Transcript Page 9 Ácido graso

Lípidos
ULEAM
2010
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Generalidades
• Son un conjunto de moléculas orgánicas,
biomoléculas, compuestas principalmente por C,
H < O, aunque también pueden contener P, S y
N.
• Característica principal el ser insolubles en agua
y sí en solventes orgánicos (alcohol, benceno y
cloroformo).
• A los lípidos se les llama incorrectamente
grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de
lípidos procedentes de animales.
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Generalidades
• Los lípidos cumplen funciones diversas en los
organismos vivientes, entre ellas la de reserva
energética
(triglicéridos),
la
estructural
(fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora
(esteroides).
• Los Lípidos también funcionan para el desarrollo
de la Materia gris, el metabolismo y el
crecimiento
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Características generales
• Los lípidos más abundantes son las grasas, que
puede ser de origen animal o vegetal.
• Unos están formados por cadenas alifáticas
saturadas o insaturadas, pero algunos tienen
anillos (aromáticos).
• Algunos son flexibles, mientras que otros son
rígidos o semiflexibles hasta alcanzar casi una
total flexibilidad molecular; algunos comparten
carbonos libres y otros forman puentes de
hidrógeno.
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Características generales
• Tienen algún tipo de carácter polar, además de
poseer una gran parte apolar o hidrofóbico.
• Otra parte de su estructura es polar o hidrofílica
y tenderá a asociarse con solventes polares
como el agua; cuando una molécula tiene una
región hidrófoba y otra hidrófila se dice que
tiene carácter anfipático.
• La región hidrófoba de los lípidos es la que
presenta solo átomos de C unidos a átomos de
H.
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Características generales
• La región hidrófila es la que posee grupos
polares o con cargas eléctricas, como el
hidroxilo (–OH) del colesterol, el carboxilo (–
COO–) de los ácidos grasos, el fosfato (–PO4–)
de los fosfolípidos, etc.
• Como la larga "cola" alifática de los ácidos
grasos o los anillos de esterano del colesterol.
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Clasificación biológica
Lípidos
Saponificables
Simples
Acilglicéridos
Insaponificables
Complejos
Ceras
Fosfolípidos
Terpenoides
Glucolípidos
Grasas
Fosfoglicéridos
Cerebrósidos
Aceites
Fosfoesfingolípi
dos
Gangliósidos
Esteroides
Eicosanoides
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Ácido graso
• Formada por una larga cadena hidrocarbonada
lineal, de número par de átomos de carbono, en
cuyo extremo hay un grupo carboxilo.
• Cada átomo de carbono se une al siguiente y al
precedente por medio de un enlace covalente
sencillo o doble.
• Al átomo de su extremo le quedan libres tres
enlaces que son ocupados por átomos de
hidrógeno (H3C-).
• Los demás átomos tienen libres dos enlaces,
que son ocupados igualmente por átomos de
hidrógeno ( ... -CH2-CH2-CH2- ...).
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Ácido graso
• Se puede globalizar un ácido graso genérico como
R-COOH.
• Los ácidos grasos forman parte de los fosfolípidos
y glucolípidos, moléculas que constituyen la
bicapa lipídica de todas las membranas celulares.
• En los mamíferos la mayoría de los ácidos grasos
se encuentran en forma de triglicéridos, moléculas
donde los extremos carboxílico (-COOH) de tres
ácidos grasos se esterifican con cada uno de los
grupos hidroxilos (-OH) del glicerol (glicerina,
propanotriol); los triglicéridos se almacenan en el
tejido adiposo.
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Estructura química
• Los ácidos grasos constan de una cadena
alquílica con un grupo carboxil (–COOH)
terminal; la fórmula básica de una molécula
completamente saturada es CH3–(CH2)n–
COOH.
• Los ácidos grasos de los mamíferos tienen
estructuras relativamente sencillas, pero los de
otros organismos pueden ser muy complejos,
con anillos ciclopropano o abundantes
ramificaciones.
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Estructura química
Molécula de ácido esteárico, un ácido graso saturado, representada de manera
esquemática.
La misma molécula con el grupo carboxilo disociado.
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Estructura química
• Son frecuentes los ácidos grasos insaturados,
casi siempre de configuración cis; cuando hay
más de un doble enlace por molécula, siempre
están separados por un grupo metileno (–CH2–).
• Algunos animales, incluido el ser humano,
también producen ácidos grasos ramificados,
con uno o varios grupos metilo (–CH3) a lo largo
de la cadena, como es el caso de las
estructuras de ecolocalización de los cetáceos
en que se hallan grandes cantidades de ácido
isovalérico.
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Propiedades
• Son moléculas anfipáticas, de cadena corta,
más solubles que los ácidos grasos de cadena
larga porque la región hidrófoba es más corta.
• Si se colocan ácidos grasos en agua forman
una capa superficial debido a su baja densidad;
formarán una película con sus colas (la parte no
polar) orientadas hacia arriba, fuera del agua,
de manera que no quedan en contacto con la
misma y la cabeza polar dentro del agua.
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Nomenclatura
• Los átomos de carbono de los ácidos grasos se
numeran de dos maneras:
– Números Árabigos: Empezando por el C carboxílico
(–COOH), que recibe el número 1; el C 2 es el que
queda inmediatamente tras el 1 y así sucesivamente .
– Alfabeto Griego: El C carboxilico no recibe letra. Se
empieza a nombrar desde el C 2, al cual se le asigna
la letra α; al C 3 se le otorga la letra β (de donde
proviene el término β-oxidación, ruta metabólica de
degradación de los ácidos grasos en la matriz
mitocondrial). el último C es el del extremo metilo
(CH3–), al que se le asigna la letra ω (omega, la
última letra del alfabeto griego).
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Nomenclatura
• El modo oficial de denominar los ácidos grasos
consiste en el número de átomos de C seguido
por dos puntos y el número de dobles enlaces;
la localización de los mismos se designa por el
número del átomo de C donde empieza,
contando a partir del extremo carboxílico.
– Así, el ácido oleico se designa 18:1(9); el número 18
nos indica el número de C, el 1 tras los dos puntos, el
número de dobles enlaces y el 9 entre paréntesis que
este doble enlace comienza en el 9º carbono (está
entre el 9º y el 10º), contando desde el extremo –
COOH.
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Nomenclatura
• Otro modo de designación de los ácidos grasos
insaturados:
– La posición que ocupan los dobles enlaces se indica
con respecto al último C de la cadena (el extremo
CH3–), o sea, el C ω; de ahí derivan las
denominaciones de ω-3, ω-6, etc.
– Un ácido graso ω-3 será el que tenga su primer doble
enlace entre los carbonos 3 y 4, y un ácido graso ω-6
tendrá el primer doble enlace entre los carbonos 6 y
7, siempre a contar desde el extremo CH3–.
– Dado que el primer método empieza a contar desde
el extremo –COOH y el segundo desde el extremo
CH3–, puede producirse cierta confusión.
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Clasificación
• Ácidos grasos saturados: Sin dobles enlaces
entre C; tienden a formar cadenas extendidas y
a ser sólidos a temperatura ambiente, excepto
los de cadena corta.
– Cadena corta (volátiles)
•
•
•
•
Ácido butírico (ácido butanoico)
Ácido isobutírico (ácido 2-metilpropionico)
Ácido valérico (ácido pentanoico)
Ácido isovalérico (ácido 3-metilbutanoico)
– Cadena larga:
• Ácido mirístico, 14:0 (ácido tetradecanoico)
• Ácido palmítico, 16:0 (ácido hexadecanoico)
• Ácido esteárico, 18:0 (ácido octadecanoico)
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Clasificación
• Ácidos grasos insaturados: Con dobles
enlaces entre C; suelen ser líquidos a
temperatura ambiente.
– Ácidos grasos monoinsaturados. Un solo doble
enlace.
• Ácido oleico, 18:1(9) (ácido cis-9-octadecenoico)
– Ácidos grasos poliinsaturados. Con varios dobles
enlaces.
