2024 Ficha 5 Biomoléculas -Lípidos PDF

Universidad Nacional de Tucumán Facultad de Medicina INTRODUCCIÓN A LA MEDICINA 2024 Unidad I Tema 1: Nivel Molecular: Biomoléculas. Lípidos Contenidistas: Dra. Silvina Aguirre Dra. Ana Carolina Muro  FICHA 5 NIVEL...

Universidad Nacional de Tucumán Facultad de Medicina INTRODUCCIÓN A LA MEDICINA 2024 Unidad I Tema 1: Nivel Molecular: Biomoléculas. Lípidos Contenidistas: Dra. Silvina Aguirre Dra. Ana Carolina Muro  FICHA 5 NIVEL MOLECULAR: BIOMOLÉCULAS. LÍPIDOS Te presentamos en este capítulo a los lípidos, biomoléculas ampliamente distribuidas tanto en animales como en vegetales. Comprenden un grupo heterogéneo de sustancias con la característica común de ser poco o nada solubles en agua y solubles en solventes orgánicos (como por ejemplo, el cloroformo, el éter, etc.). Esta propiedad se explica por la escasa polaridad de sus moléculas que hace poco probable que se disuelvan en solventes polares, pero si en solventes no polares*. Los lípidos no forman estructuras poliméricas macromoleculares como las de los polipéptidos, polisacáridos o los ácidos nucleicos y su masa no alcanza valores muy elevados. El estudio de estos tiene especial interés desde el punto de vista biológico debido a que: a) Son componentes esenciales de los seres vivos; constituyen parte fundamental de las membranas celulares. b) En animales, forman el principal material de reserva energética (grasas neutras). c) Desde el punto de vista nutritivo, los lípidos de alimentos son importantes fuentes de energía por su alto contenido calórico, vehiculizan vitaminas liposolubles y aportan compuestos indispensables, como los ácidos grasos esenciales, que el organismo no puede sintetizar. d) Numerosas sustancias de notable actividad fisiológica tienen naturaleza lipídica: hormonas, algunas vitaminas, ácidos biliares, etc. Clasificación Existen varios criterios para clasificar a los lípidos. Nosotros lo haremos de dos maneras. *Los compuestos tienden a disolverse bien en los solventes que tienen propiedades semejantes a las suyas. Este principio frecuentemente se conoce como "lo similar disuelve lo similar," lo que quiere decir que las moléculas polares suelen disolverse bien en los solventes polares y las moléculas no polares suelen disolverse en solventes no polares. 1 De acuerdo con la complejidad de su molécula se distinguen dos categorías de lípidos: simples y complejos (o compuestos). En la naturaleza, existen además otras sustancias que comparten las propiedades de solubilidad de los lípidos y se los relaciona con ellos sin ser netamente lípidos. Algunos autores llaman a este grupo de sustancias lípidos derivados. Lípidos simples: En este grupo se incluyen sólo a aquellos compuestos que son ésteres de ácidos grasos con un alcohol. Son lípidos simples los acilgliceroles y las ceras. Lípidos complejos: Incluyen un grupo de compuestos que contienen otras sustancias, además de un alcohol y ácidos grasos. Comprenden a los fosfolípidos, glicolípidos y lipoproteínas. Lípidos derivados: En este grupo se incluye a cualquier sustancia que no pueda ser clasificado precisamente como un lípido simple o complejo. Entre estas sustancias se consideran diversos compuestos, como esteroles, terpenos, vitaminas liposolubles. Otra forma de clasificar a los lípidos es según su estructura. Según ella, los lípidos se clasifican en: Lípidos saponificables: Contienen ácidos grasos. En presencia de NaOH o KOH dan jabones (las palabras latinas "sapo" o "saponis" significan jabón). En esta categoría se encuentran los acilgliceroles, lípidos complejos (fosfolípidos, esfingolípidos) y las ceras. Lípidos insaponificables: No contienen ácidos grasos, por ello no pueden formar jabones. Pertenecen a este grupo los terpenos, esteroides y eicosanoides. Como te habrás dado cuenta, en la molécula de casi todos los lípidos se encuentran ácidos grasos. Debido a la importancia que tienen estos compuestos en la constitución de los lípidos y en la determinación de sus propiedades es importante estudiarlos en primer término. El conocimiento de éstos permitirá comprender la naturaleza y función de la mayoría de los lípidos. 2  ÁCIDOS GRASOS Los ácidos grasos aislados de lípidos de origen animal son, en su gran mayoría, ácidos orgánicos monocarboxílicos y de cadena lineal. Es muy pequeña la cantidad de estos compuestos que están libres, encontrán- dose casi todos combinados, formando lípidos simples o complejos. También, en la naturaleza se hallan ácidos grasos cíclicos en lípidos de algunos microorganismos y semillas. En las ceras se han encontrado ácidos grasos de cadena ramificada. ¡Sigamos analizando su estructura! En general, los ácidos grasos de origen animal poseen un número par de átomos de carbono (de 4 a 26 carbonos), siendo los de 16 y 18 átomos de carbono los más abundantes. A su vez, pueden ser saturados (sólo contienen enlaces simples, estando todos los C saturados con H), de fórmula general o insaturados (poseen uno o más dobles enlaces entre carbonos de la cadena carbonada). Estos últimos, si presentan un sólo doble enlace se denominan monoinsaturados o monoetilénicos, mientras que cuando presentan más de una son poliinsaturados o polietilénicos. Cuando existe más de un doble enlace, éstos están separados entre sí por, al menos, un grupo o puente metileno , por lo que son dobles enlaces no conjugados*. Los dobles enlaces de casi todos los ácidos grasos insaturados están en la configuración cis. Los ácidos grasos trans se producen durante la fermentación en el rumen de los animales productores de leche y carne y también se forman durante la hidrogenación de aceites de pescado y vegetales. Alqueno conjugado. Los dobles Alqueno no conjugado. Los dobles enlaces están alternados con enla- enlaces están separados entre sí ces simples. por, al menos, un grupo........... *Alquenos conjugados: son aquellos en los que se alternan enlaces dobles y enlaces simples. Los que no siguen este patrón son alquenos no conjugados. 3 Se han aislado ácidos grasos con número impar de átomos de carbono pero con una frecuencia mucho menor con respecto a los de número par. Los ácidos grasos se sintetizan o se degradan en organismos animales por adición o separación, respectivamente, de unidades de 2 carbonos. Esto explica el predominio de ácidos grasos con número par de átomos de carbono. Nomenclatura Hay tres formas posibles de denominar los ácidos grasos: Según la nomenclatura sistemática (según reglas IUPAC) de los ácidos grasos, que ya estudiaste en el Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria (CVA), su nombre se conforma agregando el sufijo oico al del hidrocarburo del cual derivan, por ejemplo, hexanoico cuando la cadena está formada por 6 carbonos u octadecanoico cuando tiene 18 carbonos. Para los ácidos grasos insaturados, recordá que debe indicarse la posición de los dobles enlaces teniendo en cuenta que al carbono carboxílico le corresponde el número 1 y las demás posiciones se definen en referencia a éste (en el CVA estudiaste cómo se indica la posición de los dobles enlaces presentes en compuestos con cadenas carbonadas insaturadas). Es más frecuente el uso del nombre común o trivial, impuestos por la tradición, relacionados con la fuente de donde