Introducción al estudio de los lípidos. Ácidos grasos y eicosanoides

Concepto de 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 .

Lípidos - Característica fundamental es la insolubilidad en agua y la solubilidad en solventes orgánicos - Químicamente, los lípidos son: - Derivados por esterificación y otras modificaciones de ácidos orgánicos monocarboxílicos, llamados ácidos grasos - Derivados por aposición y posteriores modificaciones de unidades isoprenoides

Funciones de los lípidos 1. Energética: combustible de alto valor calórico (10 kcal/g) y de uso diferido. Sólo admiten degradación aeróbica (respiración) 2. Estructural: Forman las membranas plasmáticas de todo tipo de seres vivos 3. Informativa: señales químicas como esteroides, prostaglandinas, retinoides, leucotrienos, calciferoles, etc.

Saponificación Tejido o producto biológico Extracción con ClCH3 - C6H14 Fase orgánica Tratamiento con NaOH en caliente Fase acuosa Extracción acuosa Fase orgánica: residuo insaponificable Fase acuosa: componentes de lípidos saponificables

Reacción de saponificación

Gracias a este comportamiento anfipático los jabones se disuelven en agua dando lugar a micelas monocapas, o bicapas si poseen agua en su interior.

También tienen un efecto espumante cuando la monocapa atrapa aire y detergente o emulsionante si contienen pequeñas gotas de lípido.

Lípidos saponificables: R: ácido graso R’: alcohol

Lípidos insaponificables Retinol Colesterol

Clasificación I. Lípidos saponificables (lípidos C2) 1. Ácidos grasos y eicosanoides 2. Lípidos neutros 3. Lípidos anfipáticos a. Fosfolípidos b. Glicolípidos II. Lípidos insaponificables (lípidos C5) 1. Esteroides 2. Terpenos

El efecto hidrofóbico

Ácidos grasos Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal, y con un número par de átomos de carbono. Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo (-COOH).

Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos : Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono. Son ejemplos de este tipo de ácidos el mirístico (14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C) . Los ácidos grasos insaturados tienen uno o varios enlaces dobles en su cadena y sus moléculas presentan codos, con cambios de dirección en los lugares dónde aparece un doble enlace. Son ejemplos el oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles enlaces).

Propiedades de los ácidos grasos Solubilidad. Los ácidos grasos poseen una zona hidrófila, el grupo carboxilo (-COOH) y una zona lipófila, la cadena hidrocarbonada que presenta grupos metileno (-CH2-) y grupos metilo (-CH3) terminales. Por eso las moléculas de los ácidos grasos son anfipáticas, pues por una parte, la cadena alifática es apolar y por tanto, soluble en disolventes orgánicos (lipófila), y por otra, el grupo carboxilo es polar y soluble en agua (hidrófilo). Desde el punto de vista químico, los ácidos grasos son capaces de formar enlaces éster con los grupos alcohol de otras moléculas. Cuando estos enlaces se hidrolizan con un álcali, se rompen y se obtienen las sales de los ácidos grasos correspondientes, denominados jabones, mediante un proceso denominado saponificación.

Enlaces de hidrógeno en ácidos grasos

Ácidos grasos saturados C2 Acético Etanoico C4 Butírico Butanoico C6 Caproico Hexanoico C8 Caprílico Octanoico C10 Cáprico Decanoico C12 Láurico Dodecanoico C14 Mirístico Tetradecanoico C16 Palmítico Hexadecanoico C18 Esteárico Octadecanoico C20 Araquídico Eicosanoico C22 Behénico Docoeicosanoico C24 Lignocérico Tetraeicosanoico

Estructura de los ácidos grasos saturados Ácido palmítico, C16

Ácidos grasos insaturados C16:1 Palmitoleico 9-cis hexadecenoico C18:1 Oleico 9-cis octadecenoico C18:2 Linoleico 9,12 todo cis octadecadienoico C18:3 Linolénico 9,12,15 todo cis octadecatrienoico C20:4 Araquidónico 5,8,11,14 todo cis eicosatetraenoico

Estructura de los ácidos grasos insaturados Araquidónico Linolénico Linoleico Oleico

Ác.linoleico Ác.oleico Ác.linolénico Ác.araquidónico

Enranciamiento de ácidos insaturados

Hidroxiácidos grasos

Ácidos grasos ramificados

Prostaglandinas

Prostaglandina E (PGE) Prostaglandina F2a (PGF2a)

Endoperóxidos de prostaglandina

- - Glucocorticoides Lípidos de membrana Fosfolipasa A2 Salicilatos Ácido araquidónico (C20:4) - Cicloxigenasa Lipoxigenasa PGG2 5-HPETE PGH2 LTA4 PGI2 PGE2 + PGF2a TXA2 LTC4 TXB2

Tromboxanos

Leucotrieno C4

Lípidos simples Son lípidos saponificables en cuya composición química sólo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno.