• Ácido
linoleico,
18:2(9,12)
(ácido
cis,
cis-9,12octadecadienoico) ( es un ácido graso esencial)
• Ácido
linolénico,
18:3(9,12,15)
(ácido
cis-9,12,15octadecatrienoico) (es un ácido graso esencial)
• Ácido araquidónico, 20:4(5,8,11,14) (ácido cis-5,8,11,14eicosatetraenoico) (es un ácido graso esencial)
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Clasificación
• Ácidos grasos insaturados.
– Ácidos grasos cis. Los dos átomos de hidrógeno del
doble enlace están en el mismo lado de la molécula,
lo que le confiere un "codo" en el punto donde está el
doble enlace; la mayoría de los ácidos grasos
naturales poseen configuración cis.
– Ácidos grasos trans. Los dos átomos de hidrógeno
están uno a cada lado del doble enlace, lo que hace
que la molécula sea rectilínea; se encuentra
principalmente en alimentos industrializados que han
sido sometidos a hidrogenación, con el fin de
solidificarlos (como la margarina).
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Ácido oleico cis y trans
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Ácido graso esencial
• Son aquellos que el organismo no puede sintetizar, por
lo que deben obtenerse por medio de la dieta.
• Se trata de ácidos grasos poliinsaturados con todos los
dobles enlaces en posición cis.
• Tanto la dieta como la biosíntesis suministran la mayoría
de los ácidos grasos requeridos por el organismo
humano, y el exceso de proteínas y glúcidos ingeridos
se convierten con facilidad en ácidos grasos que se
almacenan en forma de triglicéridos.
• En el ser humano es esencial la ingestión un precursor
en la dieta para dos series de ácidos grasos, la serie del
ácido linoleico (serie ω-6) y la del ácido linolénico (serie
ω-3).
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Ácido graso esencial
• Los ácidos grasos esenciales se encuentran sobre todo
en el pescado azul, las semillas y frutos secos, como las
de girasol o las nueces, en aceite de oliva o bacalao.
• La dieta de los animales para consumo también puede
hacer que contengan gran cantidad de estos ácidos
grasos.
• Por ejemplo la carne de los cerdos alimentados con
bellota o las gallinas alimentadas con algas y harinas de
pescado que ponen huevo con mayor cantidad estos
ácidos grasos.
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Algunos ácidos grasos esenciales
• Ácidos grasos ω-6
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Ácido linoleico, 18:2(9,12)
Ácido γ-linolénico, 18:3 (6,9,12)
Ácido eicosadienoico, 20:2 (11,14)
Ácido dihomo-gamma-linolénico, 20:3(8,11,14)
Ácido araquidónico, 20:4(5,8,11,14)
Ácido docosadienoico, 22:2(13,16)
Ácido adrénico, 22:4(7,10,13,16)
Ácido docosapentaenoico, 22:5(4,7,10,13,16)
Ácido caléndico, 18:3(8,10,12)
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Algunos ácidos grasos esenciales
• Ácidos grasos ω-3..
–
–
–
–
–
–
Ácido α-linolénico, 18:3(9,12,15)
Ácido estearidónico, 18:4(6,9,12,15)
Ácido eicosatrienoico, 20:3 (11,14,17)
Ácido eicosatetraenoico, 20:4(8,11,14,17)
Ácido eicosapentaenoico, 20:5(5,8,11,14,17)
Ácido docosapentaenoico (ácido clupanodónico),
22:5(7,10,13,16,19)
– Ácido docosahexaenoico, 22:6(4,7,10,13,16,19)
– Ácido tetracosapentaenoico, 24:5(9,12,15,18,21)
– Ácido
tetracosahexaenoico
(ácido
nisínico),
24:6(6,9,12,15,18,21)
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Biosíntesis de ácidos grasos
• El primer paso en la biosíntesis de ácidos grasos es la
síntesis de ácido palmítico (ácido graso saturado de 16
C), los demás ácidos grasos se obtienen por
modificaciones del ácido palmítico.
• El ácido palmítico se sintetiza secuencialmente en el
citosol de la célula, gracias a la acción del polipéptido
multienzimático ácido graso sintasa, por adición de
unidades de dos carbonos aportadas por el acetil
coenzima A; el proceso completo consume 7 ATP y 14
NADPH; la reacción global es la siguiente:
8 Acetil-CoA + 14 (NADPH + H+) + 7 ATP → Ácido
palmítico (C16) + 8 CoA + 14 NADP+ + 7 (ADP + Pi) + 6
H2O
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Biosíntesis de ácidos grasos
• La fuente principal de acetil-CoA proviene del citrato que
es transportado desde la matriz mitocondrial al citosol
por un transportador específico de la membrana interna
mitocondrial.
• Ya en el citosol, el citrato es escindido en oxalacetato y
acetil-CoA, reacción que consume 1 ATP.
• El poder reductor, en forma de NADPH, lo suministra la
ruta de la pentosa fosfato.
• En realidad, las unidades de dos carbonos que se
añaden secuencialmente son aportadas por el malonilCoA que, a su vez, es sintetizado por la enzima acetilCoA carboxilasa, que adiciona un grupo carboxilo al
acetil-CoA.
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Biosíntesis de ácidos grasos
• El cuerpo humano puede sintetizar casi todos los ácidos
grasos que requiere a partir del ácido palmítico,
mediante la combinación de estos mecanismos:
– Alargamiento. Mediante este proceso, que tienen lugar en el
retículo endoplasmático y en la mitocondrias, se adicionan
unidades de dos carbonos a la cadena de C16 del ácido
palmítico, obteniéndose ácidos grasos de hasta C24.
– Desaturación. Mediante este proceso, que se produce en el
retículo endoplasmático, se introducen dobles enlaces cis en la
cadena hidrocarbonada de ácidos grasos suturados; el proceso
es complejo e implica al NADPH, al citocromo b5 y diversos
enzimas (como las desaturasas).
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Biosíntesis de ácidos grasos
• El principal precursor de los ácidos grasos es el
malonil-CoA, una molécula que aporta dos de
sus tres átomos de carbono al esqueleto
carbonado del ácido graso en crecimiento.
• El malonil-CoA proviene, a su vez, del acetilCoA.
• Todas las reacciones de síntesis de ácidos
grasos tienen lugar en el citosol de las células.
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Síntesis de malonil-CoA
• En la síntesis de los ácidos grasos interviene un
intermediario que no participa en la degradación
(beta-oxidación), el malonil-CoA.
• El malonil-CoA se forma a partir de acetil-CoA y
de bicarbonato, reacción que consume ATP y
que está catalizada por la acetil-CoA
carboxilasa, enzima que requiere biotina como
cofactor.
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Síntesis de malonil-CoA; reacción de la acetil-CoA carboxilasa.
Los colores corresponden a: enzima, coenzimas, substratos, iones metálicos,
fosfato y bicarbonato
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Elongación
• Como en la β-oxidation, la elongación ocurre a
través de cuatro reacciones recurrentes.
• Las unidades de acetil y malonil se muestran
como sus tioésteres con su proteína
transportadora de acilos (ACP); así es como los
microorganismos y las plantas sintetizan sus
ácidos grasos.
• En animales, esas mismas reacciones ocurren
en una gran enzima dimérica, la ácido graso
sintasa que tiene todas las actividades
enzimáticas necesarias para la síntesis y
libeación de ácidos grasos libres.
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Elongación
• El producto final del proceso es siempre ácido
palmítico, un ácido graso saturado de 16 C, que
es inmediatamente esterificado con el coenzima
A, para formar palmitoil-CoA (lo mismo se hace
con cualquier ácido graso proveniente de la
dieta).
• A partir de él, una vez transportado al retículo
endoplasmático, pueden sintetizarse otros
ácidos grasos.
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Paso
Descripción
Reacción
Enzima
El primer paso es
la condensación
del acetil-ACP y el
malonil-ACP,
lo
Condensación que conduce a la
formación
de
acetoacetil-ACP
con liberación de
CO2.
β-Cetoacil-ACP
sintase
En este paso, el
acetoacetil-ACP
es reducido por el
NADPH a D-3hidroxibutiril-ACP.
El doble enlace se
reduce a un grupo
hidroxilo. Solo se
forma el isómero
D.