fueron aislados los ácidos grasos por primera vez. Por ejemplo, el ácido palmítico fue obtenido de aceite de palma, el ácido oleico del aceite de oliva. También existe una nomenclatura abreviada (o numérica), que algunos autores la llaman notación simplificada, la cual puede escribirse siguiendo tres sistemas diferentes: sistema “delta” (Δ) sistema “omega” (ω) sistema “n” Para designar un ácido graso según esta nomenclatura abreviada, los carbonos de la cadena deben numerarse, lo cual puede hacerse de dos maneras diferentes: 4  Como ya sabés, una es a partir del C de la función carboxilo, al cual se le asigna el número 1. La otra forma es utilizar letras griegas, llamándose α al carbono adyacente al carboxilo (C2), β al C3, γ al C4, y así sucesivamente. Independientemente del número de carbonos del ácido graso, al último carbono, correspondiente al grupo metilo terminal , se lo designa con la letra ω (omega), última letra del alfabeto griego. Para representar cada ácido graso mediante notación o nomenclatura abreviada, según el sistema delta, se escribe: el número de carbonos, seguido de dos puntos y otro número que indica cantidad de dobles enlaces existentes en la cadena. Por ejemplo, el ácido esteárico es 18:0, y esto indica que está formado por 18 carbonos (octadecanoico) pero sin dobles enlaces; el linolénico es 18:3, tiene 18 carbonos y tres dobles enlaces. En ácidos grasos insaturados, además del número de dobles enlaces, debe indicarse su posición, tomando como referencia al grupo carboxilo, a cuyo átomo de C se le asigna el número 1. Para ello se coloca, a continuación de la notación anterior, entre paréntesis, el o los números de los carbonos en los cuales comienza un doble enlace. Por ejemplo, el ácido oleico u octadecenoico es 18:1(9) ya que el doble enlace se encuentra entre C9 y C10; el ácido araquidónico o eicosatetraenoico es 20:4 (5,8,11,14) debido a que tiene los dobles enlaces entre C5 y C6, C8 y C9, C11 y C12 y entre C14 y C15. También se utiliza el símbolo Δ (delta mayúscula) en reemplazo de los paréntesis, seguido de los números que indican la posición de los dobles enlaces, los cuales algunos autores los colocan como superíndices. Así, el ácido linolénico se indica 18:3 Δ9,12,15 o 18:3 Δ. En esta nomenclatura se asume que los dobles enlaces están en configuración cis (la más habitual en los ácidos grasos naturales) y que están separados por un grupo metileno ( ) , a menos que se indique lo contrario. La nomenclatura abreviada de los ácidos grasos insaturados según sistema omega también indica la longitud de la cadena y el número de dobles enlaces, pero se señala la posición únicamente del primer doble enlace contando a partir del carbono ω, al cual se le asigna la posición 1. Recordemos que el carbono ω es el del extremo contrario al del C carboxílico. 5 Así, el ácido oleico será 18:1 ω9 (porque tiene el primer doble enlace entre los carbonos 9 y 10), el linoleico 18:2 ω6 (primer doble enlace entre los carbonos 6 y 7) y el linolénico 18:3 ω3 (primer doble enlace entre carbonos 3 y 4). Al igual que en el sistema delta, aquí también se asume que los dobles enlaces están en configuración cis y que están separados por un grupo metileno ( ), a menos que se indique lo contrario. Entonces, si consideramos que los dobles enlaces están separados por grupos metileno, conociendo el número de ellos y la posición del más próximo al carbono ω, se puede deducir la posición de los otros dobles enlaces. Veamos dos ejemplo para graficar esta nomenclatura: ÁCIDO LINOLEICO Nombre sistemático: Ácido 9,12-octadecadienoico 18 Ácido linoleico. Con números en rojo se indica la numeración de los átomos de C según el sistema ω. Con números azules se indica la numeración de los átomos de C según la nomenclatura sistemática y abreviada según sistema Δ. Ácido eicosapentaenoico. Con números en rojo se indica la numeración de los átomos de C según el sistema ω. Con números azules se indica la numeración de los átomos de C según la nomenclatura sistemática y abreviada según sistema Δ. 6 La nomenclatura omega es muy útil cuando se consideran los ácidos grasos desde el punto de vista biológico porque si se “ignora” la longitud de la cadena de los ácidos grasos, define familias de ácidos grasos (ω−3, ω−6, ω−9). Esta familias agrupan ácidos grasos que están sujetos a unos mismos procesos bioquímicos, en los que su estructura terminal no se ve alterada debido a que, en los seres vivos, las modificaciones metabólicas se producen a partir del extremo carboxilo. De esta manera, numerando desde el metilo terminal....... se mantiene la relación entre los ácidos grasos que pertenecen a una misma serie metabólica. En el área de la alimentación se destacan los ácidos grasos omega 3 que son ácidos grasos esenciales poliinsaturados, derivados del ácido linolénico, que se encuentran en alta proporción en los llamados pescados azules (como el salmón) y en algunas fuentes vegetales como las semillas de lino y de las nueces. Esta familia de ácidos tienen importantes beneficios sobre la salud. Por último, nos referiremos a la nomenclatura abreviada según el sistema n. La IUPAC recomendó sustituir la denominación "ω" por la "n". En este sistema, simplemente se siguen las mismas reglas que las del sistema omega, cambiando solamente la letra "ω" por "n". Por ejemplo, el ácido oleico es 18:1 n9. A continuación te presentamos dos tablas que resumen todo lo visto sobre nomenclatura: Ácidos grasos comunes en la naturaleza. Comparación de la nomenclatura abreviada según los sistemas Δ, ω y n de algunos ácidos insaturados, a modo de ejemplo. 7 Ácidos grasos comunes en la naturaleza. Ejemplos de ácidos grasos naturales designados con su nombre abreviado (sistema Δ), nombre sistemático y común. Para cada ejemplo, se incluye también su fórmula estructural y el punto (pto.) de fusión. 8 Como habrás visto, a los ácidos grasos se los puede nombrar de varias maneras. Es importante que sepás todas porque en el mundo de la medicina, según el área de que se trate, se usa predominantemente una u otra nomenclatura. Antes de avanzar, te proponemos que hagás dos ejercicios para que afiancés la nomenclatura de los ácidos grasos. ¿Cuál es la notación simplificada del ácido pamitoleico, según el sistema ω, si su notación en sistema Δ es 16:1 Δ9 ? ¿Cuál es la notación simplificada del ácido cervónico, según sistema Δ, si su notación en sistema ω es 22:6 ω3? Sugerencia: Te recomendamos que a partir de la información desarrollada sobre la nomenclatura y de los datos, realices la fórmula estructural, y a partir de ella escribás la notación abreviada que se solicita. Propiedades de los ácidos grasos Ahora, una vez conocida su estructura, podemos abordar las propie- dades tanto físicas como químicas de los ácidos grasos. Propiedades físicas Estas propiedades dependen, en general, de la longitud de la cadena y del grado de insaturación. Solubilidad: la solubilidad de los ácidos grasos se explica en función de su estructura. Recordá que están constituidos por un grupo polar (hidrofílico), representado por la función carboxilo, y un grupo no polar (hidrófobo), constituido por la cadena carbonada quien, en definitiva, determina el grado de solubilidad del ácido (a medida que la longitud de la cadena crece, disminuye la capacidad de disolverse en solventes polares, como el agua). Aquellos de más de seis átomos de carbono son prácticamente insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos, pues prevalece la larga cadena hidrófoba sobre el grupo carboxilo, hidrofílico. 