa Socialmente Responsable uag.mx / foy in

Enlaces de Van der Waals Puentes de hidrógeno HO O Č OH ·HO C OH- HO OH

UAG Powered by Arizona State University ESR Empresa Socialmente Responsable uag.mx / foy in

Acilglicéridos

UAG Powered by Arizona State University

• Los acilglicéridos son ésteres constituidos por el alcohol glicerol y ácidos grasos (saturados y/o insaturados), y se forman mediante una reacción de esterificación.

Triacilglicéridos

• Ésteres de glicerol con tres ácidos grasos.
• Durante la reacción de esterificación se liberan tres moléculas de agua. O R'-C-0-CH2 0 R"-C-OHC+H O R"-C-0-CH2 Triacylglycerol1CH2 - 2CH - CH2 1 1 0 0 C1=0 C1=0 C ;= 0 CH2 CH2 1 1 CH2 CH2 CH2 - 1 CH CH CH2 1 1 1 CH2 1 CH2 CH2 CH2 1 CH2 1 CHO 1 CH2 1 CH2 1 CH2 1 CH2 1 CH CH2 1 CH CH2 1 CH CH2 I CH2 1 CH2 I CH2 I CH 1 CH2 CH2 CH2 1 CH2 CHO 1 CHa CH2 1 CH2 1 CH2 1 CH2 I CH2 CH2 1 - CH3 CH3 IS 18

Nomenclatura de triacilglicéridos

• Si los tres ácidos grasos son iguales, se denominan según el ácido graso.
• Triestearina 16:0
• Tripalmitina 18:0
• Trioleína 18:1
• Si son mixtos: 1-estearoil, 2-oleil, 3-palmitoil glicerol.

UAG Powered by Arizona State University uag.mx / foy in ESR Empresa Socialmente Responsable CH 1 CH2 CH2 CH 1|12 CH2 1 16 -0 1 CH 1 CH2 I

1. Los triacilglicéridos funcionan como almacén de energía en las células, constituyendo reservas de energía mucho más eficaces que los hidratos de carbono.

• La esterificación con glicerol reduce considerablemente el carácter hidrofílico de los grupos de cabeza de los ácidos grasos.

. Los triacilglicéridos son muy insolubles en agua.

• Adipocitos -> células animales especializadas en el almacenamiento de las grasas.
• Estas células constituyen la mayor parte del tejido adiposo de los animales.

UAG Powered by Arizona State University ESR Empresa Socialmente Responsable uag.mx / foy in

• Contenido medio de grasa en los seres humanos:
  • 21% en hombre
  • 26% en mujeres
• Glucógeno « ¿Reserva de energía? - > Grasas

UAG Powered by Arizona State University uag.mx / foy in ESR Empresa Socialmente Responsable

• Producción de energía. La mayor parte de la grasa de la mayoría de los animales se oxida para generar ATP e impulsar los procesos metabólicos.
• Producción de calor. Algunas células especializadas oxidan los triacilgliceroles para producir calor, en lugar de formar ATP.
• Aislamiento. En los animales que viven en un entorno frío, las capas de células adiposas situadas debajo de la piel actúan como un aislante térmico. Un ejemplo obvio es la grasa de las ballenas.

UAG Powered by Arizona State University ESR Empresa Socialmente Responsable uag.mx / foy in

Ceras

UAG Powered by Arizona State University

Como protectores y aislantes

• "Son ésteres de ácidos grasos de cadena larga (de 14 a 36 átomos de carbono), saturados o insaturados, con alcoholes de cadena larga (de 16 a 30 átomos de carbono)." (Feduchi, 2011)
• Sus puntos de fusión son generalmente más elevados que los de los triacilglicéridos. Palmitic acid 0 CH3(CH2)14-C-O-CH2-(CH2)28-CH3 1-Triacontanol

Funciones de las ceras

. Debido a su estructura es completamente insoluble en agua.

• Las glándulas a la piel de los vertebrados secretan ceras para mantenerla flexible, lubricada e impermeable.
• Las ave acuáticas la secretan para mantener la repelencia al agua en sus plumas.
• Plantas, como el acebo, tienen las hojas recubiertas de ceras para evitar la evaporación excesiva de agua y el ataque de parásitos.
• Ceras como la lanolina o la cera de abeja son utilizadas en la industria farmacéutica o cosmética.

UAG Powered by Arizona State University ESR Empresa Socialmente Responsable uag.mx / foy in

Lípidos de membrana

UAG Powered by Arizona State University

Fosfolípidos

• Constituidos por: ácidos grasos, esqueleto, fosfato y un alcohol (unido al fosfato).
• Esqueleto. Puede ser el glicerol, un alcohol de tres carbonos, o la esfingosina, un alcohol complejo. 0 = C-O-CH2 1 CH3 0 H2C-0-P-O-(CH2)2-N-CH3 - - CH3 Phosphatide (phosphatidylcholine, lecithin)

Fosfoglicéridos

• Derivados del glicerol
• Fosfolípido con esqueleto glicerol, al que se le unen dos cadenas de ácidos grasos y un alcohol fosforilado.

. Los grupos hidroxilo en C-1 y C-2 del glicerol están esterificados por dos grupos carboxilo de cadenas de ácido graso.

• El hidroxilo del C-3 se esterifica con ácido fosfórico.
• Alcoholes: serina, etanolamina, colina, glicerol e inositol. Acyl residue 1 Glycerol Acyl residue 2 P Amino alcohol or sugar alcohol Phosphatide CH3 HO-CH2-CH2-N-CH3 CH3 COOP I 0 HO-CH2-CH-NH3 Choline Serine OH OH HOH I/H KOH H HO TH H OH myo-Inositol

UAG Powered by Arizona State University ESR Empresa Socialmente Responsable uag.mx / foy in HO-CH2-CH2-NH3 Ethanolamine