β-Cetoacil-ACP
reductasa
Redución del
acetoacetilACP
En esta reacción,
el
D-3Deshidratación hidroxibutiril-ACP
es deshidratado a
crotonil-ACP.
Redución del
crotonil-ACP
Durante es paso
final, el crotonilACP es reducido
por el NADPH a
butiril-ACP.
3-Hidroxiacil-ACP
deshidratasa
Enoil-ACP
reductasa
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Oxidación de ácidos grasos
• Es un mecanismo clave para la obtención de energía
metabólica (ATP) por los organismos aeróbicos.
• Los ácidos grasos son moléculas muy reducidas, su
oxidación libera mucha energía.
• En animales su almacenamiento en forma de
triacilgliceroles es más eficiente y más importante que el
almacenamiento de glúcidos en forma de glucógeno.
• La β-oxidación de los ácidos grasos lineales es el principal
proceso productor de energía, pero no el único.
• Algunos ácidos grasos, como los de cadena impar o los
insaturados requieren, para su oxidación, modificaciones
de la β-oxidación o rutas metabólicas distintas.
• Tal es el caso de la α-oxidación, la ω-oxidación o la
oxidación peroxisómica.
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La β-oxidación de los ácidos grasos
• Sufren remoción, mediante la oxidación, de un
par de átomos de carbono sucesivamente en
cada ciclo del proceso, hasta que el ácido graso
se descomponga por completo en forma de
moléculas
acetil-CoA,
oxidados
en
la
mitocondria para generar energía (ATP).
• La β-oxidación de ácidos grasos consta de
cuatro reacciones recurrentes:
–
–
–
–
Oxidación por FAD
Hidratación
Oxidación por NAD+
Tiólisis
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La β-oxidación de los ácidos grasos
• El resultado de dichas reacciones son unidades de 2 C
en forma de acetil-CoA, molécula que pueden ingresar
en el ciclo de Krebs, y coenzimas reducidos (NADH y
FADH2) que pueden ingresar en la cadena respiratoria.
• No obstante, antes de que produzca la oxidación, los
ácidos grasos deben activarse con coenzima A y
atravesar la membrana mitocondrial interna, que es
impermeable a ellos.
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Activación de los ácidos grasos
• El paso previo a esas cuatro reacciones es la activación
de los ácidos grasos a acil coenzima A (acil CoA, R–
CO–SCoA) grasos, que tiene lugar en el retículo
endoplasmático (RE) o en la membrana mitocondrial
externa, donde se halla la acil-CoA sintetasa (o ácido
graso tioquinasa), la enzima que cataliza esta reacción:
R–COOH + ATP + CoASH →Acil-CoA sintetasa→ R–CO–
SCoA + AMP + PPi + H2O
• El ácido graso se une al coenzima A (CoASH), reacción
que consume dos enlaces de alta energía del ATP.
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Traslocación a la matriz mitocondrial
• Posteriormente debe usarse un transportador, la carnitina,
para traslocar las moléculas de acil-CoA al interior de la
matriz mitocondrial, ya que la membrana mitoncondrial
interna es impermeable a los acil-CoA.
• La carnitina se encarga de llevar los grupos acilo al interior de
la matriz mitoncondrial por medio del siguiente mecanismo.
• La carnitina es fuertemente inhibida por el malonil-CoA, uno
de los pasos reguladores en el proceso de lipogénesis.
• La enzima carnitina palmitoiltransferasa I (CPTI) de la
membrana mitocondrial externa elimina el coenzima A de la
molécula de acil-CoA y, a la vez, la une a la carnitina situada
en el espacio intermembrana, originado acilcarnitina; el CoA
queda libre en el citosol para poder activar otro ácido graso.
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Traslocación a la matriz mitocondrial
• A continuación, una proteína transportadora, llamada
translocasa, situada en la membrana mitocondrial interna,
transfiere la acilcarnitina a la matriz mitoncondrial y,
paralelamente, la carnitina palmitoiltrasnferasa II (CPTII) une
una molécula de CoA de la matriz al ácido graso,
regenerando así el acil-CoA .
• La carnitina se devuelve al espacio intermembrana por la
proteína transportadora y reacciona con otro acil-CoA,
repitiéndose el ciclo.
• La carnitina, también reconocida como vitamina B11, es un
derivado aminoacídico que participa en el circuito vascular
reduciendo niveles de triglicéridos y colesterol en sangre.
• Se produce naturalmente en el hígado a partir de los
aminoácidos L-metionina y la L-lisina.
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Activación de un ácido
graso y traslocación
de acil-CoA resultante
por la carnitina
Rojo: acil-CoA, verde:
carnitina, Rojo+verde:
acilcarnitina, CoASH:
coenzima A, CPTI:
carnitina
palmitoiltransferasa I,
CPTII: carnitina
palmitoiltransferasa II, 1:
acil-CoA sintetasa, 2:
translocasa, A:
membrana mitocondrial
extena, B: espacio
intermembrana, C:
membrana mitocondrial
intena, D: matriz
mitocondrial
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Descripcion
Reacción
Enzima
Producto final
Oxidación por FAD: El
primer paso es la oxidación
del ácido graso por la acilCoA deshidrogenasa. La
enzima
cataliza
la
formación de un doble
enlace entre C-2 (carbono
α) y C-3 (carbono β).
acil-CoA
deshidrogenasa
trans-Δ2-enoil-CoA
Hidratación: El siguiente
paso es la hidratación del
enlace entre C-2 y C-3.
Esta
reacción
es
estereospecíca, formando
solo el isómero L.
enoil CoA
hidratasa
L-3-hidroxiacil CoA
Oxidación por NAD+: El
tercer paso es la oxidación
del L-3-hidroxiacil CoA por
el NAD+, lo que convierte el
grupo hidroxilo (–OH) en un
grupo cetona (=O).
L-3-hidroxiacil
CoA
deshidrogenasa
3-cetoacil CoA
β-cetotiolasa
Una molécula de
acetil CoA y una de
acil CoA con dos
carbonos menos
Tiólisis: El paso final es la
separación del 3-cetoacil
CoA por el grupo tiol de
otra molécula de CoA. El
tiol es insertado entre C-2 y
C-3.
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Oxidación de los ácidos
grasos insaturados
• La oxidación de los ácidos grasos insaturados requiere
algunas variantes de la β-oxidación en la que participan
algunos enzimas especiales, como la enoil-CoA
isomerasa
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α-oxidación
• Ruta catabólica de ciertos ácidos grasos ramificados
como el ácido fitálico procedente del fitol, cuyo grupo
metilo localizado en el carbono 3 impide su catabolismo
por beta oxidación.
• En esta vía catabólica la oxidación incial se produce en
el carbono alfa.
• En la α-oxidación, que es especialmente importante
para el metabolismo de ácidos grasos ramificados, se
hidroxila el carbono α.
• Tiene lugar en el retículo endoplasmático y en la
mitocondria, donde interviene la oxidasa de función
mixta, y en el peroxisoma, donde interviene una
hidroxilasa.
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Omega oxidación
• Ruta metabólica del catabolismo de los ácidos grasos, donde se
oxida el carbono opuesto, el más alejado del grupo carboxilo
(carbono ω).
• Este proceso es generalmente minoritario y afecta en especial a
ácidos grasos de mediana longitud (10-12 átomos de carbono), pero
puede ser importante cuando la β-oxidación está alterada.
• En vertebrados, los enzimas para la ω-oxidación se localizan en el
retículo endoplásmico y en el citosol, especialmente del hígado y
los riñones, en vez de en la mitocondria como en el caso de la βoxidación.
• Se da en 3 pasos, cualquiera de los extremos del ácido graso
puede unirse al coenzima A para formar un acil-CoA graso que
puede sufrir la β-oxidación para producir ácidos de cadena más
corta como el ácido succínico (C4), que puede ingresar en el ciclo
de Krebs, y el ácido adípico (C6); este proceso tiene lugar
principalmente en los peroxisomas.
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Tipo de
reacción
Descripción
Reacción
Enzima
Lugar
En el primer paso se
incorpora un grupo
hidroxilo (–OH) en el
carbono
ω.
