Unidad 3. Lípidos PDF

Biología. 2º Bachillerato TEMA 3. LOS LÍPIDOS (Del griego Lypos = grasa) Biomoléculas orgánicas compuestas por C, H y O (en baja proporción), en algunos grupos P, N o S. Estructuralmente se trata de un grupo muy heterogéneo, aunque tiene en común la presencia de largas cadenas hidrocarbonada...

Biología. 2º Bachillerato TEMA 3. LOS LÍPIDOS (Del griego Lypos = grasa) Biomoléculas orgánicas compuestas por C, H y O (en baja proporción), en algunos grupos P, N o S. Estructuralmente se trata de un grupo muy heterogéneo, aunque tiene en común la presencia de largas cadenas hidrocarbonadas con pocos o ningún grupo polar. Esto hace que compartan dos propiedades: ▪ Poco o nada solubles en agua. Solubles en disolventes orgánicos: éter, benceno, gasolina o cloroformo. ▪ Densidad muy baja, flotan en agua. Funciones muy diversas, pero dos especialmente relevantes: ▪ Energética: principal reserva de energía a largo plazo. ▪ Estructural: son los constituyentes principales de las membranas celulares. ▪ Reguladoras del metabolismo como vitaminas y hormonas. ▪ Otras: aislantes térmicos, inmunitarios… Clasificación bastante compleja. Por su estructura molecular se dividen en dos grandes grupos: ▪ Lípidos saponificables o lípidos que contienen ácidos grasos: son ésteres de ácidos grasos, se diferencian porque son capaces de dar la reacción de saponificación. ▪ Lípidos insaponificables o lípidos sin ácidos grasos: con estructuras muy diversas pero no tienen ácidos grasos y por tanto no dan la reacción de saponificación. EICOSANOIDES 1  Biología. 2º Bachillerato 1) ÁCIDOS GRASOS Son ácidos orgánicos monocarboxílicos de cadena larga y nº par de C (de 4 a 30). (cadenas hidrocarbonadas de tipo alifático) Normalmente no aparecen libres en la naturaleza, sino como componentes de los lípidos saponificables, siendo los más abundantes los de 16 y 18 átomos de C. Hay dos grandes grupos: Ácidos grasos saturados: enlaces simples entre C, estructura lineal en zig-zag. Ácidos grasos insaturados: con uno o más dobles enlaces (mono/poliinsaturados), estructura acodada. FÓRMULA Y NOMENCLATURA Nombre común: ácido palmítico. Nombre sistemático: ac. hexadecanoico. Fórmula desarrollada: Fórmula semidesarrollada: CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH Fórmula simplificada: Fórmula abreviada: CH3-( CH2 )14-COOH Nombre sistemático simple: ac. 16: 0 2 Biología. 2º Bachillerato 3 Biología. 2º Bachillerato 4  Biología. 2º Bachillerato PROPIEDADES PROPIEDADES FÍSICAS: 1. CARÁCTER ANFIPÁTICO. Presentan a la vez una zona hidrófoba y una hidrófilas 2. SOLUBILIDAD. Muy insolubles en agua, más cuanto mayor es el nº de C. Esto hace que en medios acuosos se orienten formando empalizadas: (micelas, monocapa, bicapas) 3. PUNTO DE FUSIÓN. Los ac. grasos se empaquetan entre sí por puentes de H (entre grupos –COOH) y fuerzas de Van der Waals (entre las cadenas), con mayor fuerza de unión dependiendo: - Longitud de la cadena: ↑ long. → ↑ afinidad → ↑ P. F. - Grado de saturación: ↑ nº de = → ↑ nº codos → ↓ afinidad → ↓ P. F. Así los ac. grasos saturados son sólidos a Tª ambiente, con P. F. más altos cuanto más largos sean. Los ac. grasos insaturados son líquidos a Tª ambiente, con P. F. más pequeños cuanto más dobles enlaces tengan. 5  Biología. 2º Bachillerato PROPIEDADES QUÍMICAS: 1. OXIDACIÓN. En presencia de O2 (al aire) los dobles enlaces de los ac. grasos insaturados se oxidan formando peróxidos y rompiéndose en moléculas volátiles responsables del olor a rancio de las grasas, del olor del queso maduro... En los sistemas biológicos hay antioxidantes naturales como la Vit. E (aceite de oliva virgen / refinado / puro). 6  Biología. 2º Bachillerato 2. ESTERIFICACIÓN Y SAPONIFICACIÓN. Rara vez aparecen de forma libre, normalmente se encuentran formando parte de los lípidos saponificables o en forma de sales o JABONES. Intervienen en dos reacciones químicas: 7  Biología. 