Tema 3 Lipidos

Question 1

Cuales son las funciones de los lipidos

Answer 1

8 funciones

-Almacén de energía:
de una manera más eficiente que los hidratos de carbono, debido a que son compuestos mucho más reducidos, lo que provoca que sean capaces de almacenar 2,5 veces más energía que los hidratos de carbono. Además, al ser compuestos con muy poco oxígeno, son moléculas muy hidrófobas, por lo que pueden empaquetarse ocupando menos espacio que los hidratos de carbono, que ocupan 2 o 3 veces más. Están muy deshidratadas (más poderosas que glucosa y almidón). No tienen ningún grupo funcional a excepción del carboxilo terminal (parte polar). El resto es una cadena alifática muy hidrofóbica (esto hace que ocupen muy poco espacio, alto grado de empaquetamiento). Además, están muy reducidos (almacenan gran energía).

• Aíslan del ambiente:
  aislamiento térmico (baja conductividad térmica y alta capacidad calorífica) y mecánico (absorbe los choques). Aislante térmico y mecánico, con una baja conductividad térmica.
• Repelentes de agua:
  debido a su naturaleza hidrofóbica, que mantienen la superficie de los organismos secas. Las aves se benefician de esta función ya que les previene de absorber el agua y por ello ganar peso, además, previenen la pérdida de agua por la evaporación. Función impermeabilizadora y previene la deshidratación.
• Función estructural,
  formando parte de las membranas biológicas.
• Son cofactores de enzimas,
  como por ejemplo la vitamina K o la coenzima Q, que permite la transferencia de electrones entre los diferentes sistemas enzimáticos de la cadena transportadora de electrones.
• Actúan como moléculas de señalización,
  como es el caso de las hormonas paracrinas, las hormonas esteroideas, los factores de crecimiento o las vitaminas A y D.
• Forman pigmentos,
  que son derivados de isoprenoides.
• Son antioxidantes,
  como por ejemplo la vitamina E.

Question 2

Estructura de los ácidos grasos

Answer 2

Los ácidos grasos son los elementos estructurales más sencillos de los lípidos.

Los ácidos grasos son ácidos carboxílicos formados por cadenas hidrocarbonadas que contienen entre 4 (ácidos grasos cortos) y 36 átomos de carbono.

La mayoría de los ácidos grados naturales tienen un número par de átomos de carbono, aunque también existen algunos donde el número de átomos de carbono es impar. Además, la mayoría de los ácidos grasos presentes en la naturaleza son cadenas alifáticas no ramificadas.

Question 3

Tipos de ácidos grasos

Answer 3

Pueden diferenciarse tres tipos de ácidos grasos:

• Ácidos grasos saturados:
  no tienen ningún enlace doble uniendo los átomos de carbono. Nomenclatura:
  18:0, lo que significa que tiene 18 átomos de carbono y 0 insaturaciones. Éste es el ácido esteárico
• Ácidos grasos monoinsaturados: tienen un enlace doble en algún punto de la cadena alifática.
  Nomenclatura: 18:1∆9
  , lo que significa que tiene 18 átomos de carbono y 1 insaturación en el carbono 9, contando desde el carbono que contiene el grupo carboxilo. Éste es el ácido oleico.
• Ácidos grasos polinsaturados: tienen más de un doble enlace en la cadena alifática

Question 4

Como se nombran los ácidos grasos

Answer 4

Nomenclatura:
Número de carbonos: número de instauración y lo elevamos a las posiciones en las que están
18:3∆9,12,15, lo que significa que tiene 18 átomos de carbono y 3 instauraciones en el carbono 9, 12 y 15, contando desde el carbono que contiene el grupo carboxilo

Question 5

Que es el omega 3 y omega 6 y porque se llama asi

Answer 5

El Omega 3 y el Omega 6 son acidos grasos poliinsaturados y reciben este nombre debido a que empezando por el carbono más alejado del carbono que contiene el grupo carboxilo, la primera insaturación se encuentra en el carbono 3 en el caso del Omega 3 o en el carbono 6, en el caso del Omega 6.