El
oxígeno del grupo
Hidroxilac proviene del oxígeno
ión
molecular en una
compleja reacción en
que intervienen el
citocromo P450 y el
NADPH como dador
de electrones
oxidasa de
función mixta
El siguiente paso es
la
oxidación
del
Oxidación
grupo hidroxilo a
aldehído por el NAD+
alcohol
Citosol
deshidrogenasa
El tercer paso es la
oxidación del grupo
aldehído a un ácido
carboxílico por el
Oxidación NAD+. El producto es
un ácido graso con
un grupo carboxilo
en cada extremo
(ácido dicarboxílico)
aldehído
Citosol
deshidrogenasa
Retículo endoplas
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Oxidación peroxisómicas de
ácidos grasos
• Una fracción significativa de la oxidación de los ácidos
grasos se produce en los peroxisomas, que contienen
enzimas similares, aunque no idénticas, de los de la βoxidación mitocondrial.
• Así, por ejemplo, en la deshidrogenación inicial, se
forma H2O2 que es eliminado por la catalasa.
• Los peroxisomas tienen especificad para ácidos grasos
de cadena más larga y a menudo no degradan
totalmente la molécula, por lo que una posible función
de este proceso sea el acortamiento de ácidos grasos
de cadena larga hasta un punto en que la mitocondria
pueda completar su β-oxidación.
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Papel biológico de los ácidos grasos
• Función energética
– Los ácidos grasos son moléculas muy energéticas y necesarias en
todos los procesos celulares en presencia de oxígeno, ya que por
su contenido en hidrógenos pueden oxidarse en mayor medida que
los glúcidos u otros compuestos orgánicos que no están reducidos.
– Cuando es demasiado bajo el nivel de insulina o no hay suficiente
glucosa disponible para utilizar como energía en los procesos
celulares, el organismo quema ácidos grasos para ese fin y origina
entonces cuerpos cetónicos, productos de desecho que causan
una elevación excesiva del nivel de ácido en la sangre, lo que
podría conducir a la cetoacidosis, un problema importante y
muchas veces ignorado o pospuesto hasta otra vez.
– Los síntomas de esta enfermedad van desde la presencia de un
aroma a quitaesmalte en el aliento, hasta la aparición de pequeñas
manchas de color amarillento (o verduzco) sobre la piel, y la ligera
acidificación del semen, que conlleva un cierto dolor al eyacular.
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Acilglicéridos
• Los acilglicéridos o acilgliceroles son ésteres de
ácidos grasos con glicerol, formados mediante una
reacción de condensación llamada esterificación.
• Una molécula de glicerol (glicerina) puede
reaccionar con hasta tres moléculas de ácidos
grasos, puesto que tiene tres grupos hidroxilo.
• Las cadenas carbonadas de los ácidos que
reaccionan con el glicerol, pueden ser saturadas o
insaturadas.
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Tipos de acilglicéridos
• Según el número de ácidos grasos que se unan
a la molécula de glicerina, existen tres tipos de
acilgliceroles:
– Monoacilglicéridos.
• Sólo existe un ácido graso unido a la molécula de glicerina.
• Son los precursores de los siguientes.
– Diacilglicéridos.
• La molécula de glicerina se une a dos ácidos grasos.
• Son los precursores de los triglicéridos.
– Triacilglicéridos.
• También se llaman triglicéridos, puesto que la glicerina está unida a
tres ácidos grasos.
Page 51
Un triglicérido, los acilglicéridos más importantes. Parte
izquierda: glicerol, parte derecha de arriba a abajo: ácido
palmítico, ácido oleico, ácido linolénico
Page 52
Representación tridimensional de un triglicérido
Page 53
Céridos
• Son moléculas que se obtienen por esterificación
de un ácido graso con un alcohol monovalente
lineal de cadena larga (cera de abeja).
• Son sustancias altamente insolubles en medios
acuosos y a temperatura ambiente se presentan
sólidas y duras.
• En los animales las podemos encontrar en la
superficie del cuerpo, piel, plumas, cutícula, etc.
• En los vegetales, las ceras recubren en la
epidermis de frutos, tallos, junto con la cutícula o
la suberina, que evitan la pérdida de agua por
evaporación.
Page 54
Fosfolípidos
• Los fosfoglicéridos o glicerofosfolípidos son
moléculas lipídica del grupo de los fosfolípidos.
• Están compuestos por ácido fosfatídico, una molécula
compleja compuesta por glicerol, en el que se han
esterificado dos ácidos grasos (uno saturado y otro
insaturado) y un grupo fosfato.
• A su vez, al grupo fosfato se une un alcohol o un
aminoalcohol.
• En los organismos vivos tiene función estructural puesto
que son uno de los principales componentes de las
bicapas de las membranas celulares y subcelulares.
Page 55
Fosfolípidos
• Los fosfolípidos tienen un marcado carácter anfipático
consecuencia de la estructura de la molécula.
• Las largas cadenas alifáticas de los ácidos grasos tienen
carácter hidrófobo (repelen el agua) y forman dos largas
"colas" apolares, mientras que el grupo fosfato y el
alcohol, cargados eléctricamente, son fuertemente
hidrófilos (interaccionan con el agua) y constituyen la
"cabeza" polar de la molécula; ello conduce a que, en un
medio acuoso, se autoorganicen formando bicapas, con
las cabezas polares en contacto con el agua y las colas
hidrófobas "escondidas" y enfrentadas entre si.
Page 56
Ejemplos de fosfoglicéridos
• Según el alcohol que se una al ácido fosfatídico,
se tienen diferentes fosfoglicéridos:
– Fosfatidilcolina o lecitina. Posee el aminoalcohol
colina.
– Fosfatidiletanolamina
o
cefalina.
Posee
el
aminoalcohol etanolamina.
– Fosfatidilserina. Posee el aminoalcohol serina.
– Fosfatidilinositol. Posee el alcohol inositol.
– Fosfatidilglicerol. Posee el alcohol glicerol; si el grupo
OH esterifica otra molécula de ácido fosfatídico se
origina
el
difosfatidilglicerol
o
cardiolipina
(característico de las mitocondrias de las células
musculares cardíacas).
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Fosfoglicéridos: 1: cabeza hidrófila; 2: colas hidrófobas. A:
fosfatidilcolina; B: fosfatidiletanolamina; C: fosfatidilserina; D:
representación esquemática de un fosfoglicérido con la cabeza
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hidrófila (1) y las colas hidrófobas (2).
Estructura de un fosfoglicérido; X representa el alcohol o
aminoalcohol que se esterifica con el grupo fosfato; el resto
representa el ácido fosfatídico
Page 59
Esfingolípido
• Son lípidos complejos que derivan del
alcohol insaturado de 18 C esfingosina; la
esfingosina se halla unida a un ácido
graso de cadena larga mediante un enlace
amida formando la ceramida.
• Son una clase importante de lípidos de las
membranas celulares de animales y
vegetales y son los más abundantes en
los tejidos de los organismos más
complejos.
Page 60
Page 61
Componentes estructurales
• Todos los esfingolípidos poseen tres componentes básicos
característicos: un aminoalcohol de cadena larga llamado
esfingosina (1,3-dihidroxi-2-amino-4-octadequeno).
• Los carbonos 1, 2 y 3 de esta molécula son portadores de
grupos funcionales (-OH, NH2, -OH) y cuando un ácido graso
saturado o insaturado de cadena larga se une al carbono 2 por
medio de un enlace amida se obtiene una ceramida, la cual es
la unidad estructural fundamental de todos los esfingolípidos.
• Este tipo de lípido se encuentra presente en cantidades
especialmente grandes en el tejido nervioso y cerebral. La
esfingosina, con su grupo amino libre no se encuentra en la
naturaleza.
Page 62
Imagen en 3D de la molécula de la Esfingosina
(1,3-dihidroxi-2-amino-4-octadeceno
Page 63
Grupos de esfingolípidos
• Los esfingolípidos se dividen en dos grupos clases, los
fosfoesfingolípidos
(esfingomielinas)
y
los
glucoesfingolípidos (gangliósidos, cerebrósidos).
