clase bioquimica - lipidos

Unidad 7 LIPIDOS y SU METABOLISMO

Consideraciones generales de los lípidosClasificación de los lípidosÁcidos grasos –fosfolipidos-colesterolLípidos en la dieta.Digestión y absorción de grasasBeta -Oxidación de ácidos grasosCetogénesis.Cetoacidosis Diabética y alcohólica

CAPITULOS 1,2,3

LIPIDOS

Son biomoleculas orgánicas simples,(formadas por C, H y O ) y/o complejas (LDL). Insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos como éter, acetona, cloroformo, benceno , alcohol, metanol, etc

La baja solubilidad de los lípidos se debe a que su estructura química es fundamentalmente hidrocarbonada (alifática, alicíclica o aromática), con gran cantidad de enlaces C-H y C-C

La naturaleza de estos enlaces es 100% covalente.

CONSIDERACIONES GENERALES.

…CONSIDERACIONES GENERALES.

Los lípidos son fuente de energía química, libre y/o almacenada. (actúan como reserva energética)

Proporcionan 9 Kcal por gramo

combustionado y representan el 30 % de la dieta de una persona normal.

Se encuentran en las membranas de las células y en el tejido adiposo

…CONSIDERACIONES GENERALES.

…..CONSIDERACIONES GENERALES

Están relacionados con las grasas, ceras y aceites:Los aceites, grasas y ceras, animales y vegetales son esteres de glicerol con ácidos orgánicos.

Los aceites y grasas contienen una cierta cantidad de ácidos grasos diferentes entre 6 y 10 Las ceras, en cambio, son esteres del mismo tipo de ácidos , pero con un alcohol distinto del glicerol

….CONSIDERACIONES GENERALES

Son de mucho interés en Bioquimica los ácidos grasos, triacilgliceroles , fosfolipidos y colesterol

Estos se encuentran tanto en productos animales como vegetales

Algunos Ac. grasos son nutricionalmente esenciales

Se pueden clasificar a los lípidos de diferentes maneras:

Por su estructura básica ( Simples, complejos, asoc) Pos sus funciones (Ac. grasos, TAG, etc)Por su polaridad. (Polares –No polares)Por su capacidad de saponificación ( Saponif y No)Por su origen (animal-vegetal, etc)Por su contenido de colesterol ( abundante o poco)Por sus características físicas ( Aceites, grasas,

ceras)

CLASIFICACION DE LOS LIPIDOS

…CLASIFICACION

…….Clasificación de los lípidos.Lípidos Funcion

Ácidos grasos Combustible metabólico, componente de otra clase de lípidos

Triacilglicéridos (TAG) Formato principal de almacenamiento de los Ac. Grasos y energía química.

Fosfolípidos Componentes de las membranas. Fuente de Ac. Araquidónico, inositol y de glicérol.

Esfingolipidos Componentes de las membranas

Colesterol Componente de las membranas. Precursor de las sales biliares y de las H. Esteroidales.

• Saponificación: Los ácidos grasos reaccionan con bases y forman sales de ácido graso o jabones

ACIDOS GRASOSSon las biomoleculas orgánicas mas simples

que conforman a las grasas, están constituidos por C,H,O …, algunos contienen P, S y N

Un Ac. Graso, tiene en su estructura al grupo funcional acido (R-COOH) y a un grupo metilo terminal. (CH3)

Están formados por cadenas de CARBONOS mas la función Acida.

..LOS ACIDOS GRASOS• En la sangre los Ac. Grasos se encuentran unidos a la albumina o están libres.• En el tejido adiposo están almacenado(esterificados) unidos por enlace Ester al glicerol fosfato, formando (MAG; DAG; TAG). 1-2-3 Ac. Grasos por c/

glicerol• La mayoría de los Ac. G biológicos tienen configuración CIS• El Nº de átomos de C . Determina su nombre

…...ACIDOS GRASOS

Sus cadenas de C pueden ser cortas (2 – 4 ), medianas (6 – 10) y largas (12 - 26). A pH fisiológico se encuentran como carboxilatos anionicos

R-COOH RCOO - + H+

Pueden estar saturados (sin dobles enlaces entre sus átomos de carbono) o insaturados

(c/dobles enlaces entre ellos).