Estos ácidos son esenciales y deben tomarse de la dieta. Son muy necesarios, pero en exceso pueden causar riesgo cardiovascular.

Question 6

Tipos de insaturaciones en ácidos grasos

Answer 6

Cuando existen dobles enlaces lo más natural es que sean de tipo cis. En los dobles enlaces cis se produce un acodamiento en la estructura del ácido graso, lo que provoca que se empaquete menos eficientemente, y aumente la fluidez de la membrana.

Los dobles enlaces de tipo trans se producen por la hidrogenación de los ácidos grasos, que se usa para evitar el enranciamiento. Este tipo de enlaces permiten que los ácidos grasos se empaqueten más, y hace que aumenten los valores de LDL.

La longitud y el grado de insaturación influyen en la presentación física de los ácidos grasos, de manera que se encuentran en estado líquido los que tienen cadenas cortas y muchas insaturaciones, y en estado sólido los que tienen cadenas largas y son saturados.

Question 7

Como se clasifican los lipidos

Answer 7

 Lípidos de reserva energética (almacenamiento), como los triglicéridos

 Lípidos de membrana, donde encontramos:
- Fosfolípidos: glicerofosfolípidos y esfingolípidos
- Glicolípidos: esfingolípidos y galactolípidos
- Lípidos de membrana (Archaeabacterias).

Question 8

Estructura de los trigliceridos

Answer 8

Los triglicéridos están formados por una molécula de glicerol esterificada con 3 ácidos grasos en una reacción de esterificación, de forma que cada ácido graso forma un enlace de tipo éster con la molécula de glicerol.

Mediante reacciones de saponificación, puede usarse una base para romper el enlace éster que une los ácidos grasos al glicerol, y de esta forma formar jabones.

Question 9

Características de los trigliceridos

Answer 9

Los triglicéridos son responsables del almacenamiento de energía, y conforman la mayor parte de los ácidos grasos que se pueden encontrar en la naturaleza.

Cuando están en estado sólido, se denominan grasas, mientras que cuando están en estado líquido se denominan aceites. Entre ellos encontramos grasas (ácidos grasos saturados) y aceites (AG insaturados).

Son menos solubles en agua que los ácidos grasos, ya que el grupo carboxilo no se encuentra cargado. Son menos densos que el agua, es por ello por lo que las grasas y los aceites flotan en agua.

Se acumulan en adipocitos principalmente, aunque también en hepatocitos y otras células. Los adipocitos son células que acumulan triglicérido.

Question 10

Como se degradan los trigliceridos

Answer 10

Las lipasas son las encargadas de la degradación de las grasas. Cuando actúan las lipasas, se liberan los ácidos grasos y el glicerol. Son degradados por lipasas.

Question 11

Como son los lipidos de membrana

Answer 11

Los lípidos de membrana se clasifican según tengan fosfolípidos con grupo fosfato o con uno o varios ácidos grasos, y según tengan glicerol o esfingosina con o sin grupo fosfato

Todos estos lípidos se caracterizan por tener una cabeza formada por grupos polares, y una cola apolar,normalmente formada por ácidos grasos.

La diversidad de los lípidos de membrana resulta en la modificación de las cadenas principales, los ácidos grasos, o los grupos polares que forman las cabezas. Las propiedades de los grupos polares de las cabezas son los que determinan las propiedades de la membrana (bicapa). Los lípidos de la membrana varían entre tejidos y organismos.

Question 12

Estructura de los glicerofosfolipidos

Answer 12

Los glicerofosfolípidos están formados por un esqueleto de glicerol al que se le unen un ácido graso insaturado, y un ácido graso saturado. Además, al glicerol se une un grupo fosfato mediante un enlace fosfodiéster.

El grupo fosfato puede esterificarse para que se una un alcohol, como la colina, formando fosfatidilcolina, un aminoácido como la serina, formando fosfatidilserina, o inositol, formando inositolbifosfato (I2P). Formados por una molécula de glicerol esterificada con dos ácidos grasos y el tercer carbono esterificado con fosfato (enlace fosfodiéster) al que se une un alcohol o a.a. Este alcohol o a.a. será el que dará nombre al lípido.