– Esfingomielinas
– Son fosfoesfingolípidos ya que contienen un grupo fosfato, unido
al grupo hidroxilo 1 de la ceramida, que se esterifica con la colina
(fosfocolina) o etanolamina (fosfoetanolamina) para formar el
grupo o "cabeza" polar de la molécula.
– Es el único esfingolípido que contiene fósforo y puede, por tanto,
considerarse un fosfolípido, pero se acostumbra a clasificar como
esfingolípido por sus componentes estructurales.
– Las esfingomielinas se hallan presentes en las membranas
plasmáticas de las células animales, en la vaina de mielina que
recubre y aísla los axones de las neuronas mielinizadas (de ahí
procede su nombre), es uno de los principales lípidos
Page 64
estructurales de las membranas del tejido nervioso.
Grupos de esfingolípidos
• Glucoesfingolípidos
– O simplemente glucolípidos, carecen de fósforo; el
grupo hidroxilo 1 de la ceramida se une, mediante un
enlace glucosídico a un monosacárido o a un
oligosacárido, que normalmente se proyectan hacia
afuera en la cara externa de la membrana plasmática.
– Los monosacáridos más frecuentes son la D-glucosa,
D-galactosa y N-acetilgalactosamina. Se conocen
diversos tipos:
• Gangliósidos.
• Cerebrósidos .
• Globósidos
Page 65
Grupos de esfingolípidos
• Gangliósidos.
– Son los esfingolípidos más complejos en virtud de contener cabezas
polares muy grandes formadas por unidades de oligosacáridos
cargadas negativamente ya que poseen una o más unidades de ácido
N-acetilneuramínico o ácido siálico que tiene una carga negativa a pH
7. Los gangliósidos difieren de los anteriores por poseer este ácido.
– Están concentrados en gran cantidad en las células ganglionares del
sistema nervioso central, especialmente en las terminaciones
nerviosas.
– Los gangliósidos constituyen el 6% de los lípidos de membrana de la
materia gris del cerebro humano y se hallan en menor cantidad en las
membranas de la mayoría de los tejidos animales no nerviosos.
– Se presentan en la zona externa de la membrana y sirven para
reconocer las células, por lo tanto se les considera receptores de
membrana.
Page 66
Grupos de esfingolípidos
• Cerebrósidos.
– Tienen un único azúcar unido mediante enlace β-glucosídico al grupo
hidroxilo
de
la
ceramida;
los
que
tienen
galactosa
(galactocerebrósidos), se encuentran de manera característica a las
membranas plasmáticas de células del tejido nervioso, mientras que
los que contienen glucosa (glucocerebrósidos) se hallan en las
membranas plasmáticas de células de tejidos no nerviosos.
– Los sulfátidos poseen una galactosa esterificada con sulfato en el
carbono 3.
• Globósidos.
– Los globósidos son glucoesfingolípidos con oligosacáridos neutros
unidos a la ceramida.
Page 67
Lípidos insaponificables
• Terpeno
– O isoprenoides son una vasta y diversa clase de
compuestos orgánicos derivados del isopreno (o 2metil-1,3-butadieno), un hidrocarburo de cinco
átomos de carbono.
– El nombre proviene de que los primeros miembros de
esta clase fueron derivados del aguarrás ("turpentine"
en inglés, "terpentin" en alemán).
– Cuando los terpenos son modificados químicamente,
por ejemplo por oxidación o reorganización del
esqueleto hidrocarbonado, suelen denominarse
terpenoides (como la vitamina A o retinol que
contiene un átomo de oxígeno).
Page 68
Modelo de bolas de la estructura molecular del isopreno, la unidad química
de los terpenos
Page 69
Clasificación
• Los terpenos son hidrocarburos que pueden verse como
una combinación de numerosas unidades isopreno, por
lo general unidas de forma cabeza-cola, pero también
pueden darse combinaciones cabeza-cabeza y algunos
compuestos están formados por uniones cabeza-medio.
• Los terpenos pueden ser considerados como terpenos
modificados
donde
grupos
metilo
han
sido
reacomodados o removidos, o a los que se les han
añadido átomos de oxígeno.
• La clasificación de los terpenos según su estructura
química, es similar a la de los terpenos, los cuales son
clasificados en base al número de unidades isopreno
presentes y en el caso de los triterpenos, si están
ciclados. Se los clasifica en:
Page 70
Clasificación
• Hemiterpenos.
– Los terpenos más pequeños, con una sola unidad de isopreno.
– Poseen 5 carbonos.
– El hemiterpeno más conocido es el isopreno mismo, un producto
volátil que se desprende de los tejidos fotosintéticamente
activos.
• Monoterpenos.
– Terpenos de 10 carbonos.
– Llamados así porque los primeros terpenos aislados del
aguarrás en los 1850s, fueron considerados la unidad base, a
partir de la cual se hizo el resto de la nomenclatura.
– Los monoterpenos son mejor conocidos como componentes de
las esencias volátiles de las flores y como parte de los aceites
esenciales de hierbas y especias, en los que ellos forman parte
de hasta el 5 % en peso de la planta seca.
Page 71
Clasificación
• Sesquiterpenos.
– Terpenos de 15 carbonos (es decir, terpenos de un
monoterpeno y medio).
– Como los monoterpenos, muchos sesquiterpenos están
presentes en los aceites esenciales.
– Además muchos sesquiterpenos actúan como fitoalexinas,
compuestos antibióticos producidos por las plantas en respuesta
a la aparición de microbios, y como inhibidores de la
alimentación ("antifeedant") de los herbívoros oportunistas.
– La hormona de las plantas llamada ácido abscísico es
estructuralmente un sesquiterpeno, su precursor de 15
carbonos, la xantosina, no es sintetizada directamente de 3
unidades isopreno sino producida por un "cleavage" asimétrico
de un carotenoide de 40 unidades.
Page 72
Clasificación
• Diterpenos.
– Terpenos de 20 carbonos.
– Entre ellos se incluye el fitol, que es el lado hidrofóbico de la
clorofila, las hormonas giberelinas, los ácidos de las resinas de
las coníferas y las especies de legumbres, las fitoalexinas, y una
serie de metabolitos farmacológicamente importantes,
incluyendo el taxol, un agente anticáncer encontrado en muy
bajas concentraciones (0,01% de peso seco) en la madera del
tejo ("yew"), y forskolina, un compuesto usado para tratar el
glaucoma.
– Algunas giberelinas tienen 19 átomos de carbono por lo que no
son consideradas diterpenos porque perdieron un átomo de
carbono durante una reacción de "cleavage".
Page 73
Clasificación
• Triterpenos.
– Terpenos de 30 carbonos.
– Son por lo general generados por la unión cabeza-cabeza de
dos cadenas de 15 carbonos, cada una de ellas formada por
unidades de isopreno unidas cabeza-cola.
– Esta gran clase de moléculas incluye a los brassinoesteroides,
componentes de la membrana que son fitoesteroles, algunas
fitoalexinas, varias toxinas y "feeding deterrents", y
componentes de las ceras de la superficie de las plantas, como
el ácido oleanólico de las uvas.
• Tetraterpenos.
– Terpenos de 40 carbonos (8 unidades de isopreno).
– Los tetraterpenos más prevalentes son los pigmentos
carotenoides accesorios que cumplen funciones esenciales en
la fotosíntesis.
Page 74
Clasificación
• Politerpenos.
– Los politerpenos, que contienen más de 8 unidades de isopreno,
incluyen a los "prenylated quinone electron carriers" como la
plastoquinona y la ubiquinona, también poliprenoles de cadena larga
relacionados con las reacciones de transferencia de azúcares (por
ejemplo el dolicol), y también a enormemente largos polímeros como
el "rubber", usualmente encontrado en el látex.
• Meroterpenos.
– Así se llama a los metabolitos secundarios de las plantas que tienen
orígenes sólo parcialmente derivados de terpenos.
– Por ejemplo, tanto las citokininas como numerosos fenilpropanoides
contienen cadenas laterales de un isoprenoide de 5 C.