2º Bachillerato ▪ AC. GRASOS ESENCIALES. Cada organismo vivo es capaz de sintetizar un número determinado de ácidos grasos. Pero en animales, algunos ácidos grasos son imprescindibles para su desarrollo y sin embargo no son capaces de formarlos, a éstos se les denomina esenciales para dicha especie (dieta). Así en los humanos hay 3 ácidos grasos esenciales: linoleico, linolénico y araquidónico (ω 6 y ω 3). 2) LÍPIDOS SAPONIFICABLES Esteres de uno o varios ac. grasos con un alcohol. Dan la reacción de saponificación formando jabones. Tres grandes grupos: glicéridos, céridos y lípidos complejos. Saponificación Ésteres de uno o varios ac. grasos con un alcohol jabones Glicéridos = acilglicéridos = grasas o Lípidos simples Céridos o Lípidos complejos 2.1 LÍPIDOS SIMPLES 2.1.a GLICÉRIDOS = ACILGLICÉRIDOS = GRASAS esterificación Alcohol (Glicerol) + 1, 2 o 3 ac. grasos acilglicéridos: mono - di - triacilglicéridos 8  Biología. 2º Bachillerato El alcohol siempre es GLICEROL = glicerina = propanotriol CH2OH – CHOH – CH2OH Los más abundantes son los triacilglicéridos o TRIGLICÉRIDOS con dos grupos: ▪ Grasas o triglicéridos simples - con 3 ac. grasos iguales. Ejem: Triestearina o triestearil glicérido Trioleína o trioleil glicérido – componente mayoritario del aceite de oliva. 9  Biología. 2º Bachillerato ▪ Grasas o triglicéridos mixtos – con 3 ac. grasos diferentes. Ejem: Glicerol + ac. palmítico en 1 1 palmitoil - 2 estearoil - 3 oleoil glicérido ac. esteárico en 2 ac. oleico en 3 1 palmitoil – diestearoil glicérido – hasta el 40% de la manteca de cacao. Por su punto de fusión diferenciamos: Aceites. Líquidos a Tª ambiente ya que contienen ac. grasos insaturados. Predominan en vegetales: frutos (aceitunas), semillas (girasol, soja). También en algunos animales poiquilotermos: pescado azul (sardina, atún, jurel, caballa). *Recomendables en la dieta pues rebajan los niveles de colesterol y evitan la formación de ateromas. Algunas, aunque de origen vegetal, son saturados y por tanto no recomendables, como la margarina o aceites de cacahuete, palma o coco. Mantecas y sebos. Semisólidos o sólidos a Tª ambiente al contener ac. grasos saturados o de cadena larga. Predominan en animales homeotermos acumulándose en el tejido adiposo. *Recomendable moderar su ingesta ya que favorecen la formación de colesterol y ateromas. Algunas, aunque de origen animal, son insaturadas y por tanto muy sanas, como en el jamón ibérico cuya grasa semisólida procede de la alimentación del animal a base de bellotas. Funciones: Principalmente energética. Son sustancias de reserva de E a largo plazo. Hay dos circunstancias que las hacen ideales para esta función: - Son hidrófobas y poco densas, luego no acumulan agua y pesan menos que almidón o glucógeno. En animales y frutos o semillas (estructuras móviles), el exceso de Glc se convierte en grasa. - Son muy energéticas: Glc = 4 Kcal/gr Grasas = 9 Kcal/gr Además, el panículo adiposo tiene funciones de protección frente al frío (actúa como aislante térmico) y los traumatismos (rodean órganos sensibles evitando los golpes). 10  Biología. 2º Bachillerato 2.1.b CÉRIDOS = CERAS. Son ésteres de ácidos grasos de cadena larga con alcoholes de cadena larga. Alcohol = monoalcohol de cadena larga (14 - 30 C) + Cera (muy hidrofóbica) 1 Ac. graso de cadena larga (14 - 36 C) esterificación Son sólidas a Tª ambiente, muy insolubles en agua y muy poco densas. Cumplen funciones mecánicas, en especial impermeabilizar y proteger diversas superficies, así en vegetales recubren las hojas, frutos, flores. En animales son secretadas por las glándulas sebáceas recubriendo piel, pelo o plumas de vertebrados, exoesqueleto de artrópodos...etc. Algunas de las más comunes y conocidas (suelen aparecen mezcladas con ac. grasos o esteroides) son: - Cerumen – tapiza el conducto auditivo con función protectora. - Lanolina – cera que impermeabiliza la lana de oveja, se usa en pomadas, cosméticos, pero sobre todo en betunes. - Espermaceti – se acumula en la cabeza de las ballenas, en especial el cachalote, para su flotación. Se empleaba como combustible para velas en las antiguas embarcaciones, actualmente en algunos medicamentos. (Esperma de ballena) - Cera de abeja – material de construcción para los panales, es muy hidrófoba, ligera y aislante. Se emplea para hacer velas. Es el palmitato de miricilo (alcohol miricílico + ac. palmítico): 11  Biología. 