Question 13

Ejemplos importantes de glicerofosfolipidos

Answer 13

Vamos a ver 4 ejemplos

 El glicerofosfolípido más sencillo es el fosfatidil-glicerol (un AG saturado y otro insaturado).

 También destaca la cardiolipina que es un glicerofosfolípido, donde el glicerol usa dos cadenas de ácido fosfatídico. Se encuentra en la membrana interna de la mitocondria.

 La fosfatidil-serina, tiene función señalizadora, ya que, normalmente se encuentra en la cara interna de la membrana plasmática, pero, si está en la externa la célula se encuentra en apoptosis.

 El fosfatidilinositol-4,5-bifosfato (inositolbifosfato), tiene función señalizadora, es hidrolizado por la fosfolipasa C tras una señal hormonal. Como producto se obtiene el fosfatidilinositoltrifosfato (inositol trifosfato PIP3), y diacilglicerol (DAG), que pueden activar por ejemplo a la PKC, que desencadena cascadas de señalización de quinasas.

Question 14

Estructura de los esfingolipidos

Answer 14

Los esfingolípidos no contienen glicerol, sino que tienen esfingosina, que es un aminoalcohol de cadena larga.

Los ácidos grasos se unen a la esfingosina mediante enlaces de tipo amida o glucosídico en el caso de los hidratos de carbono, en vez de enlaces de tipo éster, que son los más típicos en lípidos.

Un grupo polar, que formará la cabeza, se une a la esfingosina por un enlace glucosídico o fosfodiéster, dando lugar a los dos tipos de esfingolípidos.

Los glucoesfingolípidos se encuentran en la cara externa de la membrana plasmática.

La esfingosina tiene dos funciones alcohol (en C1 y C3) y uno amino (C2) y una cadena alifática que simula un ácido graso. En función de que grupo se una al alcohol primario localizado en el C1, tenemos:
Ceramida: si se une un átomo de hidrógeno
○ Fosfoesfingomielina: si se une la fosfatidilcolina, que forma la cabeza polar. Por enlace fosfodiéster se une la
fosfocolina, dando lugar a la esfingomielina
Glucoesfingolípidos: si se une un hidrato de carbono sin carga. Por enlace glicosídico se unen hidratos de
carbono dando lugar a glucoesfingolípidos. En función del tipo de hidrato de carbono se una tenemos:
Cerebrósidos: si se une una glucosa
Globósidos: si se une un disacárido o un trisacárido o un tetrasacárido.
Gangliósidos: si se une un oligosacárido complejo

Question 15

Tipos de esfingolipidos

Answer 15

En función de que grupo se una al alcohol primario localizado en el C1, tenemos:
○ Ceramida: si se une un átomo de hidrógeno

○ Fosfoesfingomielina: si se une la fosfatidilcolina, que forma la cabeza polar. Por enlace fosfodiéster se une la fosfocolina, dando lugar a la esfingomielina

○ Glucoesfingolípidos: si se une un hidrato de carbono sin carga. Por enlace glicosídico se unen hidratos de carbono dando lugar a glucoesfingolípidos. En función del tipo de hidrato de carbono se una tenemos:
Cerebrósidos: si se une una glucosa
Globósidos: si se une un disacárido o un trisacárido o un tetrasacárido.
Gangliósidos: si se une un oligosacárido complejo
▪ Si tiene fosfocolina o fosfoetanolamina se trata de un fosfoesfingolípido.
▪ La esfingomielina y la fosfatidilcolina son muy similares a nivel estructural

Question 16

Como se determinan los grupos sanguineos

Answer 16

Los glucoesfingolípidos juegan un papel importante en la señalización celular, ya que son los responsables de los grupos sanguíneos, ya que éstos son el resultado de una variación en el hidrato de carbono que se une en la cabeza de los glucoesfingolípidos. La estrucutura del hidrato de carbono es determinada por la expresión de diferentes tipos
de glucosil−transferasas.

○ Grupo 0: no hay actividad glucosil−transferasa activa y no tiene hidrato de carbono en esa posición

○ Grupo A: hay actividad de la glicosiltransferasa que transfiere N-acetilgalactosamina a los esfingolípidos (N−acetil−galactosamina−transferasa).