– Algunos alcaloides, como las drogas anticáncer vincristina y
vinblastina, contienen fragmentos terpenos en sus estructuras.
– Además algunas proteínas modificadas incluyen una cadena lateral
de 15 o 20 carbonos que es un terpeno, que es el que ancla la
Page 75
proteína a la membrana.
Clasificación
• Esteroides.
– Triterpenos
basados
en
el
sistema
de
anillos
ciclopentanoperhidrofenantreno
("cyclopentane
perhydrophenanthrene ring system"). Buchanan et al. no los consideran
terpenos.
Page 76
Biosíntesis
• Si bien sus funciones son muy diversas, los terpenos
tienen en su origen biosintético común.
• La biosíntesis de todos los terpenos a partir de
metabolitos primarios puede simplificarse a 4 pasos:
– Síntesis del precursor fundamental, el isopentenil pirofosfato
(IPP).
– Adiciones repetitivas del IPP hasta formar una serie de
homólogos del isoprenil difosfato, que sirve de precursor
inmediato de muchas clases de terpenos.
– Elaboración de estos "allylic" prenil difosfatos por sintasa
específicas de terpeno para dar con el esqueleto del terpeno, y
– modificaciones enzimáticas secundarias a los esqueletos (en
general reacciones redox), para dar con las propiedades y la
gran diversidad química de esta familia.
Page 77
Isopentenil pirofosfato, el precursor en la
biosíntesis de los terpenos
Page 78
Esteroide
• Son
derivados
del
núcleo
del
ciclopentanoperhidrofenantreno o esterano que
se compone de carbono e hidrógeno formando
cuatro anillos fusionados, tres hexagonales y
uno pentagonal; posee 17 átomos de carbono.
• En los esteroides esta estructura básica se
modifica por adición de diversos grupos
funcionales, como carbonilos e hidroxilos
(hidrófilos)
o
cadenas
hidrocarbonadas
(hidrófobas).
Page 79
Molécula de esterano o ciclopentano-perhidro-fenantreno.
Page 80
Estructura química
• El núcleo de esterano es bastante rígido con una
estructura prácticamente plana.
• Las sustancias derivadas de este núcleo posee grupos
metilo (-CH3) en las posiciones 10 y 13 que representan
los carbonos 18 y 19, así como un carbonilo o un
hidroxilo en el carbono 3; generalmente existe también
una cadena hidrocarbonada lateral en el carbono 17; la
longitud de dicha cadena y la presencia de metilos,
hidroxilos o carbonilos determina las diferentes
estructuras de estas sustancias
Page 81
Colesterol, el precursor de muchos otros esteroides.
Page 82
Funciones
• En los mamíferos cumplen importantes funciones:
– Reguladora: Algunos regulan los niveles de sal y la
secreción de bilis.
– Estructural: El colesterol es un esteroide que forma
parte la estructura de las membranas de las células junto
con los fosfolípidos. Además, a partir del colesterol se
sintetizan los demás esteroides.
– Hormonal: Las hormonas esteroides son:
• Corticoides: glucocorticoides y mineralocorticoides. Existen
múltiples fármacos con actividad corticoide, como la prednisona.
• Hormonas sexuales masculinas: son los andrógenos, como la
testosterona y sus derivados, los anabolizantes androgénicos
esteroides; estos últimos llamados simplemente esteroides.
• Hormonas sexuales femeninas.
• Vitamina D y sus derivados.
Page 83
Funciones
• Las hormonas esteroides tienen en común que:
– Se sintetizan a partir del colesterol.
– Son hormonas lipófilas que atraviesan libremente la
membrana plasmática, se unen a un receptor
citoplasmático, y este complejo receptor-hormona tiene
su lugar de acción en el ADN del núcleo celular,
activando genes o modulando la transcripción del ADN.
• Entre los esteroides se pueden destacar los
esteroles.
– Función hepática
Page 84
Eicosanoides
• Son un grupo de moléculas de carácter lipídico originadas de la
oxigenación de los ácidos grasos esenciales de 20 C tipo omega-3
y omega-6.
• Cumplen amplias funciones como mediadores para el sistema
nervioso central, los eventos de la inflamación y de la respuesta
inmune tanto en vertebrados como en invertebrados.
• Todos los eicosanoides son moléculas de 20 átomos de C y están
agrupados en prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos, y ciertos
hidroxiácidos precursores de los leucotrienos.
• Constituyen las moléculas involucradas en las redes de
comunicación celular más complejas del organismo animal,
incluyendo el ser humano.
Page 85
Estructura química del ácido araquidónico, del
cual derivan la gran mayoría de los eicosanoides
Page 86
Eicosanoides
• De cada tipo de molécula agrupada dentro de los eicosanoides
derivan dos o tres moléculas producidas, bien sea a raíz de un
ácido graso esencial tipo ω-3 o del tipo ω-6.
• Se notará que las actividades metabólicas de los derivados de
eicosanoides dependen de su estructura bioquímica y, por lo
general, su estructura individual explica los efectos orgánicos del
omega-3 y del omega-6.
• Los eicosanoides son ácidos carboxílicos, virtud del cual obtienen
sus propiedades metabólicas.
• Aquellos derivados del omega-3 (ω-3) por lo general tienen
peculiaridades antiinflamatorias, no tanto así los derivados del
omega-6 (ω-6).
• De los eicosanoides, las prostaglandinas y los tromboxanos
incluyen anillos saturados y heterocíclicos, mientras que los
leucotrienos y los hidroxiácidos son lineales (abiertas de principio a
fin de su cadena).
Page 87
Eicosanoides
• Todos ellos derivan del ácido araquidónico (AA), y son ácidos
grasos esenciales.
• Además del ácido araquidónico, otros ácidos grasos esenciales
también pueden servir como precursores en la formación de estas
moléculas, por ejemplo, el ácido linoleico y el ácido linolénico.
– Prostaglandinas
– Tienen 20 C, un grupo de ácido carboxílico y un anillo de 5 C como parte de su
estructura.
– Todas las prostaglandindas tienen un ciclopentano, excepto la prostaglandina I2,
que tiene un anillo adicional.
– Tromboxanos
– Moléculas cíclicas (heterociclo) bien sea de 6 ó 5 C con 1 O, formando éste
último un pequeño anillo de oxano (anillo que contiene 5 C y un átomo de O.
– Tienen estructuras parecidas a las prostaglandinas y siguen la misma
nomenclatura.
– Constan de un anillo y dos colas.
– Se encontraron primeramente en los trombocitos (plaquetas), de allí su nombre
tromboxano.
Page 88
Eicosanoides
–
–
–
–
–
–
–
–
Leucotrienos
Moléculas lineales.
Se identificaron en leucocitos y por ello se les conoce como leucotrieno.
Aunque tienen 4 enlaces dobles, inicialmente se pensaba que tenían 3 dobles
enlaces conjugados (de allí trieno).
Su producción en el cuerpo forma parte de una compleja secuencia metabólica
que incluye la producción de histamina.
Ácido linoleico
(un ω-6) tiene la última insaturación a seis posiciones del final y producen el
ácido araquidónico y pueden formar directamente la prostaglandina G2 (proinflamatorios).
La palabra linoleico viene de la planta lino y -oleico relacionado con los aceites
oleicos.
Page 89
Eicosanoides
– Ácido linolénico
– (un ω-3) tiene la última insaturación a 3 posiciones del final, impidiéndoles
producir ácido araquidónico por sí mismos.
– Son capaces de producir la prostaglandina G3 (lo que les otorga propiedades
antiinflamatorias).
– Debido a la carencia de las enzimas que sintetizan este ácido graso esencial, los
seres humanos no producen ácido linolénico y deben obtenerlo a través de la
dieta.
– El peso de evidencias científicas sugiere que consumir una dieta rica en ácido
linolénico (2-3 gramos cada día) es útil en la prevención de cardiopatías
isquémicas.[
Page 90
Estructura de algunos eicosanoides
Prostaglandina E1: El anillo de
5 lados es característico de su
clase
Tromboxano A2: Los oxígenos
se han adentrado en el anillo.