9  Temperatura de fusión y ebullición: La temperatura de fusión aumenta con el largo de cadena. La influencia del tamaño de la cadena carbonada sobre el punto de fusión la podés constatar vos mismo analizando los valores de este parámetro indicados en la tabla de nomenclatura mostrada anteriormente (pág. 8). Esta variación hace que los ácidos grasos saturados de dos a ocho carbonos sean líquidos a 20 °C (temperatura ambiente*), mientras que los de mayor número de carbonos son sólidos a esta misma temperatura. A su vez la presencia de un doble enlace disminuye la temperatura de fusión, que desciende aún más al aumentar el número de dobles ligaduras en la cadena (compará los puntos de fusión de los ácidos estéarico, oleico, linoleico y linolénico, todos de 18 carbonos), siendo, por ejemplo, el ácido esteárico sólido a 20 °C, mientra que el oleico es líquido. La temperatura de ebullición de ácidos grasos también depende del número de carbonos de su cadena, aumentando con la longitud de ésta. Isomería geométrica: Los ácidos grasos saturados adoptan diferentes disposiciones espaciales, pues los enlaces simples entre carbonos permiten libre rotación. Sin embargo, la presencia de los hidrógenos unidos a los átomos de carbono de la cadena hace más estable (de menor energía libre) la conformación lineal extendida, formando un zigzag, con un ángulo de 109°, entre dos enlaces sucesivos. En cambio, los ácidos grasos insaturados poseen una estructura más rígida, porque el doble enlace fija los dos carbonos y no les permite rotar, creando la posibilidad de la isomería geométrica. De acuerdo con la posición de los sustituyentes según el plano determinado por el doble enlace, se tendrán isómeros cis o trans (en bibliografía más actualizada sobre el tema los esncontrarás como Z y E respectivamente. Recordá los conceptos de isomería geométrica vista en el CVA. Casi la totalidad de ácidos grasos insaturados naturales se presenta como isómeros cis. Esta configuración produce una acodadura (doblamiento) en cada enlace etilénico, y esto hace que la cadena adopte diversas disposiciones, por ejemplo en U. *Temperatura ambiente: En el área de la química, la temperatura ambiente se suele definir como el rango de temperatura entre 15 y 25 °C. 10 La forma trans presenta estructura extendida, semejante a la de cadenas saturadas. Las formas cis son más inestables que las trans y pueden convertirse en éstas por acción de diversos agentes, entre ellos el calor. La sola diferencia en la disposición de los sustituyentes en el doble enlace hace que las propiedades de las formas cis y trans de un determinado ácido graso sean diferentes. Por ejemplo, el ácido oleico (18:1 Δ9 cis) se transforma en ácido elaídico (18:1 Δ 9 trans), y sus propiedades son distintas. (a) (b) (c) Disposición de la cadena de carbonos de ácidos grasos. (a) Ácido graso saturado (esteárico). (b) Ácido graso monoetilénico configuración cis (oleico). (c) Ácido graso monoetilénico configuración trans (elaídico). Disposición de la cadena de carbonos de ácidos trietilénico. Configuración cis del ácido linolénico. Si bien los productos naturales tienen gran predominio de ácidos grasos cis, siempre se encuentra siempre una pequeña proporción de isómeros trans. Por ejemplo, la grasa de la leche contiene de 4 a 8 % de ese tipo de ácidos grasos. En cambio, en grasas sometidas a hidrogenación, como en la elaboración de margarinas, se alcanzan cantidades significativamente mayores. Propiedades químicas Estas propiedades pueden derivar de la presencia del grupo carboxilo o estar relacionadas a la cadena de hidrocarburos. 11 Propiedades dependientes del grupo carboxilo Carácter ácido: El grupo carboxilo es responsable del carácter ácido (recordá que se define ácido a la sustancia que, en medio acuoso, es capaz de liberar protones), y al igual que la solubilidad, cuando aumenta el número de carbonos de la cadena carbonada del ácido graso disminuye el carácter ácido. Ecuación de disociación de un ácido graso. R representa + la cadena carbonada de un ácido graso. Formación de sales (jabones): Cuando un ácido graso reacciona con una base se forma una sal: Ácido mirístico Miristato de sodio Las sales se designan agregando al nombre del ácido graso el sufijo "ato" y el metal correspondiente (ejemplo estearato de potasio). Estas sales de ácidos grasos se llaman jabones dentro de los cuales se destacan los derivados de metales alcalinos (Na, K, etc.) que son solubles en agua y actúan como emulsionantes o detergentes. Las sales formadas con elementos del Grupo II de la Tabla Periódica (Ca, Mg, Ba) o algún otro metal pesado, son insolubles en agua y muy poco en solventes orgánicos. Por esta razón las llamadas aguas “duras” (ricas en Ca o Mg) "cortan" el jabón, ya que las sales de Mg o de Ca precipitan y no forman espuma sino grumos. Veamos la acción emulsionante de los jabones solubles: Primero veamos qué es una emulsión. Es una mezcla heterogénea de dos líquidos no miscibles (no solubles) entre sí, estando uno disperso en pequeñas gotitas en el seno del otro. 12  Si en un recipiente colocamos aceite y agua ambos líquidos se mantienen separados; el aceite menos denso se dispone en una capa encima del agua. Si agitamos, el aceite se divide en pequeñas gotitas formando una emulsión inestable; al cabo de un corto tiempo, esas gotitas se reúnen y se reconstituyen las dos capas iniciales aceite y agua. Si antes de agitar se agrega un jabón soluble, por ejemplo palmitato de sodio, se logra una emulsión estable, es decir, el aceite de mantiene disperso en finas gotitas en el seno del agua. Esto se debe a la formación de unos aglomerados de moléculas que reciben el nombre de "micelas". Las moléculas de jabón poseen la cadena carbonada........................francamente apolar e hidrófoba (soluble en aceite e insoluble en agua), y el grupo , ionizado en y , netamente polar, hidrófilo (soluble en agua). Los iones de jabón se orientan en la superficie de separación entre gotitas de aceite y agua, con el grupo alquílico dirigido hacia el aceite y los iones carboxilato hacia el agua. Las gotitas, todas con carga negativa, se repelen mutuamente, lo cual ayuda a mantenerlas en emulsión. La superficie de las gotitas, cubiertas por los grupos , atraen moléculas de agua, importante factor que estabiliza la emulsión. Efecto emulsionante de Agua Agua - Cabeza jabones solubles. Los ácidos polar grasos se distribuyen rodean- do la grasa, formando una Grasa aglomeración molecular de Aceite Cadena ácidos grasos y la materia apolar grasa, denominada micela. Agua Ácido graso Las moléculas de agua (polares) se distribuyen Agua rodeando la micela. Mirá estos dos videos que te permitirán afianzar estos conceptos: ¿Por qué el jabón ¿Cómo quita la suciedad remueve la grasa? el jabón ? 