○ Grupo B: hay actividad de la galactosa−transferasa (actividad galactosil-transferasa).

○ Grupo AB: hay actividad de ambas, de la N−acetil−galactosamina−transferasa y de la galactosa−tranferasa.

Question 17

PATOLOGIAS DESENCADENADAS POR LA AUSENCIA DE FOSFOLIPASAS

Answer 17

Los esfingolípidos y los gangliósidos se degradan en el lisosoma y generan patologías por acumulación de los productos de esta degradación. Estas patologías pueden ser:

▪ Síndrome de Niemann−Pick: se produce cuando hay fallos en la esfingomielina, y provoca la acumulación de esfingosina. Acumulación de esfingosina y fosfocolina origina la enfermedad de Niemann Pick (fallo en la esfingomielinidasa).

▪ Síndrome de Tay−Sachs: se produce cuando hay fallos en la hexosaminidasa A, y provoca la acumulación de gangliósidos GM2 en el cerebro y en el bazo. (fallo en la hexoaminidasa A).

Question 18

TIPOS DE FOSFOLIPASAS

Answer 18

▪ Fosfolipasa A1: libera la posición 1 del fosfolípido para formar lipofosfolípidos.

▪ Fosfolipasa A2: libera el ácido graso en la posición 2 del glicerol, que suele ser un ácido graso insaturado, que puede ser el ácido oleico o el ácido araquidónico

▪ Fosfolipasa C: libera lo que tenga como molécula polar, normalmente actúa sobre el inositol− tri−fosfato.

Question 19

COMO SE FORMAN LOS ETER LIPIDOS Y EJEMPLO

Answer 19

Los éter−lípidos son lípidos que se une por un enlace de tipo éter. Este tipo de enlace se produce cuando se deshidratan dos grupos hidroxilo (deshidratación de dos alcoholes).

El más importante es el factor activador de plaquetas, formado por una molécula de glicerol a la que se le une fosfatidilcolina, un acetato mediante un enlace de tipo éster, y una cadena alifática, que se une mediante un enlace de tipo éter.

Si en vez de un grupo acetato se une un ácido graso, entonces se forman plasmológenos.

Question 20

DERIVADOS DEL ACIDO ARAQUIDONICO

Answer 20

Cuando se produce la oxidación del ácido araquidónico, que se encuentra en la posición 2 del glicerol, se producen tres tipos de lípidos, los cuales tienen función se señalización y tienen una actividad paracrina

Si el ácido araquidónico es el sustrato de la ciclohidrogenasa (COX−2), entonces se forman prostaglandinas o tromboxanos. En cambio, si el ácido araquidónico es sustrato de lipooxigenasas, se forman leucotrienos.

• Si son sustratos de la COX-2 (ciclooxigenasa) se producen prostaglandinas con un núcleo pentagonal (tienen una vía de señalización ligada al AMPc, están implicadas en inflamación, contracción, regulan el flujo sanguíneo) y tromboxanos que tienen un núcleo hexagonal con función éter (implicados en la formación de coágulos sanguíneos).

▪ Las prostaglandinas tienen un anillo de 5 átomos de carbono. Tienen una acción local (paracrina), y es una vía de señalización ligada al AMPc, de manera que modifica los niveles de AMPc. Las prostaglandinas están implicadas en procesos de inflamación y contracción del músculo liso, así como regular el flujo sanguíneo.

▪ Los tormboxanos tienen un núcleo hexagonal que contiene una función éter. Aparece en los trombocitos, y están implicados en la formación de coágulos de sangre, y favorecen la vasoconstricción.

• Si son sustratos de lipooxigenasas se forman los leucotrienos que participan en contracción de la musculatura lisa pulmonar, no tienen anillos y alguno tiene alguna función éter. En su formación participa la lipooxigenasa

▪ Los leucotrienos no tienen anillo, y algunos tienen una función éter en la cadena alifática. Intervienen en la contracción muscular de las vías aéreas del pulmón en procesos de alergia.

*Los antiinflamatorios bloquean a COX-2.