Caproico (6) CH3-(CH2)4-COOH

Caprílico (8) CH3-(CH2)6-COOH

Cáprico (10) CH3-(CH2)8-COOH

Láurico (12) CH3-(CH2)10-COOH

Mirístico (14) CH3-(CH2) 12-COOH

Palmítico (16) CH3-(CH2)14-COOH

Esteárico (18) CH3-(CH2)16-COOH

Araquídico(20) CH3-(CH2)18-COOH

Lignocérico (24) CH3-(CH2)22-COOH

Ácidos grasos saturados

Proporción de ÁCIDOS GRASOS SATURADOS de los aceites vegetales

Palmitoleico 16 CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH

Oleico (18) CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH

Linoleico (18)* CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH

Linolénico (18)* CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7_COOH

Araquidónico (20)*

CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2 CH=CH -(CH2)3-COOH

Ácidos grasos insaturados

…AC. GRASOS INSATURADOS:Un solo doble enlace =

Monoinsaturado. Dos o mas dobles enlaces = Poliinsaturados

En el C 1 se encuentra el grupo funcional (carboxilato o acido ) y a partir de el se identifica donde se encuentran los dobles enlaces,

Ejemplo: 16: 1 9• El C2 es el llamado carbono alfa El C3 es el carbono beta (β)

…….Ac. Grasos Insaturados: El Carbono terminal posee un grupo metilo, CH3

y este es el llamado carbono omega(ω) y los dobles enlaces entre los carbonos que se encuentran a partir de el dan lugar a la clasificación de los ácidos grasos insaturados llamados :

omegas ω3, ω6, ω7, ω9, etc

Ejemplo: 16: 1 ω - 6

Los Ac. Grasos insaturados se dividen en 4 familias, según el origen y los dobles enlaces:

Palmitato 16:0

Palmitoleico 16: 1, 9 16:19 16: 1 ω7

Linoleico 18:2, 9,12 18:29,12 18: 2 ω6

Linolenico 18:3, 9,12,15 18:39,12,15 18: 3 ω3

El oleico (18) ω 9 , no puede ser convertido en ω 6El Ac. Araquidonico ( 20: 4 ω 6 ) es sintetizado

a partir del Ac. Linoleico (18: 2 ω 6 ò 18: 2 9,12)

…AC. GRASOS OMEGA 3:

El organismo necesita el AC.LINOLENICO ácido graso omega-3 para trabajar correctamente. Entre las principales funciones del ACIDO se encuentran las siguientes:La formación de las membranas celulares. La formación de las hormonas. El correcto funcionamiento del sistema inmunológico. La correcta formación de la retina. El funcionamiento de las neuronas y las transmisiones químicas

AC. GRASOS OMEGA 3: PROPIEDADES ESPECIFICAS

Beneficiosas para el aparato circulatorio Antiinflamatorias Enfermedad de CrohnAnticancerígenasAlivio del dolor menstrualCoadyuvadores para una buena salud mentalEmbarazo

AC. GRASOS OMEGA 3: FUENTES

De los aceites vegetales :El aceite de linaza. ( 533 mg por

cada 100 g)Aceite de canela ( 111 mg ) Aceite de nuez ( 104 mg) Aceite de soja Aceite de germen de trigo Aceite de avellana.

Aceite de peces de mares fríos(pez azul; bacalao)

AC. GRASOS OMEGA 3: FUENTES DE VEGETALES

.

La verdolaga ( Toda la planta) La lechuga .( Hojas) La soja. ( Semilla) Las espinacas ( Planta) Las fresas ( Frutos) El pepino ( Fruto) Las coles de Bruselas( Hojas) Las coles ( Hojas) Las piñas ( Fruto) Las almendras ( Semillas) Las nueces

ISOMERISMO DE LOS ACIDOS GRASOS

En relación a la localización de su grupo acido el Isomerismo de la cadena alquilo nos da

Cis ( AL mismo lado)Trans ( AL otro lado)

Casi todos los dobles enlaces en los Ac. Grasos naturales y en el hombre son de configuración CIS.