13  Formación de ésteres: Los ácidos grasos, por reacción con alcoholes forman ésteres. Veamos un ejemplo: Ácido esteárico Etanol Estearato de etilo Es muy importante que recordés la nomenclatura de los ésteres vista en el CVA. Entonces, ¿qué éster se formará si se hace reaccionar al ácido palmítico con metanol? Propiedades dependientes de la cadena carbonada No solamente el grupo carboxilo define las propiedades químicas de los lípidos, sino que hay otras que son dependientes de la cadena carbonada. Ellas son: Oxidación: Los ácidos grasos no saturados se oxidan más fácilmente. Por ejemplo, el oxígeno atmosférico puede oxidar al ácido oleico a la altura del doble enlace formando peróxidos. Estos peróxidos son susceptibles a seguir oxidándose y termina produciéndose la ruptura de la cadena carbonada del ácido graso en el sitio donde se encontraba el doble enlace. Se generan así diferentes compuestos (ácidos dicarboxílicos y monocarboxílicos de cadena corta, aldehídos, etc.) responsables del olor y sabor rancio típicos de las grasas oxidadas. Ácido oleico Peróxido Halogenación: Los dobles enlaces adicionan* fácilmente halógenos (F, Cl, Br, I). *Adición: Las reacciones de adición ocurren cuando a una molécula que tiene un enlace doble o triple se incorporan dos átomos o grupos atómicos que convierten a estas moléculas en saturadas o por lo menos más saturadas que la molécula original. 14  Hidrogenación: En la naturaleza son más abundantes los ácidos grasos no saturados (o insaturados), en cambio, en la industria toman más relevancia los ácidos grasos saturados. Para obtener éstos a partir de los primeros se utiliza el proceso de hidrogenación en presencia de catalizadores* (Pt, Ni, Pd, etc.). Los hidrógenos se adicionan a los carbonos del doble enlace y éste desaparece. Ni Ácido oleico (líquido a 20 °C) Ácido esteárico (sólido a 20 °C) En muchas ocasiones se necesita conocer el grado de insaturación de los ácidos grasos constituyentes de un material biológico. Generalmente, para obtener esta información, se emplea yodo, aprovechando la propiedad de halogenación. En condiciones controladas, la masa del halógeno consumida por una cantidad determinada de sustancia es proporcional al número de dobles enlaces existentes. Se define como número de yodo o índice de yodo la cantidad de este halógeno, expresada en gramos, necesaria para halogenar 100 g de un material lipídico. Este parámetro, entonces, define el grado de insaturación de un compuesto orgánico que contiene enlaces dobles o triples. Ácidos grasos esenciales Como verás más adelante en otra asignatura, los animales (entre ellos el ser humano) producen ácidos grasos a partir de fragmentos de dos carbonos (Acetil-CoA). Sin embargo, existen algunos ácidos grasos, funcionalmente importantes, que no pueden ser sintetizados por el organismo y deben ser provistos con la dieta; estos son los llamados ácidos grasos esenciales o indispensables. Estos son el linoleico, el linolénico y el araquidónico, todos polietilénicos o poliinsaturados, como ya habíamos mencionado. Más adelante en la carrera verás las funciones de estos ácidos grasos en el organismo. *Catalizador: Sustancia que se puede añadir para aumentar la velocidad de una reacción sin ser consumida en el proceso. Los catalizadores aceleran una reacción al disminuir la energía de activación o al cambiar el mecanismo de reacción. 15  LÍPIDOS SIMPLES Como dijimos al principio de esta ficha, la categoría de lípidos simples incluye sólo a aquellos compuestos que son ésteres de ácidos grasos y un alcohol. Son lípidos simples los acilgliceroles y las ceras. ACILGLICEROLES También llamados acilglicéridos, son ésteres constituidos por el alcohol 1,2,3-propanotriol (también llamado glicerol o glicerina) y ácidos grasos (tanto saturados como insaturados), y se forman mediante una reacción de condensación denominada esterificación. El glicerol tiene tres funciones alcohólicas, una en cada uno de sus carbonos, los cuales se designan con números arábigos o también con letras del alfabeto griego. Los carbonos Glicerol primarios 1 y 3 son también denominados como α y α' , y el carbono 2 como β. Una molécula de glicerol puede reaccionar con hasta tres moléculas de ácidos grasos. Según el número de funciones alcohólicas esterificadas por ácidos grasos se obtienen monoacilgliceroles (monoacilglicéridos), diacilgliceroles (diacilglicéridos) o triacilgliceroles (triacilglicéridos). Los triacilgliceroles son comúnmente llamados grasas neutras. A continuación se muestran todos los tipos de acilgliceroles posibles: 1-monoacilglicerol 2-monoacilglicerol 1,2-diacilglicerol 1,3-diacilglicerol.................: cadenas carbonadas de ácidos grasos. Triacilglicerol 16 Si los ácidos grasos componentes son iguales, los di- y triacilgliceroles se denominan homoacilgliceroles (o simples) y si son diferentes, se designan heteroacilgliceroles (o mixtos). Nomenclatura de los acilgliceroles El nombre de estos, se forma con el nombre de los ácidos grasos constituyentes, reemplazado la terminación del ácido por el sufijo oil, y se numeran según el orden de su ubicación en la molécula. Al final se agrega la palabra glicerol. Para los homotriacilgliceroles se usan también nombres triviales, como tripalmitina, triestearina, trioleína, etc. Veamos algunos ejemplos de homoacilgliceroles y de heteroacilgliceroles: Triestearoilglicerol o Triestearina 1-estearoil-2-oleil-3-linoleilglicerol (homotriacilglicerol) (heterotriacilglicerol) Estereoisomería En el 1-monoacilglicerol, el carbono 2 es asimétrico o quiral, por lo que el compuesto tiene dos estereoisómeros D y L tal cual lo vimos con otras biomoléculas. ¿Te acordas cuáles eran? En estas biomoléculas, de acuerdo con la convención adoptada para gliceraldehído, la forma D se presenta con el -OH del carbono 2 hacia la derecha y la forma L, con dicho -OH hacia la izquierda. El C en rojo es asimétrico. D-monoacilglicerol L-monoacilglicerol 17 Si analizamos las estructuras de los 1,2 diacilgliceroles y de los di- y triacilgliceroles que presentan los carbonos 1 y 3 esterificados con restos acilos diferentes; en todos ellos el carbono 2 es también asimétrico. Es importante saber que todos los componentes lipídicos naturales pertenecen a la serie L. Propiedades de los acilgliceroles Propiedades físicas Entre las propiedades físicas de los acilgliceroles mencionaremos las siguientes: : Solubilidad: Los triacilgliceroles son prácticamente insolubles en agua, solubles en solventes apolares como el cloroformo, éter, etc., sustancias utilizadas para su extracción de los tejidos. Los mono y los diacilgliceroles, moléculas polares gracias a sus grupos hidroxilos libres, tienen poder emulsionante. Temperatura de fusión: La temperatura de fusión de estos compuestos depende de los ácidos grasos que lo componen. Los acigliceroles que poseen ácidos grasos saturados de cadena larga funden a mayor temperatura; en cambio, cuando los ácidos grasos son saturados de cadena corta o no saturados, la temperatura de fusión disminuye. Un ejemplo de esta variación es que la temperatura de fusión de la triesterina es de 71 °C, mientras que la trioleína funde a -17 °C. Entonces, los heteroacilgliceroles con ácidos grasos insaturados son líquidos a temperatura ambiente o sólidos de baja temperatura de fusión, según la proporción de ácidos grasos etilénicos existentes en su molécula. El predominio de ácidos grasos insaturados o saturados de cadena corta es responsable del estado líquido de una grasa natural a temperatura ambiente. Los aceites vegetales contienen triacilgliceroles ricos en ácidos grasos insaturados de cadena larga lo que determina su estado líquido. 