TEMA 3. Estructura de los Lípidos PDF

TEMA 3: Estructura y función de los lípidos Dpto. de Bioquímica y Biología Molecular Dra. Rosario Blanco Portales  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos...

TEMA 3: Estructura y función de los lípidos Dpto. de Bioquímica y Biología Molecular Dra. Rosario Blanco Portales  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 INTRODUCCIÓN. Funciones básicas y estructura Los lípidos son un grupo heterogéneo de compuestos caracterizados por su carácter anfipático FUNCIONES Actúan principalmente como combustibles celulares (triacilglicéridos) Son componentes estructurales de las membranas biológicas (fosfolípidos, esfingolípidos y colesterol) Proporcionan a la membrana permeabilidad selectiva Son aislantes térmicos e impermeabilizantes Actúan como vitaminas, hormonas, segundos mensajeros, cofactores, pigmentos, anclaje de proteínas, etc. Son moléculas bastante pequeñas que tienen tendencia a asociarse mediante fuerzas no covalentes. Son anfipáticos: Las cabezas polares se asocian con el agua y las colas hidrocarbonadas hidrofóbicas se asocian mediante un efecto hidrófobo (formación de micelas y bicapas)  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Los ácidos grasos Los lípidos más sencillos son los ácidos grasos Los ácidos grasos son moléculas que constan de una cadena hidrocarbonada de longitud y grado de insaturación variable que terminan en un grupo carboxilo Son ácidos débiles y a pH fisiológico están ionizados por eso es más adecuado referirnos a ellos como carboxilatos RCOOH- → RCOO- + H+ pKa= 4,5 Los C se enumeran empezando por el grupo carboxilo, el C2 y C3 se nombran α y β respectivamente, y el C del grupo metilo se llama ω. Ácido graso saturado: aquel en el que todos los C de su cola están saturados con H Ácido graso insaturado: aquel que contiene uno o más dobles enlaces (monoinsaturado o poliinsaturado)  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Los ácidos grasos La mayoría de los ácidos grasos tienen número par de átomos de C (14-24). Los más abundantes son los de 16-18 C La configuración de los dobles enlaces suele ser cis lo que introduce una flexión en la cadena hidrocarbonada Las propiedades de los ácidos grasos y de sus lípidos derivados dependen de la longitud de la cadena hidrocarbonada y de su grado de saturación Longitudes cortas y alta insaturación de la cadena hidrocarbonada aumenta la fluidez de los ácidos grasos y sus derivados  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Los Triacilgliceroles: grasas El almacenamiento de los ácidos grasos en el organismo se hace en gran parte en forma de triacilgliceroles o grasas Son muy eficaces para el almacenamiento de energía porque contienen C en forma totalmente reducida y proporcionan una elevada energía con la oxidación Enlace éster Triésteres de ácidos grasos y glicerol R1, R2 y R3 = colas hidrocarbonadas de ácidos grasos Estearina Parte hidrófila formada por glicerol y grupos carboxilos de los estearatos Parte hidrófoba formada por las cadenas hidrocarbonadas de los Las grasas con abundantes ácidos grasos insaturados son estearatos líquidas a temperatura ambiente  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Los Triacilgliceroles: grasas El almacenamiento de los ácidos grasos en el organismo se hace en gran parte en forma de triacilgliceroles o grasas Son muy eficaces para el almacenamiento de energía porque contienen C en forma totalmente reducida y proporcionan una elevada energía con la oxidación Enlace éster La esterificación con glicerol reduce el carácter hidrofílico de los grupos de cabeza de los ácidos grasos y por tanto son insolubles en H2O Se acumulan en los adipocitos Triéster de ácidos grasos y glicerol R1, R2 y R3 = colas hidrocarbonadas de ácidos grasos Funciones del almacenamiento de grasas en animales Producción de energía (generación de ATP y metabolismo) Producción de calor (grasa parda) Aislamiento  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Componentes lipídicos de las membranas biológicas Las membranas biológicas están formadas por tres tipos principales de lípidos: fosfolípidos, glicolípidos y colesterol FOSFOLÍPIDOS El esqueleto sobre el que se construyen suele ser: glicerol o esfingosina Los derivados del glicerol se denominan FOSFOGLICÉRIDOS Región apolar ácidos grasos Enlace éster Diacilglicerol 3-P (fosfatidato) Región polar Alcohol fosforilado Intermediario clave en la biosíntesis de otros fosfoglicéridos  