Question 21

Como se forman los isoprenoides

Answer 21

Los isoprenoides son derivados del isopreno, que es una molécula con 5 átomos de carbono con 2 enlaces dobles alternantes. Las moléculas de isopreno se combinan para formar terpenos.

El más importante es el tetraterpeno o β−caroteno, que es el precursor de hormonas y de la vitamina A.

Forman la vitamina A, E, K, coenzima Q, pigmentos y derivados isoprenicos

Question 22

Que es la vitamina A

Answer 22

La vitamina A (retinol) deriva del betacaroteno*.

Su precursor es el β−caroteno, que al dividirse forma 2 retinoles, es decir, 2 moléculas de vitamina A.

La oxidación de la unidad estructural del isopreno en C15 convierte el retinol en su aldehído retinal, y su posterior oxidación da lugar al ácido retinoico.

La proteína opsina se una al reinal en forma 11−cis, y al ser excitado por la luz, se convierte en trans−retinal, formando rodospina en los bastones.

*De él obtenemos el todo-trans- retinal que puede derivar a ácido todo-trans-retinoico que dispara la transcripción de los genes relacionados con procesos de embriogénesis. También se utiliza este ácido para tratar el acné y algún tipo de leucemia.

Si el todo-trans-retinal pasa a alcohol se obtiene el todo-trans retinol (vitamina A1) y si se oxida se obtiene 11- cis-retinal que es el grupo prostético de una proteína llamada rodopsina.

Question 23

Que es la vitamina E

Answer 23

La vitamina E tiene estructura cíclica, y una cadena poliisoprénica más o menos larga. Es una vitamina antioxidante. Se localiza en las bicapas para apantallas los ROS, que son especies reactivas del oxígeno.

Question 24

Que es la vitamina K

Answer 24

La vitamina K es un derivado poliisoprénico y está implicada en la coagulación de la sangre, ya que carboxila el ácido glutámico para formar ácido y−glutámico (obteniéndose gamma-glu). Está implicada en la activación de la protrombina que procesa el fibrinógeno, el cual finalmente genera coágulos de fibrina.

Question 25

Como es la coenzi a Q, pigmentos y derivados isoprenicos

Answer 25

o La coenzima Q interviene en la cadena transportadora de electrones
o Pigmentos: Algunos derivados de los isoprenos pequeños dan lugar a esencias y pigmentos.
o Derivados isoprénicos pequeños dan lugar a esencias: geraniol, etc. (tienen funciones alcohol)

Question 26

Composicion del colesterol

Answer 26

El colesterol es un derivado del ciclopentanoperhidrofenantreno (tres anillos hexagonales y uno pentagonal) que tiene un grupo hidroxilo, que es la única función que le da polaridad a la molécula, ya que el resto de la molécula está constituida por una cadena alifática y una cadena aromática. Tiene un grupo OH en C3, que es la única parte
polar de la molécula. Por ello se puede orientar en las bicapas lipídicas (regula la fluidez).

El colesterol forma parte de las bicapas lipídicas, de forma que tienen una parte polar que se localiza con las cabezas de los fosfolípidos, y una parte apolar, localizada ente las colas apolares de los fosfolípidos. Es una estructura prácticamente plana y tiene una cadena alquílica en C17.

El colesterol da lugar a distintos tipos de moléculas.

Question 27

Composicion de los esteroles

Answer 27

Los esteroles tienen un núcleo formado por cuatro anillos, un grupo hidroxilo y varias cadenas apolares. Los esteroides son moléculas planas e hidrofóbicas. Los esteroles tienen un gran papel fisiológico:

▪ El colesterol forma parte de las membranas de la mayoría de las células eucariotas regulando la fluidez y la permeabilidad de las membranas, además, engrosa las membranas. Las bacterias no tienen esteroles en sus membranas.

▪ Los mamíferos obtienen el colesterol de la comida o lo sintetizan en el hígado.

▪ El colesterol se une a proteínas y es transportado por los vasos sanguíneos. El colesterol, además, forma parte del LDL.

▪ Muchas hormonas derivan de esteroles.