2º Bachillerato 2.2 LÍPIDOS COMPLEJOS = LÍPIDOS DE MEMBRANA Ésteres de un alcohol + 1 o 2 ac. Grasos ( saponificables ) + otras sustancias ( complejos ) o Fuerte carácter anfipático→ en contacto con el agua se disponen formando BICAPAS→todos son componenes de las membranas celulares (lípidos de membrana). o Función estructural. Podemos dividirlos en tres grandes grupos: 12  Biología. 2º Bachillerato 2.2.a (Glicerofosfolípidos) o FOSFOGLICÉRIDOS = alcohol glicerol + 2 ac. grasos + fosfato + alcohol aminado. Son los componentes mayoritarios de las membranas celulares. Por llevar P se denominan también como FOSFOLÍPIDOS. Tres alcoholes aminados que pueden aparecer en los fosfoglicéridos 13 Biología. 2º Bachillerato 14  Biología. 2º Bachillerato 2.2. b ESFINGOLÍPIDOS (2 grupos: 1. Fosfoesfingolípidos y 2.glucolípidos 1. FOSFOESFINGOLÍPIDOS o esfingomielinas = alcohol esfingosina + 1 ac. graso + fosfato + alcohol aminado (colina). El más frecuente es la esfingomielina. Junto con los Fosfoglicéridos también son FOSFOLÍPIDOS y forman membranas celulares, además son los componentes mayoritarios de las vainas de mielina. 2. GLUCOESFINGOLÍPIDOS o (glucolípidos) = alcohol esfingosina + 1 ac. graso + un glúcido. Se encuentran en la cara externa las membranas como receptores celulares y son especialmente abundantes en neuronas del cerebro. Por el tipo de glúcido diferenciamos cerebrósidos (monosacáridos u oligosacáridos muy sencillos) y gangliósidos (oligosacárido complejo con ácido siálico), son receptores de membrana. Junto con los fosfoesfingolípidos reciben también el nombre de ESFINGOLÍPIDOS. 15  Biología. 2º Bachillerato Función estructural. Todos presentan una estructura fuertemente anfipática con una cabeza polar o hidrofílica y dos colas no polares o hidrofóbicas, en consecuencia forman BICAPAS en medios acuosos. Esto tiene una importante consecuencia biológica: son las moléculas idóneas para formar las membranas celulares, por lo que también reciben el nombre de LÍPIDOS DE MEMBRANA. 16 Biología. 2º Bachillerato 17  Biología. 2º Bachillerato 3) LÍPIDOS INSAPONIFICABLES No contienen ac. grasos → no saponificables. Funciones muy heterogéneas. Tres grandes grupos. 3.1 TERPENOS O ISOPRENOIDES Polímeros del isopreno = 2-metil-1,3-butadieno // dos isoprenos = terpeno Muy abundantes en vegetales. Por el nº de C se clasifican en: Monoterpenos - son los más pequeños. 1 terpeno = 2 isoprenos = 10 C. Son esencias vegetales; compuestos muy volátiles de olor y sabor característicos. Mentol, geraniol, eucaliptol, limoneno, alcanfor, timol. Diterpenos – 2 terpenos = 4 isoprenos = 20 C Fitol: forma parte de la clorofila. Vitaminas liposolubles: Vit. A, Vit. E y Vit. K. Solubles en disolventes orgánicos, se acumulan en ciertos tejidos. Triterpenos – 3 terpenos = 6 isoprenos = 30 C Escualeno, precursor del colesterol. Tetraterpenos - 4 terpenos = 8 isoprenos = 40 C Son los carotenoides o pigmentos fotosintéticos, hay dos tipos los carotenos (naranjas o rojos) y las xantofilas (amarillos, tienen oxígeno). Destacan: β - caroteno (naranja) y licopeno (rojo) 18  Biología. 2º Bachillerato LICOPENO β – CAROTENO (provitamina A) Politerpenos – más de 8 moléculas de isopreno. Destaca el caucho: formado por cientos de isoprenos, es el látex del árbol del caucho Hevea brasilensis. Se utiliza para la fabricación de gomas con distintos fines comerciales. 