18 Propiedades químicas Estas propiedades dependen principalmente de las funciones éster y de las cadenas carbonadas de sus ácidos grasos. Entre ellas, veremos las siguientes: Hidrólisis: Por el calentamiento con agua en medio ácido, los acilgliceroles sufren hidrólisis, con obtención de glicerol y ácidos grasos. Tripalmitina Glicerol Ácido palmítico Tripalmitoilglicerol Saponificación: Los acilgliceroles también se escinden fácilmente cuando se calientan en presencia de bases fuertes (KOH, NaOH) dando glicerol y las sales correspondientes que, recordá lo que vimos sobre ácidos grasos, este tipo de sales se llaman "jabones", y este proceso recibe el nombre de saponificación. Triestearina Glicerol Estearato de potasio Triestearoilglicerol Es importante diferenciar lo siguiente: la reacción de saponificación es la reacción de ruptura de un triglicérido. En cambio, la reacción entre glicerol y ácidos grasos para producir acil gliceroles es una esterificación. Cabe aclarar, que junto a los triacilgliceroles, entre las grasas suelen existir sustancias carentes de funciones éster, como hidrocarburos, esteroles libres, pigmentos, etc., que en conjunto forman la fracción insaponificable. Después de la saponificación, los compuestos con función éster (acilgliceroles) se convierten en glicerol y jabones, ambos solubles en agua e insolubles en éter, a diferencia de la grasa original. La fracción insaponificable sigue siendo soluble en éter e insoluble en agua, característica que permite usar este proceso para su separación. 19  Recordá... Los jabones son sales de ácidos grasos y metales alcalinos. Hidrogenación: En la industria se obtienen grasas sólidas por hidrogenación de aceites en presencia de níquel como catalizador. Este proceso se usa para elaborar margarinas. La hidrogenación de ácidos grasos insaturados de acilgliceroles del aceite, en realidad es sólo parcial, hasta obtener un sólido de consistencia similar a la de manteca de leche. Si la hidrogenación fuese total, se obtendrían grasas muy duras, lo cual dificultaría su uso doméstico. El proceso de hidrogenación produce además isomerización de las cadenas cis de ácidos grasos insaturados remanentes, convirtiéndose parte de ellos en los isómeros trans. La composición de margarinas es distinta de la de manteca, ya que esta última debe su consistencia a sus acilgliceroles con ácidos grasos de cadena corta (butírico, caproico, etc.). Además, la manteca contiene vitaminas. En cambio, las margarinas poseen acilgliceroles con ácidos grasos de cadena larga parcialmente hidrogenados y carecen de vitaminas.......... A continuación, a modo de ejemplo, se muestra la reacción de hidrogenación total de la trioleína: Trioleína Triestearina (líquida a 20 °C) (sólida a 20 °C) 20 Las grasas en la alimentación Primero recordemos que, como vimos en la descripción de los ácidos grasos, si bien nuestro organismo puede sintetizar ácidos grasos a partir de un compuesto llamado Acetil-CoA, algunos ácidos grasos son esenciales o indispensables ya que no pueden ser producidos por el organismo y, por lo tanto, deben ser provistos con la dieta. Estos son el linoleico, el linolénico y el araquidónico. Los lípidos poseen un valor calórico muy superior al de otros componentes de la dieta. Tal es así que, 1 gramo de grasa proveé 9,3 kcal, mientras que la misma cantidad de glúcidos o de proteínas genera sólo 4,1 kcal. Todos los animales poseen grasas neutras (triacilgliceroles) como reserva. Esta reserva es más importante que la de carbohidratos, pues éstos, en caso de ayuno se agotan rápidamente. Los triacilgliceroles constituyen una forma eficiente y concentrada de almacenar energía. Esto se debe a que, como casi todos los carbonos constituyentes de las grasas están relativamente menos oxidados que los de hidratos de carbono, su oxidación hasta y rinde más desde el punto de vista de la producción de energía. Por otra parte, debido a su carácter hidrofóbico, las grasas prácticamente no retienen agua asociada a diferencia del otro material de reserva, el glucógeno, que posee un cierto grado de hidratación. En consecuencia, con las grasas se puede almacenar mayor cantidad de energía en menos peso. La composición química de la grasa varía, aún en el mismo organismo, según su localización. En general, grasas con funciones de sostén son semisólidas, con predominio de ácidos grasos saturados de cadena larga, por ejemplo la grasa perirrenal (alrededor de los riñones). Las grasas de reserva, rápidamente utilizables para atender demandas energéticas del organismo, son casi líquidas a temperatura corporal. La composición de la grasa de reserva, en cierta medida, es influenciada por la composición de grasa de la dieta. 21 En la grasa de depósito de especies animales, el ácido graso predominante es el oleico. En aceites vegetales también el oleico es abundante, pero en algunos de estos aceites existe elevado porcentaje de ácidos grasos polietilénico. Por ejemplo, el aceite de maíz contiene casi un 42 % de ácido linolénico. También son ricos en ácidos grasos poliinsaturados los aceites de uva, girasol y maní. El aceite de oliva es relativamente pobre en esos ácidos grasos esenciales. En grasas de varias especies de peces se encuentran ácidos grasos poliinsaturados de 20 y 22 átomos de carbono. CERAS Las ceras son ésteres de alcoholes monovalentes de cadena larga y ácidos grasos superiores. Por ejemplo, el principal componente de la cera de abejas es la miricina (palmitato de miricilo), éster del ácido palmítico con el alcohol mirícico (o melísico), un alcohol de 30 átomos de carbonos ( ). Las ceras son sólidas a temperatura ambiente e insolubles en agua. Generalmente cumplen funciones de protección y lubricación. Contribuyen a lubricar la piel e impermeabilizar pelos y uñas. Las abejas la utilizan para construir sus colmenas, y en los vegetales se encuentran recubriendo hojas y frutos. Fórmula estructural de la miricina. En rojo la parte proveniente del ácido carboxílico (ácido palmítico) y en azul la parte derivada del alcohol (alcohol mirícico). 22  LÍPIDOS COMPLEJOS Como vimos al principio, en la clasificación de los lípidos, esta clase de compuestos se caracterizan porque, además de alcohol y ácidos grasos, presentes en los lípidos simples, poseen otro tipo de componente. Se los divide en fosfolípidos y glicolípidos, con ácido fosfórico y glúcidos respectivamente. También se incluye entre los lípidos complejos a las lipoproteínas. FOSFOLÍPIDOS Estos lípidos complejos poseen ácido fosfórico en enlace éster. Son muchos los tejidos ricos en fosfolípidos; en cerebro, por ejemplo, representan hasta 30 % de su peso seco, mientras que en otros tejidos, como tejido muscular, sólo el 2 % de su peso corresponde a fosfolípidos. En la constitución de los fosfolípidos participan un alcohol, ácidos grasos y el ácido fosfórico. Se los subdivide a su vez en glicerofosfolípidos (cuando el alcohol es glicerol) y esfingofosfolípidos (cuando es esfingosina). Glicerofosfolípidos También llamados fosfoglicéridos, son los fosfolípidos más abundantes. Se encuentran predominantemente en las membranas celulares donde cumplen la función de ser el soporte estructural de las mismas. Existen cantidades muy pequeñas en las grasas de depósito. También son fuente de numerosos compuestos fisiológicamente activos, ya que comúnmente poseen araquidonato en la posición C2, ácido graso que puede ser liberado cuando se lo requiere para la síntesis de eicosanoides (moléculas que 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). Uno de los glicerofosfolípidos (fosfatidilinositol- 4,5-bifosfato) participa en sistemas de transmisión de señales en el interior celular y como dispositivo de anclaje para las proteínas en la membrana. 