Acilglicéridos Son lípidos simples formados por la esterificación de una,dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina. También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples

Según el número de ácidos grasos, se distinguen tres tipos de estos lípidos: los monoglicéridos, que contienen una molécula de ácido graso los diglicéridos, con dos moléculas de ácidos grasos los triglicéridos, con tres moléculas de ácidos grasos. Los acilglicéridos frente a bases dan lugar a reacciones de saponificación en la que se producen moléculas de jabón.

Ceras Las ceras son ésteres de ácidos grasos de cadena larga, con alcoholes también de cadena larga. En general son sólidas y totalmente insolubles en agua. Todas las funciones que realizan están relacionadas con su impermeabilidad al agua y con su consistencia firme. Así las plumas, el pelo , la piel,las hojas, frutos, están cubiertas de una capa cérea protectora. Una de las ceras más conocidas es la que segregan las abejas para confeccionar su panal.

10. Lípidos neutros. Lípidos anfipáticos

Convención sn- para el glicerol

Monoacilgliceroles

Diacilgliceroles

Triacilgliceroles

Ceras

Fosfatidil colina o Lecitina Ácido fosfatídico Colina

Fosfatidil etanolamina o cefalina Fosfatidil serina

Difosfatidil glicerol o cardiolipina

Fosfatidil inositol IP3 Fosfatidil inositol bisfosfato

Plasmalógeno de colina

Esfingomielina

Difitanil gliceril éter

Lisolecitina Lisocefalina

Dodecil sulfato sódico (SDS) Cetil trimetilamonio (CTA)

Esfinganina Esfingosina Ceramida (N-acil esfingosina)

(b-galactosil ceramida) Cerebrósido (b-galactosil ceramida)

11. Lípidos isoprenoides

Lípidos isoprenoides Formados por aposición de unidades isoprenoides: Colesterol 11-cis retinal

Unión cabeza-cola Unión cola-cola

Lípidos isoprenoides: nomenclatura C5 Monoprenoides Hemiterpenos C10 Diprenoides Monoterpenos C15 Triprenoides Sesquiterpenos C20 Tetraprenoides Diterpenos C30 Hexaprenoides Triterpenos C40 Octaprenoides Tetraterpenos

Isopentenol Geraniol Farnesol Escualeno

Esteroides Compuestos hexaprenoides estructurados en un sistema polialicíclico, ciclopentano perhidrofenantreno - Esteroles o alcoholes esteroideos - Calciferoles o vitaminas D - Ácidos biliares - Esteroides hormonales, que incluyen: - Glucocorticoides - Mineralocorticoides - Gestágenos - Estrógenos - Andrógenos

Numeración

Colestanol Serie allo

Coprostanol Serie normal

Colesterol

Colecalciferol 25-hidroxi colecalciferol

Estímulo transcripcional de síntesis de transportador Colesterol 7-dehidrocolesterol Luz ultravioleta Colecalciferol 1,25 dihidroxi colecalciferol 25-hidroxicolecalciferol 1,25-dihidroxicolecalciferol Estímulo transcripcional de síntesis de transportador intestinal de calcio

Ác.cólico Ác.taurocólico Ác.glicocólico

(visto por la cara polar) Ácido cólico (visto por la cara polar)

Glucocorticoides Cortisol Mineralocorticoides Aldosterona

Gestágenos Progesterona

Estrógenos 17-b estradiol

Andrógenos Testosterona

Terpenos Compuestos poliprenoides no esteroideos, que incluyen: - Retinoides o vitaminas A - Tocoferoles o vitaminas E - Naftoquinonas o vitaminas K

b-caroteno Retinol

11-cis retinal todo-trans retinal

Unión retinal-opsina

El ciclo visual, 1 Opsina 11-cis retinal Rodopsina (11-cis) Retinal isomerasa hn (cuanto de luz) Impulso nervioso Rodopsina* todo-trans retinal Opsina El ciclo visual, 1

+ + El ciclo visual, 2 cGMP (canal iónico abierto) cGMP fosfodiesterasa Rodopsina* Transducina 5’-GMP (canal iónico cerrado) El ciclo visual, 2 Impulso nervioso

a-tocoferol

Peroxidación en cadena de lípidos O2 Radical libre lipídico, L* oxigenado, L-O-O* Hidroperóxido L-O-O-H Lípido intacto, L Enranciamiento