Question 28

Composiicion de las hormonas esteroideas

Answer 28

Las hormonas esteroideas son derivados del colesterol que se oxida. Los esteroides conservan el núcleo de los esteroles, pero pierden las cadenas presentes en el colesterol.

Son más polares que el colesterol, y se sintetizan a partir de éste en las gónadas y en las glándulas adrenales, desde donde son transportadas al cuerpo a través del torrente sanguíneo, normalmente unidas a proteínas.

La mayoría de las hormonas esteroideas son las hormonas sexuales masculinas y femeninas. Algunas hormonas esteroideas derivadas del colesterol son el cortisol, que además de ser un antinflamatorio natural, regula el metabolismo de hidratos de carbono, lípidos y aminoácidos, la aldosterona, que regula la secreción de sal y agua en el riñón, o la testosterona, que es un andrógeno y el β−estradiol, que es un estrógeno.

La vitamina D se forma a partir del 7−deshidrocolesterol o del ergosterol, y cuando se expone a la luz ultravioleta, se produce un precursor que espontáneamente produce D1 o D2, que no son activas. Para que se activen, necesitan
que se produzca una hidroxilación para que se produzca la vitamina D, que interviene en la fijación del calcio
evitando el raquitismo.

▪ Hormonas esteroideas: los esteroides son derivados oxidados de esteroles, normalmente no tienen la cadena alquílica y son más polares que el colesterol. Se sintetizan en las gónadas y en las glándulas adrenales.
▪ Corticoides
▪ Aldosterona
▪ Hormonas sexuales: testosterona y el beta-estradiol
▪ Vitamina D: el ergosterol se expone a la luz y da el precursor de la vitamina D1 y D2, que espontáneamente las generará. Pero estas no son activas, cuando se activan sirven para fijar calcio

Question 29

Como se forman las micelas y bicapas

Answer 29

Las membranas se estructuran debido a la hidrofobicidad de las moléculas, de manera que pueden formar micelas, si hay lisofosfolípidos, que son fosfolípidos que han perdido un ácido graso, o bicapas, que tienen una cara externa y una cara interna, y se cierra sobre sí misma formando una vesícula.

Los lípidos se pueden orientar en presencia de agua debido a su hidrofobicidad dando lugar a micelas y bicapas.

Estos compuestos forman parte de las membranas biológicas, que son asimétricas y fluidas. Los lípidos se mueven en estas membranas a velocidad relativamente alta si se encuentran en la misma cara. La translocación de lípidos de una cara a otra conlleva un gasto de energía.

Los fosfolípidos que constituyen las membranas se encuentran distribuidos asimétricamente, lo que implica la existencia de sistemas enzimáticos que regulen la transferencia de los fosfolípidos para mantener la asimetría.

Algunos de los sistemas enzimáticos que se encuentran en las membranas son:

• Flipasas: se encargan de translocar fosfatidiletanolamina y fosfatidilserina a la cara interna de la membrana mediante un gasto de ATP, quedando los esfingolípidos en la cara externa de la membrana. Cuando la membrana externa presenta fosfatidilserina, es un indicador de muerte celular (apoptosis), ya que los macrófagos son capaces de reconocer estas moléculas. Catalizan el proceso de translocación de fosfolípidos
• Flopasas: se encargan de translocar fosfatidilcolina y esfingolípidos de la cara interna a la cara externa de la membrana, mediante un gasto de ATP. Catalizan el proceso contrario (fosfolípidos a la cara externa).
• Escramlasas: se encargan de translocar fosfolípidos en ambas direcciones para mantener una homogeneidaden la membrana. Lo hacen de forma aleatoria (en ambas direcciones).

Mediante la técnica FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching), puede medirse la velocidad a la que una molécula se difunde por la bicapa

Esta técnica consiste en marcar los fosfolípidos de la membrana externa con fluoróforo. A continuación, con un láserse fotoblanquea el fluoróforo de un fosfolípido, lo que genera que este fosfolípido sea distinto del resto, y que de esa forma se pueda registrar el tiempo que tarda el fosfolípido en recuperar la fluorescencia.

De esta forma puede obtenerse un coeficiente de difusión de lípidos en la membrana. Esto permite saber cuánto tarda la difusión a través
de la membrana.