23 Derivan de los ácidos fosfatídicos, compuestos formados por una molécula de glicerol con dos de sus hidroxilos esterificados por ácidos grasos y el tercero, por ácido fosfórico. El carbono 2 del resto de glicerol es asimétrico, por lo tanto, existen estereoisómeros, pero en la naturaleza predomina la configuración L. Se habla de ácidos fosfatídicos en plural porque, según los ácidos grasos unidos al glicerol, se originan diferentes compuestos. Estructura del ácido fosfatídico. El hidroxilo del carbono 3 está esterificado con el ácido fosfórico el cual, en general, a pH fisiológico se encuentra ionizado en forma de fosfato. R y R' representan las cadenas carbonadas de ácidos grasos. Generalmente uno de los grupos -OH libres en el resto fosfato es esterificado por otro componente (un alcohol), y de acuerdo con la naturaleza de éste, resultan los distintos glicerofosfolípidos, que se nombran según el alcohol que se trate. Cuando este componente es la colina, un aminoalcohol, se tiene fosfatidilcolina o lecitina. En caso de que el aminoalcohol fuese la etanolamina, se obtiene la fosfatidiletanolamina o cefalina. Si el componente que esterifica al -OH del resto fosfato es el aminoácido serina, se trata de la fosfatidilserina; si es el polialcohol cíclico inositol, se forma fosfatidilinositol. Todos estos compuestos cumplen funciones fisiológicas fundamentales en el organismo, que las verás más adelante. Para resumir, en la siguiente tabla se muestra la estructura de los principales alcoholes que esterifican al grupo -OH del resto fosfato de los ácidos fosfatídicos, y el nombre del glicerofosfolípido que se genera: 24  Alcoholes presentes en los glicerofosfolípidos. Cada glicerofosfolípido derivado se denomina según el alcohol unido al grupo fosfato por unión ester, con el prefijo fosfatidil. A continuación, se muestra la estructura de la fosfatidilcolina, como ejemplo de un glicerofosfolípido. Es importante reconocer en la molécula al enlace fosfodiéster*, enlace que verás en el tema de ácidos nucleicos. Estructura de la fosfatidilcolina. Se muestran los diferentes componentes de la lecitina. ácidos grasos glicerol fosfato colina enlace fosfodiéster *Enlace fosfodiéster: Es un enlace covalente que une dos moléculas por esterificación de dos de los tres grupos hidroxilo del ácido fosfórico. La unión de dos moléculas se realiza mediante "puentes" de grupo fosfato. 25 Propiedades de los glicerofosfolípidos Los glicerofosfolípidos presentan gran diversidad en su composición en ácidos grasos. Por ejemplo, una fosfatidilcolina con ácidos palmítico y esteárico es distinta de otra con mirístico y oleico. Por eso se habla en plural de fosfatidilcolinas, fosfatidiletanolaminas, fosfatidilserinas, etc. La molécula de glicerofosfolípidos presenta una zona o cabeza polar (hidrofílica), que comprende el grupo -OH acídico libre del grupo fosfato y el nitrógeno básico de los aminoalcoholes. Las dos "colas" correspondientes a las cadenas carbonadas de los ácidos grasos son apolares (hidrofóbicas). Es decir, se trata de compuestos anfipáticos o anfifílicos. La acentuada polaridad de los glicerofosfolípidos es una característica importante porque, junto con su tamaño y forma, tiene papel muy significativo en la constitución de membranas celulares. Incluidos en la doble capa lipídica que forma la estructura básica de membranas, se disponen con su cabeza polar dirigida hacia el medio acuoso, ya sea del exterior o del citosol, mientras que las cadenas apolares de restos acilos se orientan hacia el centro de la membrana. (c) Disposición de los fosfolípidos en una porción de membrana celular (b) Forma simplificada de dibujar un fosfolípido (a) Estructura química de un fosfolípido Representación de un glicerofosfolípido y su ubicación en la membrana celular. Las cabezas polares se disponen hacia el medio acuoso (exterior o del citosol), mientras que las cadenas apolares de restos acilos se orientan hacia el centro de la membrana. 26 Fosfatidilinositol y otros fosfoglicéridos, en adición a su papel como componentes estructurales de membranas celulares, también actúan como reserva de ácido araquidónico utilizado para la síntesis de eicosanoides (prostaglandinas, leucotrienos y tromboxanos), compuestos con un papel fisiológico muy importante. El fosfatidilinositol, además, se une a proteínas y sirve como "ancla" que ayuda a fijarlas a la superficie externa de membrana plasmática. Esfingofosfolípidos Entre los esfingofosfolípidos destacaremos a la esfingomielina, constituida por: a) un aminoalcohol llamado esfingol o esfingosina, b) un ácido graso, c) ácido fosfórico y d) colina. a) Esfingosina tiene 18 átomos de carbono. En C1 posee una función alcohol; en C2, una función amina; en C3, un alcohol secundario y entre C4 y C5, un doble enlace. El resto es cadena hidrocarbonada saturada. 18 5 4 3 2 1 Esfingosina. En rojo se indica la numeración de los carbonos b) A diferencia de los compuestos hasta aquí considerados, en los cuales los ácidos grasos están unidos por funciones éster, en los esfingolípidos, el ácido graso se une a la amina del C2 de la esfingosina, generando una función amida. Esta estructura básica, formada por esfingosina y ácido graso en unión amídica, se denomina ceramida y constituye la unidad estructural fundamental común de todos los esfingolípidos. 27 Esfingosina Ácido graso Estructura de la ceramida. Se representan los distintos Esfingol componentes de la ceramida. Con fondo fondo rosa se encuentra el esfingol y con fondo celeste el ácido graso, unido por enlace amida al átomo de N del esfingol. A tener en cuenta: Muchas estructuras mostradas son, Ácido graso como está indicado, “representaciones esquemáticas”, utilizadas para simplificar las fórmulas desarrolladas de los Representación compuestos. En este tipo de estructuras no se muestran esquemática de algunos detalles y sirven simplemente para reconocer los ceramida principales componentes de una molécula. Fijate que, por ejemplo, aquí no está representado el grupo carboxilo del ácido graso; y en el enlace amida sólo se muestra al N de la esfingosina; indicándose que el ácido graso está unido a éste átomo. c) El ácido fosfórico esterifica el -OH del C1 de esfingosina. d) La colina se une al fosfato como en la fosfatidilcolina. Esfingosina Ácido graso Fosfato Colina Estructura de la esfingomielina. Se representan los componentes de la esfingomielina. Con fondo rosa se encuentra la esfingosina; con fondo celeste el ácido graso; con fondo verde se encuentra el grupo fosfato y con fondo naranja a la colina. 