Naftoquinona Menadiona

Dicumarol Ác. g-carboxiglutámico

Dolicol fosfato

METABOLISMO DE LIPIDOS Biosíntesis del colesterol y ácidos biliares El colesterol es el principal esterol de las células animales. Su origen biosintético es el acetato. Todas las células pueden sintetizarlo a partir de acetil-CoA, aunque es el hígado el tejido cuantitativamente mas importante para su transformación en ácidos biliares Cualquier anomalía en su metabolismo o transporte se vincula a la enfermedad ateroesclerosis Tomado del Lehninger 3ª ed

El colesterol (C27) pertenece a los lípidos de naturaleza isoprenoide (C5). Se puede considerar que es un polímero de 6 unidades de isopreno (escualeno) que finalmente se transforma en una molécula de colesterol o

La biosíntesis del colesterol se puede organizar en 4 fases (ver imágenes del Lehninger). Ocurre en el citosol y en el RE

BIOSÍNTESIS DE ÁCIDOS BILIARES El colesterol es el precursor de los ácidos biliares en el hígado: ácido cólico (3 OH) ácido desoxicólico (2 OH) ácido quenodesoxicólico (2 OH) ácido litocólico (1OH) Tomada del Mathews

HIPOLIPEMIANTES: SÍNTESIS DEL COLESTEROL 3-HMG-CoA.sint. 3-HMG-CoA.reduc. ACETIL-CoA 3-HMG-CoA MEVALONATO 3-ISOPENTENILPIROFOSFATO DIMETILPIROFOSFATO GERANILPIROFOSFATO FARNESILPIROFOSFATO ESCUALENO LANOSTEROL COLESTEROL (3AC) (6AC) (6AC) FOSFORILACIÓN Y DECARBOXILACIÓN 3 PASOS ISOMERASAS (5AC) (10AC) (15AC) (30AC) ESCUAL. SINTETASA (CONDENSACIÓN REDUCTORA) (27AC) (30AC) CICLASAS (ESCUAL. MONOOXIGENASA (30AC) DESMETILACIÓN Y REDUCCIÓN (20 PASOS

HIPOLIPEMIANTES: LIPOPROTEINAS COMPOSICIÓN: NÚCLEO DE TRIGLICÉRIDOS Y ESTERES DE COLESTEROL. CUBIERTA COMPUESTA POR LÍPIDOS MÁS POLARES Y APOPROTEINAS: FOSFOLÍPIDOS. COLESTEROL LIBRE. APOPROTEINAS (A1, A2, A4, B48, B100, CI, CII, CIII, E, D, H). FUNCIÓN: SINTETIZADAS EN HÍGADO E INTESTINO. PAPEL ESTRUCTURAL. SOLUBILIZAN LOS GRUPOS HIDROFOBOS. TRANSPORTAN LOS LÍPIDOS EN LA SANGRE. CONTIENEN LOS SITIOS QUE RECONOCEN RECEPTORES ESPECÍFICOS. ACTIVADORES ENZIMARICOS. COFACTORES ENZIMÁTICOS.

Fuentes de colesterol y grasas El colesterol solamente viene de los animales Ninguna planta comestible contiene colesterol Aunque las grasas saturadas y acidos transgrasos pueden estar en cualquier parte.

© Objetivos de los lípidos (grasa) en la sangre © <150 Triglicéridos <100 LDL (perjudicial) >45 >40 HDL (saludable) <200 Colesterol Total Personas con diabetes Público en general

CALCULANDO LOS GRAMOS DE GRASA: DIVIDA EL PESO DESEADO POR 3

El porcentaje de la grasa individualizada Es de 25–40% del total de calorías Saturada—<8% Grasa Animal (mantequilla, manteca de cerdo, grasa de tocino) Aceites tropicales (palma, coco) Ácidos Transgrasos—cantidad mínima Aceite hidrogenados o parcialmente hidrogenados Poliinsaturado—10% Muchos aceites vegetales (maíz, soya, girasol) Ácidos grasos Omega-3 (aceite de pescado) Monoinsaturados—12–20% Aceites vegetales (oliva, cacahuete y canola)

Ácidos transgrasos Los estudios han encontrado que: 1/3 de los transgrasos viene de la margarina 2/3 viene de los alimentos horneados y fritos Tipos de grasas Reducción del LDL Aceite de soya –12% Margarina líquida –11% Cubo de margarina –9% Manteca –7% Barra de margarina –5%