Prostaciclina I2: El segundo anillo lo distingue
de las prostaglandinas.
Leucotrieno B4: Note los tres
doble enlaces conjugados.
Leucotrieno E4: un ejemplo de un leucotrieno
"cisteinilo“.
Page 91
Biosíntesis
• La oxidación catalítica de ácidos grasos es un requisito
para la producción de eicosanoides, y tiene lugar gracias
a dos familias de enzimas:
– Ciclooxigenasa (COX) de tipos 1, 2 y 3; conducen a la formación
de prostanoides.
– Lipooxigenasa, en sus variadas formas. La 5-lipoxigenasa (5LO) genera leucotrienos.
Page 92
Biosíntesis
• El primer paso de la biosíntesis de eicosanoides ocurre
cuando la célula es activada por lesión celular, citocinas,
factores de crecimiento u otros estímulos.
• La vía es tan compleja que el estímulo puede ser un
eicosanoide mismo producido por una célula vecina.
• Esos estímulos provocan la liberación de fosfolipasa a
nivel de la membrana celular el cual viaja a la membrana
del núcleo celular.
• Una vez allí, este biocatalizador, dependiendo del
isotipo, produce la hidrólisis (1) del enlace fosfodiéster
de los fosfolípidos (por la enzima fosfolipasa A2) o (2)
del diacilglicerol (por la fosfolipasa C).
• Esas interacciones libera de la membrana un ácido
graso esencial de 20 C.
Page 93
Biosíntesis
• La hidrólisis de los fosfolípidos parece ser la reacción
limitante, y por ende, la más regulada en la formación de
eicosanoides.
• Aquellas células que no posean en su citoplasma la
enzima fosfolipasa A2, por lo general son células
deprovisatas de síntesis de eicosanoides.
• Es una fosfolipasa específica para ciertos fosfolípidos
que contengan bien sea AA, EPA o DGLA en una
posición determinada de la molécula.
• La fosfolipasa citoplasmática es la liberadora de
precusores del factor activador de plaquetas (PAF).
Page 94
Vías de los eicosanoides
Eicosanoides
'clásicos'
•Los ácidos grasos tienen
dos destinos
eicosanoides:
•Vía de la 5-lipoxigenasa:
• Leucotrienos
•Vía de la ciclooxigenasa
("prostanoides"):
• Prostaglandinas
• Prostaciclina
• Tromboxanos
Otras moléculas derivadas de ácidos
grasos esenciales de 20 carbonos
•Otras rutas oxidativas
generan productos
similares:
•Vía de la 12lipoxigenasa:
• Hepoxilinas
• Lipoxinas
•Vía del citocromo P450:
• Ácido
epoxieicosatrienoic
o
•Peroxidación por
radicales libres:
• Isoprostanos
• Isofuranos
•Está también la adición
por etanolamina o
glicerol:
•Anandamida y otros
endocanabinoides
Page 95
Peroxidación
lipídica
y
otras
especies reactivas de oxígeno
• En el paso siguiente, los ácidos grasos libres de la
membrana son oxigenados por cualquier vía reactiva del
oxígeno.
• Las vías específicas de eicosanoides son las de la
lipoxigenasa, de la ciclooxigenasa y del O2.
• A pesar de que el ácido graso es simétrico, los
eicosanoides resultantes de él son compuestos quirales,
pues el proceso de oxidación ocurre con alta
estereoespecificidad.
• La oxidación lipídica es una reacción potencialmente
peligrosa para la célula, en particular si ocurre cerca del
núcleo.
Page 96
Peroxidación
lipídica
y
otras
especies reactivas de oxígeno
• Sin embargo, la célula está provista de mecanismos que
evitan las oxidaciones innecesarias.
• La ciclooxigenasa (COX), las lipoxigenasas y las
fosfolipasas son enzimas fuertemente reguladas; por
ejemplo, existen al menos ocho proteínas activadas para
coordinar la producción de leucotrienos, algunas en
múltiples conformaciones.
• La oxidación tanto por COX como por lipoxigenasa
libera especies reactivas de oxígeno (ROS), de hecho
los productos iniciales de los eicosanoides son también
altamente peroxidantes.
• El leucotrieno LTA2 puede formar aductos con tejido
nuclear.
Page 97
Peroxidación
lipídica
y
otras
especies reactivas de oxígeno
• Otras reacciones con lipoxigenasas generan lesión
celular: ciertos modelos con múridos implican a la 15lipoxigenasa en la patogénesis de la aterosclerosis.
• La oxidación en la producción de eicosanoides está
compartimentada, limitando aún más la posibilidad de
lesión por peróxidos reactivos.
• Las enzimas biosintéticas de eicosanoides (como la
glutatión S-transferasa, la epóxido hidrolasa y
transportadores proteicos) pertenecen a familias cuyas
funciones están involucradas en la desintoxicación
celular.
• Esto sugiere que las señales eicosanoides pudieron
haber evolucionado de la desintoxicación de los
Page 98
amenazantes ROS.
Peroxidación
lipídica
y
otras
especies reactivas de oxígeno
• De algún modo la célula encuentra ventajoso generar
hidroperóxidos lipídicos cerca de su núcleo.
• En ese estado, las PG y los LT pueden enviar señales
intracelulares o bien regular la transcripción genética de
ADN, mientras que LTB4 es el ligando del receptor
nuclear llamado "receptores activados por la
proliferación de los peroxisomas" (PPAR).
Page 99
Biosíntesis de prostanoides
Numerales = Compuestos
prostanoides:
1 Prostaglandina H2; 2
Prostaglandina E2; 3
Prostaglandina F2; 4
Prostaglandina A2; 5
Prostaglandina B2; 6
Prostaglandina D2; 7
Prostaglandina J2; 8
Prostaglandina I2
(prostaciclina); 9 6-cetoprostaglandina Fα; 10
Tromboxano A2.
Texto = Enzimas:
A. Prostaglandina E sintasa; B.
Prostaglandina E 9cetorreductasa; C.
Prostaglandina D sintasa; D.
Prostaciclina sintasa; E.
Tromboxano-A sintasa
Funciones de los lípidos
• Función de reserva energética
– Los triglicéridos son la principal reserva de energía de los
animales ya que un gramo de grasa produce 9,4 kcal en las
reacciones metabólicas de oxidación, mientras que las proteínas
y los glúcidos sólo producen 4,1 kcal por gramo.
• Función estructural
– Los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol forman las
bicapas lipídicas de las membranas celulares.
– Los triglicéridos del tejido adiposo recubren y proporcionan
consistencia a los órganos y protegen mecánicamente
estructuras o son aislantes térmicos.
• Función transportadora
– El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de
destino se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos
biliares y a las lipoproteínas.
Page 101
Funciones de los lípidos
• Función reguladora, hormonal o de comunicación
celular
– Las vitaminas liposolubles son de naturaleza lipídica (terpenos,
esteroides); las hormonas esteroides regulan el metabolismo y
las funciones de reproducción; los glucolípidos actúan como
receptores de membrana; los eicosanoides poseen un papel
destacado en la comunicación celular, inflamación, respuesta
inmune, etc.
• Función Biocatalizadora
– En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones
químicas que se producen en los seres vivos.
– Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas
esteroideas y las prostaglandinas.
Page 102
Importancia para los organismos
vivientes
• Las vitaminas A, D, E y K son liposolubles, lo que
significa que estas solo pueden ser digeridas,
absorbidas y transportadas en conjunto con las grasas.
• Las grasas son fuentes de ácidos grasos esenciales, un
requerimiento dietario importante.
• Las grasas juegan un papel vital en el mantenimiento de
una piel y cabellos saludables, en el aislamiento de los
órganos corporales contra el shock, en el mantenimiento
de la temperatura corporal y promoviendo la función
celular saludable.
• Estos además sirven como reserva energética para el
organismo.
Page 103
Importancia para los organismos
vivientes
• Las grasas son degradadas en el organismo para liberar
glicerol y ácidos grasos libres.
• El glicerol puede ser convertido por el hígado y entonces
ser usado como fuente energética.