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Componentes lipídicos de las membranas biológicas: Fosfoglicéridos Las membranas biológicas están formadas por tres tipos principales de lípidos: fosfolípidos, glicolípidos y colesterol FOSFOGLICÉRIDOS comunes en membranas FOSFOLÍPIDOS El fosfatidato es un Intermediario clave en la biosíntesis de otros fosfoglicéridos El grupo fosfato del fosfatidato se esterifica con el grupo hidroxilo de uno o varios alcoholes Alcoholes más comunes en los fosfoglicéridos  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Componentes lipídicos de las membranas biológicas: Esfingolípidos Las membranas biológicas están formadas por tres tipos principales de lípidos: fosfolípidos, glicolípidos y colesterol El esqueleto sobre el que se construyen suele ser: glicerol o esfingosina FOSFOLÍPIDOS Los derivados de la esfingosina se denominan ESFINGOLÍPIDOS El único fosfolípido presente en la membrana que no deriva del glicerol es la Esfingomielina Esfingosina Ácido graso Fosforilcolina Esfingosina + 1 ácido graso = CERAMIDAS Esfingomielina R = cadena hidrocarbonada del ácido graso unido por enlace amida Estructura general de una ceramida Esfingosina + 1 ácido graso + Azúcar = Glucoesfingolípido o GLUCOLÍPIDO  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Componentes lipídicos de las membranas biológicas Las membranas biológicas están formadas por tres tipos principales de lípidos: fosfolípidos, glicolípidos y colesterol GLUCOLÍPIDOS Cerebrósido: glucolípido con un solo residuo de azúcar Esfingosina Gangliósido: glucolípido con cadenas ramificadas de hasta siete Esfingosina + 1 ácido graso = CERAMIDAS monosacáridos Esfingosina + 1 ácido graso + Azúcar = Glucoesfingolípido o GLUCOLÍPIDO  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Componentes lipídicos de las membranas biológicas Las membranas biológicas están formadas por tres tipos principales de lípidos: fosfolípidos, glicolípidos y colesterol COLESTEROL Es un esteroide formado por la unión de cuatro anillos hidrocarbonados Es una molécula débilmente anfipática debido a que el grupo OH de su extremo Todos sus anillos de ciclohexano tienen conformación de silla lo que la hace una molécula voluminosa y rígida Su inserción en la membrana altera la regularidad de su estructura y afecta a su rigidez y a su fluidez  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Los lípidos eicosanoides El ácido araquidónico es el precursor de las prostaglandinas, prostaciclinas, tromboxanos y leucotrienos Elongaciones y desaturaciones Linoleato Las prostaglandinas median la contracción del músculo liso, los procesos inflamatorios, la percepción del dolor, el control de la temperatura (fiebre), el flujo sanguíneo (vasodilatación) y el ciclo sueño-vigilia. Los tromboxanos controlan la agregación plaquetaria y el flujo sanguíneo (vasoconstricción) Los leucotrienos participan en la contracción del músculo liso, los procesos inflamatorios y la respuesta inmune (alergias, shock anafiláctico, asma)  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Lípidos isoprenoides Son lípidos derivados del isopreno (5C) Este grupo incluye TERPENOIDES y CAROTENOIDES. Muchos de ellos son aceites esenciales de plantas, pigmentos, cofactores, vitaminas, hormonas vegetales, etc Un monoterpeno consta de dos unidades de isopreno (10C)  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Lípidos isoprenoides Son lípidos derivados del isopreno (5C) TERPENOIDES y CAROTENOIDES. Regulación del metabolismo del Función clave en la visión calcio y fósforo Participa en la coagulación de la sangre Función antioxidante Transporte electrónico Pigmento fotosintético  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Las membranas biológicas Las membranas biológicas son estructuras dinámicas formadas por lípidos y proteínas inmersas en ellos y que sirven de barrera a la célula CARACTERÍSTICAS Son estructuras laminares (con dos moléculas de grosor; 6-10 nm) Están formadas principalmente por lípidos y proteínas, aunque contienen hidratos de C enlazados a ellos Son bicapas lipídicas debido al carácter anfipático de los lípidos que la forman Poseen proteínas mediadoras específicas (bombas, receptores, enzimas, etc) Son asociaciones no covalentes de moléculas Son asimétricas Son estructuras fluidas Están polarizadas eléctricamente (con carga negativa interna)  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Las membranas biológicas Las membranas