28 La esfingomielina es un importante componente de membranas en el tejido nervioso, especialmente en las vainas de mielina. Tiene, como los glicerofofolípidos, una cabeza polar (fosfato y colina) y dos "colas" o ramas no polares (cadenas hidrocarbonadas de ácido graso y esfingol). Grupo fosfato Representación esquemática de esfingomielina. El grupo fosfato y la colina constituyen la cabeza polar de la molécula, mientras que las cadenas Colina hidrocarbonadas del ácido graso y del esfingol constituyen las "colas" no polares. Cabeza polar Ácido Esfingol graso Colas no polares GLICOLÍPIDOS Poseen carbohidratos en su molécula en lugar de fosfato. Los más abundantes en animales superiores son glicoesfingolípidos, de los cuales se considerarán a los cerebrósidos, globósidos y gangliósidos. Todos ellos son compuestos anfipáticos, integrantes de membranas celulares. A continuación, vamos a desarrollar la estructura y las principales funciones de cada uno de los glicoesfingolípidos mencionados. Es imporante que vayas haciendo una comparación entre ellos. Esto te permitirá ir ordenando la información. 29 Cerebrósidos Los cerebrosidos son compuestos neutros, formados por ceramida (esfingosina y ácido graso) y un monosacárido unido por enlace glicosídico tipo β al C1- del esfingol. Frecuentemente el glúcido es la galactosa por lo que se obtiene un "galactocerebrósido". Los ácidos grasos más comunes son el lignocérico y el hidroxilignocérico o cerebrónico, ambos de 24 carbonos. El cerebrósido Esfingol con ácido lignocérico recibe el nombre de querasina, mientras que el que tiene ácido cerebrónico se llama frenosina o cerebrona. Ácido graso (24 C) Si el monosacárido unido a la ceramida es la glucosa, se trata de "glucocerebrósido", Representación esquemática de un glicolípido que se encuentra en muy pequeña cerebrósido proporción en los seres vivos. Los galactocerebrósidos abundan en sustancia blanca de cerebro y en vainas de mielina, mientras que los glucocerebrosidos se los ha encontrado, en reducidas cantidades, en membranas plasmáticas de otros tejidos. Globósidos Otros glicoesfingolípido son los globósidos. En ellos la porción glucídica es más compleja (di, tri y tetrasacáridos en lugar de monosacáridos), la cual, además de poseer D-glucosa o D-galactosa, contiene N- acetilgalactosamina. N-acetilgalactosamina. Derivado del aminoazúcar galactosamina, la cual se acetila mediante enlace amida. Los globósidos forman parte de la bicapa lipídica de la membrana celular de algunos tipos de células, con su parte glucídica orientada hacia el exterior de la membrana plasmática. Estos compuestos están implicados en diversas funciones de reconocimiento en la superficie de la membrana. 30 Gangliósidos Los gangliósidos son otro grupo importante de glicoesfingolípidos con estructura básica similar a la de los cerebrósidos, pero la porción glucídica es de mayor complejidad, ya que unido a la ceramida poseen un oligosacárido ramificado compuesto por varias hexosas y 1 a 3 restos de ácido N-acetilneuramínico* (ácido siálico). Galactosa Galactosa Glucosa N-acetilgalac- tosamina Ácido siálico Ácido Esfingol Representación esquemática graso de un gangliósido Se han reconocido muchos tipos de gangliósidos que difieren en el número de restos de hexosas y ácidos siálicos, así como en la posición relativa de estos restos. En casi todos los gangliósidos, el primer resto de hexosa del oligosacárido unido a la ceramida es la glucosa. A continuación suelen disponerse galactosa, N-acetilgalactosamina y otra glucosa o galactosa, todas unidas por enlaces β glicosídicos. Los gangliósidos se concentran en la superficie exterior de las células. No son sólo un componente estructural más de membranas celulares, sino que también ejercen el papel de "marcadores". Por ejemplo, en la etapa previa a la acción patógena de toxinas proteicas bacterianas como las del cólera, tétanos, botulismo y difteria, estas toxinas se unen selectivamente a gangliósidos de superficies celulares. Los gangliósidos de la superficie celular sirven también como sitio específico de fijación (actúan como receptores) para moléculas con funciones fisiológicas importantes, como el interferón, poderoso agente antiviral. *Ácido N-acetilneuramínico: derivado aminoazúcar ácido. Éste y sus 31 derivados se nombran como ácidos siálicos. Si revisamos la estructura de los lípidos complejos, vemos que los esfingofosfolípidos, los gangliósidos, los cerebrósidos y los globósidos tienen en común que uno de sus constituyentes es el alcohol esfingosina unido mediante enlace amida a un ácido graso, es decir que todos tienen ceramida. Por eso, alguna bibliografía engloba a todos estos lípidos dentro de la categoría de esfingolípidos. Estos compuestos se caracterizan por tener una "cabeza" polar y dos "colas" apolares. Entonces... Los esfingolípidos están constituidos por una molécula de esfingosina, un ácido graso y una cabeza polar. Todos ellos derivan de la ceramida pero difieren en los componentes que conforman la cabeza polar. La siguiente figura resume los lípidos que podemos encontrar en las membranas plasmáticas, gracias a su propiedad de ser compuestos anfipáticos. En la imagen se puede observar la semejanza estructural entre los glicerofosfolípidos y los esfingolípidos, así como su carácter anfipático. En los fosfolípidos, la cabeza polar está constituida por un grupo fosfato unido por enlace fosfodiéster al alcohol (glicerol o esfingosina) y a otro compuesto (por ejemplo, colina). Los glicoesfingolípidos tienen una unión glicosídica directa entre el azúcar (que constituye la cabeza polar) y la esfingosina. También aparece representado el colesterol, un importante componente de las membranas celulares en eucariotas. Lípidos de membrana. Todos los lípidos presentes en las membranas celulares son compuestos anfipáticos. 32 LIPOPROTEÍNAS Tal como su nombre lo indica son producto de la asociación de los lípidos con proteínas. Hay varios tipos de lipoproteínas y cada una tiene una función específica en el organismo. Los lípidos que llegan al torrente circulatorio son vehiculizados en el medio acuoso del plasma sanguíneo gracias a su asociación a proteínas. La cantidad y tipo de lípidos que forman estas agrupaciones moleculares varían según la clase de lipoproteínas. En el complejo formado, los lípidos hidrófobos (triacilgliceroles y colesterol esterificado) se ubican en el interior de la lipoproteína (núcleo apolar) y los grupos polares de proteínas (llamadas apoproteínas), de lípidos complejos y colesterol libre se disponen en la superficie (envoltura polar). También, entre los componentes de membranas de las mitocondrias, microsomas, vainas mielínicas, etc. se encuentran lipoproteínas insertas en las mismas. Más adelante en la carrera verás en profundidad a las lipoproteínas y la función específica que cumple cada una de ellas en el organismo. Núcleo apolar Colesterol esterificado Triglicérido Colesterol libre Envoltura polar Fosfolípido Apoproteína Estructura de una lipoproteína. Se observa la disposición de los componentes lipídicos y de las proteínas. 