• El contenido de grasas de los alimentos puede ser
analizado por extracción.
• El método exacto varía según el tipo de grasa a ser
analizada, por ejemplo, las grasas poliinsaturadas y
monoinsaturadas son analizadas de forma muy
diferente.
• Las grasas también sirven como un buffer muy útil hacia
una gran cantidad de enfermedades.
Page 104
Importancia para los organismos
vivientes
• Cuando una sustancia particular sea química o biotica,
alcanza niveles no seguros en el torrente sanguíneo, el
organismo puede efectivamente diluir (o al menos
mantener un equilibrio) las sustancias dañinas
almacenándolas en nuevo tejido adiposo.
• Esto ayuda a proteger órganos vitales, hasta que la
sustancia dañina pueda ser metabolizada y/o retirada de
la sangre a través de la excreción, orina, sangramiento
accidental o intencional, excreción de cebo y crecimiento
del pelo.
• Aunque es prácticamente imposible remover las grasas
completamente de la dieta, sería equivocado hacerlo.
Page 105
Importancia para los organismos
vivientes
• Algunos ácidos grasos son nutrientes esenciales,
significando esto que ellos no pueden ser producidos en
el organismo a partir de otros componentes y por lo
tanto necesitan ser consumidos en pequeñas
cantidades.
• Todas las otras grasas requeridas por el organismo no
son esenciales y pueden ser producidas en el organismo
a partir de otros componentes.
Page 106
Tejido adiposo
• El tejido adiposo o graso es el medio utilizado por el
organismo humano para almacenar energía a lo largo de
extensos períodos de tiempo.
• Dependiendo de las condiciones fisiológicas actuales,
los adipocitos almacenan triglicéridos derivadas de la
dieta y el metabolismo hepático o degrada las grasas
almacenadas para proveer ácidos grasos y glicerol a la
circulación.
• Estas actividades metabólicas son reguladas por varias
hormonas (insulina, glucagón y epinefrina).
Page 107
Tejido adiposo
• La localización del tejido determina su perfil metabólico.
• La grasa visceral está localizada dentro de la pared
abdominal (debajo de los músculos de la pared
abdominal) mientras que la grasa subcutánea está
localizada debajo de la piel (incluye la grasa que está
localizada en el área abdominal debajo de la piel pero
por encima de los músculos de la pared abdominal).
Page 108
METABOLISMO DE LÍPIDOS
Ing. Leonardo Avellán Vásquez
ULEAM
2010
Page 109
METABOLISMO DE LÍPIDOS
• Al igual que en el metabolismo de los
carbohidratos, el metabolismo de lípidos
consiste en:
– Digestión
– Transporte
– Almacenamiento
– Degradación
– Biosíntesis
Page 110
DIGESTIÓN DE LÍPIDOS
• Los lípidos más abundantes en los alimentos son los
aceites y las grasas.
• Ambos son triacilgliceroles (triglicéridos).
• Los otros componentes más abundantes son
fosfolípidos.
• Los lípidos de la dieta deben ser degradados en el
intestino a ácidos grasos para su absorción por el
epitelio intestinal.
• La digestión de los lípidos ocurre en las interfases
lípidoagua.
• En el lumen intestinal son incorporados en micelas
formadas con la ayuda de las sales biliares.
• El enlace éster de los triacilgliceroles y fosfolípidosPage
en 111
SALES BILIARES
• Son moléculas anfipáticas sintetizadas en el hígado a
partir de colesterol y secretadas por la vesícula biliar.
• Facilitan la digestión de las grasas en el intestino.
Page 112
DIGESTIÓN DE LÍPIDOS
• Las lipasa pancreática digiere los triacilgliceroles en
ácidos grasos y monoacilglicerol, hidrolizando los
enlaces ésteres.
• Su mecanismo catalítico es parecido al de las proteasas
de serina.
Page 113
ABSORCIÓN Y TRANSPORTE DE
LÍPIDOS
• Las micelas que contienen a los productos de la
digestión son absorbidas por las células de la mucosa
intestinal a través de la membrana plasmática.
• En estas células de la mucosa intestinal se resintetizan
los triacilgliceroles.
• Para su transporte, los triacilgliceroles se empacan en
partículas de lipoproteínas llamadas quilomicrones que
se liberan al sistema linfático, desde donde pasan a la
sangre.
• Los quilomicrones contienen fundamentalmente un tipo
de proteína: la apolipoproteína B-48.
• Los quilomicrones también funcionan en el transporte
del colesterol y de las vitaminas liposolubles (A, D, E y
Page 114
K) ingeridos en la dieta.
DIGESTIÓN, ABSORCIÓN Y
TRANSPORTE
DE LÍPIDOS
Page 115
TRANSPORTE DE LÍPIDOS
• Los triacilgliceroles sintetizados en el hígado se
transportan por la sangre en otro tipo de lipoproteínas
llamadas lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL)
• Los ácidos grasos se transportan en complejo con la
albúmina sérica, que es la proteína má abundante del
plasma sanguíneo.
• Las sales de Na+ o K+ de los ácidos grasos son
jabones, por lo que si exceden una cierta concentración
en forma libre son muy tóxicos.
• Los lípidos también se transportan a través de la sangre
como cuerpos cetónicos, que son moléculas producto
del catabolismo de los ácidos grasos y que se usan
como fuente de energía en los tejidos periféricos bajo
Page 116
determinadas condiciones.
ALMACENAMIENTO DE LÍPIDOS
• Los quilomicrones y las VLDL se unen a las lipoproteín
lipasas de la membrana plasmática de las células de
músculo y tejido adiposo, fundamentalmente.
• De nuevo, los triacilgliceroles se degradan por una
lipoproteínlipasa a ácidos grasos y monoacilglicerol para
ser incorporados a las células.
• El glicerol se transporta al hígado o al riñón.
• En las células de músculo y tejido adiposo se
resintetizan los triacilgliceroles y se almacenan.
• La composición de la grasa almacenada, es decir su
proporción relativa en mono, di o triacilgliceroles y el tipo
de ácido graso que contienen, depende del organismo.
• La transformación de las grasas de la dieta en las
Page
grasas características de cada organismo la realiza
el 117
ADIPOCITO
• La mayor parte de la célula está ocupada por un gran
depósito de triacilglicéridos.
Page 118
DEGRADACIÓN DE LÍPIDOS
• Se llama movilización al proceso de liberación de los
ácidos grasos de la grasa almacenada cuando se
necesita degradarla para producir ATP.
• La movilización de los ácidos grasos está regulada
por una cascada controlada por hormonas (adrenalina
y glucagón), semejante a la que regula el metabolismo
de carbohidratos.
• Los triacilgliceroles se hidrolizan a glicerol y ácidos
grasos por una triacilglicerol lipasa sensible a
hormonas.
• Una vez que se liberan los ácidos grasos en el tejido
adiposo, difunden a través de la membrana celular y
se transportan al hígado unidos a la albúmina.
Page 119
HÍGADO GRASO
• Una excesiva movilización de los ácidos grasos
puede llevar a la formación de un hígado graso, que
contienen una gran proporción de tejido graso no
funcional.
• El hígado graso también puede resultar de la
exposición a químicos que destruyen las células
hepáticas, las cuales son reemplazadas por tejido
graso.
• Una deficiencia de colina y metionina puede
también producir hígado graso, porque se produce
una deficiencia en la síntesis de fosfolípidos y por
tanto de lipoproteínas, afectándose así el transporte
de los lípidos desde el hígado.
Page 120
DEGRADACIÓN Y SÍNTESIS DE ÁCIDOS
GRASOS
• La degradación y la síntesis de los ácidos
grasos son
• procesos sencillos esencialmente uno el reverso
del otro.
• Los cuatro pasos que son opuestos en la
degradación y en la síntesis son:
–
–
–
–
Oxidación (reducción)
Hidratación (deshidratación)
Oxidación (reducción)
Ruptura de enlace (condensación)
• Se parte siempre de grupos acilo activados, por
Page 121
lo que ambos procesos comienzan con
DEGRADACIÓN Y SÍNTESIS DE
ÁCIDOS GRASOS
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