biológicas son bicapas formadas por glucolípidos y fosfolípidos La bicapa es la estructura más favorable debido al tamaño de sus cadenas de ácidos grasos Se mantienen unidas por interacciones no covalentes como: fuerzas de van der Waals, enlaces de H e interacciones electrostáticas. Bicapa de fosfolípidos La bicapa lipídica es muy impermeable a los iones y a la mayoría de las moléculas polares. Excepción: H2O debido a su pequeño tamaño, alta concentración y ausencia total de carga a, b y c: Proteínas integrales d y e: Proteínas periféricas  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Las membranas biológicas. Interacción de las proteínas con las membranas Las proteínas pueden atravesar las membranas a través de α-helicoides Bacteriorrodopsina de arqueobacterias (transporta protones) 7 hélices α La mayoría de los aminoácidos de su secuencia son apolares Las hojas plegadas β pueden formar conductos proteicos Una región de la proteína se introduce en la membrana y sirve de anclaje a toda la proteína Porina de E. coli Las hojas plegadas β de la porina se pliegan creando un Prostaglandina H2-sintasa poro. La región en contacto con la membrana es no polar  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Las membranas biológicas. Difusión Las membranas biológicas no son estructuras rígidas Los lípidos y muchas proteínas tienen movimiento lateral constante en un proceso denominado difusión lateral MODELO DE MOSAICO FLUÍDO Las membranas son disoluciones bidimensionales de proteínas globulares y lípidos, por tanto, actúan como disolvente y como barrera de permeabilidad Difusión lateral Difusión transmembranal  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Las membranas biológicas. Fluidez La fluidez de la membrana depende de la composición de sus ácidos grasos y su contenido en colesterol. Mayor fluidez con ácidos grasos insaturados y poliinsaturados El colesterol confiere rigidez a las membranas La transición de estado rígido a estado fluido se produce cuando la temperatura supera la Tm (Tª melting) Los dobles enlaces impiden el empaquetamiento ordenado de los ácidos grasos Las cadenas hidrocarbonadas más cortas interaccionan con menos fuerza entre ellas Tm para un fosfolípido de membrana A medida que sube la temperatura el fosfolípido pasa de un estado parecido a un sólido a otro más desordenado  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Sistemas de transporte en las membranas biológicas Transporte Pasivo: a favor del gradiente y sin consumo de energía. Puede ser difusión simple (sin transportador) y difusión facilitada (con transportador) Transporte Activo: en contra del gradiente y con consumo de energía. Puede ser primario (con gasto de ATP) y secundario (gradiente de protones o iones) Difusión simple Transporte activo Difusión primario facilitada Transporte activo secundario  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Sistemas de transporte en las membranas biológicas. Transporte pasivo Transporte Pasivo: a favor del gradiente y sin consumo de energía. ✓ El transporte pasivo por difusión simple tiende a igualar la concentración de una sustancia a ambos lados de la membrana ✓ El transporte pasivo por difusión facilitada pretende aumentar la tasa de transporte de moléculas necesarias ¿Cómo se distingue la difusión facilitada de la difusión pasiva? ✓ La velocidad de transporte es mayor ✓ Es saturable El transporte facilitado también se ve afectado por la fluidez de la Poros proteicos membrana Moléculas transportadoras  Dra. Rosario Blanco Portales Los Lípidos Tema 3 Sistemas de transporte en las membranas biológicas. Transporte activo Transporte Activo: en contra del gradiente y con consumo de energía. Puede ser primario (con gasto de ATP) y secundario (gradiente de protones o iones) Transportadores secundarios o Muchos procesos de transporte activo no se impulsan por ATP sino que el flujo de un ión cotransportadores o molécula contra gradiente se acopla al flujo a favor de gradiente de una especie química diferente Las proteínas de antiporte acoplan el flujo a favor de gradiente de una especie con el flujo contra gradiente de otra en sentido opuesto Las proteínas de simporte utilizan el flujo de una especie para impulsar otra en el mismo sentido a través de la membrana Proteína de antiporte La ATPasa de Na+/K+ utiliza la energía de hidrólisis del ATP para bombear Na+ cuyo gradiente se utiliza para bombear glucosa al interior de la célula (simporte) Proteína de simporte