33  LÍPIDOS DERIVADOS Recordemos que en este grupo de compuestos se incluye a cualquier sustancia que no pueda ser clasificada precisamente como un lípido simple o complejo. Incluye diversos compuestos, como esteroles, terpenos y vitaminas liposolubles. ESTEROLES Son derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno, molécula formada por el perhidrofenantreno, derivado saturado del fenantreno, condensado con un anillo pentagonal ciclopentano. Fenantreno Perhidrofenantreno Los anillos del ciclopentanoperhidrofenantreno se designan con letras y los carbonos se enumeran según indica la siguiente figura: C D Ciclopentanoperhidrofenantreno A B Del ciclopentanoperhidrofenantreno derivan compuestos de gran importancia biológica, entre ellos podemos mencionar a las hormonas sexuales y adrenocorticales, ácidos biliares, vitamina D, etc. Todas las sustancias que poseen este núcleo en su estructura reciben el nombre de esteroides. 34 A todos los carbonos del núcleo ciclopentanoperhidrofenantreno se los considera ubicados en un plano. Esto crea la posibilidad de isomería geométrica (cis-trans), ya que los sustituyentes unidos a esos carbonos pueden colocarse a uno u otro lado del plano. El núcleo posee, además, seis centros de asimetría (carbonos 5, 8, 9, 10, 13 y 14), lo que supone la existencia de un gran número de isómeros. En la naturaleza solo se presentan isómeros de carbono 5, mientras los sustituyentes en los restantes carbonos asimétricos tienen igual posición relativa en todos los compuestos de interés biológico. Como mencionamos, el ciclopentanofenantreno es precursor de numerosas sustancias de gran importancia biológica. Dentro de sus principales derivados están los esteroles, cuya estructura básica contiene grupos metilos en los carbonos 10 y 13 del ciclo, en el carbono 17 se une una cadena hidrocarbonada ramificada de 8 carbonos y se introduce un grupo hidroxilo (-OH) en carbono 3. Los esteroles existen como alcoholes libres o como ésteres de ácidos grasos de cadena larga. La esterificación se efectúa entre el -OH de C3 y el carboxilo del ácido graso. El esterol más abundante en tejidos animales es el colesterol y se lo encuentra tanto libre como esterificado. Es un compuesto de 27 átomos de carbono que posee el -OH de C3 en posición cis o β y un doble enlace entre carbonos 5 y 6. Se presenta como un sólido de color blanco, insoluble en agua, muy soluble en solventes orgánicos como cloroformo, benceno, etc. Este compuesto está relacionado con algunos cuadros patológicos, como por ejemplo la aterosclerosis que se caracteriza por el aumento de colesterol en plasma sanguíneo y el depósito de esta sustancia en paredes vasculares. El colesterol es la materia prima a partir de la cual el organismo sintetiza una serie de compuestos de intensa actividad biológica: hormonas adrenocorticales y sexuales, ácidos biliares, etc. Más adelante en la carrera, en otras asignaturas, estudiarás muchas de estas sustancias, no sólo su estructura sino, también, su función en el organismo. Está presente en casi todas las grasas animales, y también forma parte de las membranas celulares. 35 En el plasma se encuentra al estado libre (con el grupo -OH no esterificado) y esterificado. 21 22 24 27 Es particularmente abundante 18 20 23 25 en la bilis, en la cual puede 26 19 precipitar dando lugar a la formación de cálculos en vesícula o en vías biliares. Este 5 Colesterol cuadro patológico, denominado 6 litiasis, es muy frecuente. TERPENOS Son compuestos derivados del hidrocarburo isopreno o 2-metil-1,3- butadieno. 1 2 3 4 Isopreno Por unión de dos o más unidades isopreno se forman terpenos o poliisoprenos. La unión generalmente se produce entre carbono 4 de una molécula de isopreno y carbono 1 de la siguiente. Los poliisoprenos pueden presentar estructura lineal, como geraniol, (formado por dos unidades isopreno), farnesol (constituido por tres isoprenos) o escualeno (por 6 isoprenos), o formar ciclos como la vitamina A, los carotenos, el lanosterol, la ubiquinona, etc. Más adelante verás la importancia de estos compuestos en el metabolismo del organismo. VITAMINAS LIPOSOLUBLES Estas vitaminas* son las que se disuelven en grasas y aceites, y se consumen junto con alimentos que contienen grasa. Son las vitaminas A, D, E y K. Dos de ellas (A y D) son importantes precursores hormonales. La mayoría de las vitaminas tienen una estructura muy compleja, y las verás detalladamente en otra asignatura, más adelante en la carrera. *Vitaminas: moléculas orgánicas imprescindibles para el buen funcionamiento del organismo. No pueden ser sintetizadas por el ser humano y otros vertebrados, por lo que tienen que adquirirse de la dieta. Se clasifican en liposolubles (A, D, E y K) e 36 hidrosolubles (B y C) En la siguiente tabla se señalan las principales características de las vitaminas liposolubles: Tabla resumen de las vitaminas liposolubles 37  FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS A medida que fuimos describiendo a los distintos tipos de lípidos, fuimos mencionando también algunas de sus funciones. A pesar de ello, en este apartado vamos a enumerar, todas juntas, las principales funciones de estas biomoléculas: Almacenamiento de energía: Los triglicéridos, almacenados en tejido adiposo, son una forma importante de almacenamiento de energía tanto en animales como en plantas. Componentes estructurales de membranas: Los principales lípidos de membrana son: glicerofosfolípidos, esfingolípidos y colesterol. Su característica común es el carácter anfipático/anfifílico que les permite formar la estructura de la bicapa lipídica, base de las membranas biológicas. Recubrimiento y protección: Esta función la desempeñan princi- palmente las ceras. Aislamiento térmico: Esta es otra función importante de los triacil- gliceroles. Señalización inter- e intracelular: Muchos acontecimientos de señalización involucran moléculas de lípidos, tales como hormonas esteroides, fosfatidilinositoles, entre otros. LLegamos al final de esta ficha. Habrás visto que el mundo de los lípidos es muy variado estructu- ralmente, como así también funcionalmente. Todos estos conceptos te permitirán, más adelante, comprender significativamente las reacciones metabólicas en las que estén involucradas estas biomoléculas. Sigamos avanzando. 38  BIBLIOGRAFÍA Blanco A, Blanco G. Química Biológica. 10° edición. Argentina. El Ateneo. 2017. Carrero Ayuso I, Herráez A. Biomodel. Páginas de complemento al estudio de Bioquímica y Biología Molecular [internet]. Madrid: Universidad de Alcalá. [consultado 2023/02/10] Disponible en: https://biomodel.uah.es/model2/lip/inicio.htm Feduchi Canosa E, Romero Magdalena C, Yáñez Conde E, García- Hoz Jiménez C. Bioquímica. Conceptos esenciales. 3° edición. España. Editorial Médica Panamerica. 2021. Voet D, Voet J, Pratt C W. Fundamentos de Bioquímica. La vida a nivel molecular. 2° edición. España. Editorial Médica Panamericana. 2006. Wade L G Jr. Química Orgánica. Volumen 2. 7° edición. México. Pearson. 2011. VIDEOGRAFÍA ¿Por qué el jabón remueve las grasas? - Ciencia a lo Bestia - Proyecto G. 3° temporada. Canal Encuentro. Mayo 2012. https://youtu.be/dU3wePLMz4Q?feature=shared ¿Cómo quita la suciedad el jabón? Nutrimente. Agosto 2020. https://youtu.be/tDxuxws9uo8?feature=shared 39 Universidad Nacional de Tucumán Facultad de Medicina INTRODUCCIÓN A LA MEDICINA