19  Biología. 2º Bachillerato 3.2 ESTEROIDES Derivados del esterano = ciclopentanoperhidrofenantreno, con metilos, hidroxilos, cadenas hidrocarbonadas, dobles enlaces … Hay varios grupos de gran importancia biológica: Esteroles – un hidroxilo en el C. 3 y una cadena hidrocarbonada en el C. 17. Destacan: Colesterol: componente esencial de membranas y precursor de otros esteroides. Su origen puede ser endógeno (a partir de ac. grasos) o exógeno (dieta). Su exceso favorece la formación de ateromas. Vit. D: también llamada antirraquítica, regula el metabolismo del Ca y su absorción intestinal. De origen endógeno por irradiación U.V. a partir del colesterol subcutáneo o exógeno a partir de la dieta. Ácidos biliares – procedentes de la degradación del colesterol en el hígado, son componentes de la bilis (+ bilirrubina + biliverdina), cuya función es facilitar la digestión de las grasas en el duodeno provocando su emulsión, las lipasas tienen mayor superficie de acción. Hormonas esteroideas – son las producidas por dos glándulas: En las cápsulas suprarrenales la aldosterona (regula la absorción de iones en el riñón) y el cortisol (regula el metabolismo de glúcidos). En las gónadas las hormonas sexuales: andrógenos la testosterona (caracteres sexuales secundarios masculinos) y estrógenos el estradiol (caracteres sexuales secundarios femeninos) y la progesterona (mantiene el embarazo). 20  Biología. 2º Bachillerato 3.3 EICOSANOIDES→ PROSTAGLANDINAS Son lípidos formados a partir de un ácido graso llamado ácido araquidónico (20 : 4 ω 6). Su nombre proviene de la próstata, pues fue en el primer lugar de donde se aisló una prostaglandina. Sin embargo, se han encontrado prostaglandinas en gran cantidad de tejidos. Cumplen diversas funciones relacionadas generalmente con procesos inflamatorios, con dolor, fiebre, edemas y enrojecimiento. Algunas funcionan como vasodilatadores: regulan la presión sanguínea, facilitan la llegada de sangre a zonas heridas, estimulan los receptores del dolor... Promueven la contracción de la musculatura lisa, como en el útero induciendo el parto. Intervienen en la coagulación sanguínea: los tromboxanos (derivados de las prostaglandinas) provocan la agregación de las plaquetas. Su producción se inhibe con la presencia de ácido acetil salicílico. 21  Biología. 2º Bachillerato 4) FUNCIONES ▪ ENERGÉTICA. Principal reserva de energía en los organismos: animales → grasas en tejidos adiposos; vegetales → aceites. Dada su insolubilidad puede formar grandes depósitos de bajo peso sin alterar el equilibrio osmótico. Triglicéridos y ac. grasos. ▪ ESTRUCTURAL. Forma las bicapas lipídicas en las membranas celulares: fosfoglicéridos, esfingolípidos y colesterol. Además forman estructuras protectoras: protección de superficies las ceras; aislante térmico los triglicéridos del panículo adiposo; protección mecánica en órganos, almohadillas plantares… también el tejido adiposo. ▪ DINÁMICAS como: Biocatalizadora. Por si mismos no son biocatalizadores, pero intervienen en muchas reacciones conjuntamente con enzimas, son cofactores: vitaminas lipídicas A, E, D y K. Mensajeros químicos. Las hormonas esteroideas que informan a tejidos específicos. Y las prostaglandinas que desencadenan respuestas. Transportadora. El transporte de lípidos hasta sus lugares de uso o almacenamiento, debe hacerse mediante emulsión, en este sentido actúan: Los ácidos biliares facilitando su digestión en el intestino. Las lipoproteínas, que son estructuras de transporte formadas por fosfolípidos junto con proteínas anfipáticas (si son mayoritariamente lípidos = quilomicrones), y transportan lípidos a través del plasma y la sangre. LDL transportan colesterol a distintas partes del cuerpo y HDL transportan el exceso de colesterol al hígado pasar su degradación. 22 Biología. 2º Bachillerato 23