La configuración TRANS se forma por hidrogenación catalítica de aceites vegetales cambiando su propiedad física (de liquido a solida) margarina

ACIDOS GRASOS ESENCIALES: Ac. Grasos esenciales son dos:

1.- Ac. linoleico ω 6 o linoleato (Precursor de PGs y Eicosanoides)

2.- Ac. linolenico ω 3 o linolenatoHasta hace poco se consideraba como 3er Ac. Graso esencial AGE al Ac. Araquidonico

ACIDOS GRASOS ESENCIALES: AGE

El déficit de la ingesta de ácidos grasos esenciales lleva a la disminución dela producción de Prostaglandinas.

como el de mama o el de colon.

ACIDOS GRASOS UNIDOS A ALCOHOLES:Los Ac. Grasos se unen con alcoholes a

través de enlaces esteres que son enlaces débiles, a este proceso se llama (Esterificacion).

El alcohol generalmente es el glicerol (3 C), pero puede ser cualquier otro como es la Esfingosina, que es un alcohol aminado complejo.

Cuando se unen con glicerol forman monoacilgliceroles, diacil o triacilgliceroles.

LIPIDOS EN LA DIETA:

LIPIDOS EN LA DIETA:Los Ac. Grasos poliinsaturados de los

vegetales son de clase ω 6Los aceites de pescado (salmón, bacalao)

son de clase ω 3.Los Ac grasos saturados elevan el

colesterol ( LDL) o colesterol malo

Los Ac. Grasos monoinsaturados elevan el HDL

Los Ac. Grasos poliinsaturados mantienen el HDL y disminuyen el LDL

Los Ac. Grasos TRANS disminuyen los HDL y elevan los LDL.

……LIPIDOS EN LA DIETA

1.Son la principal fuente de energía del organismo.

2. A través de ellas se aportan los ácidos grasos esenciales y las vitaminas liposolubles.

3. Tanto los fosfolípidos como el colesterol tienen una función estructural en las células del organismo.

4. El colesterol es precursor de la vitamina D, hormonas esteroideas y ácidos biliares.

5. Las grasas vuelven mas apetecibles y sabrosos los alimentos y mejorar la textura de las carnes.

FOSFOLIPIDOS: Formados por ácidos grasos unidos a alcohol, fosfato y moléculas diversas

fosfatidilinositol.

Fosfolípidos

LOS FOSFOLIPIDOS:Se encuentra sobretodo en las membranas e

incluyen a los siguientes:

1.- Fosfatidilcolinas o llamadas lecitinas.

( el dipalmitoil lecitina es constituyente de Subs. Surfactante)

2.- Fosfatidiletanolamina (cefalinas)

3.- Fofatidilserina

4.- Fosfatidilinositol (que actúa como segundo mensajero.)

LOS FOSFOLIPIDOS:

5.- Cardiolipina (Lípido de las membranas mitocondriales) 6.- Lisofosfolipidos (fragmentos de los FL) 7.- Plasmalogenos (Abundantes en SNC) 8.- Esfingomielinas ( c/alcohol esfingosina) pueden contener colina ,que si se une además a un Ac.Graso forman los compuestos llamados CERAMIDAS

REACCIONES DE LOS FOSFOLIPIDOS

• La acilacion del grupo amino produce: Ceramidas

La unión del fosfato de colina a C1: Esfingomielina

La unión con un monosacarido C1: Cerebrosido

Gangliosidos : Resultan de la unión al C1 de serina, un oligosacarido, o ácidos sialicos, o Hexosa, mas esfingosina y ácidos grasos de cadenas largas.

REACCIONES DE LOS FOSFOLIPIDOS

Son intermediarios en la síntesis de

Fosfatidilcolina los siguientes: CDP colinaFosfatidiletanolamina. Diacilgicerol

LOS ESFINGOLIPIDOS:Son derivados de la esfingosina

(aminoalcohol)Esfingosina Ceramida

Glucosilceramida Esfingomielina

Entonces son ESFINGOSINAS

oLos gangliosidos:oLas ceramidas, olos cerebrosidos oLas esfingomilelinas

EL COLESTEROLoEs un alcohol de 27 átomos de carbonos y

tiene un enlace doble entre el C5 y C6. oTiene un grupo metilo en C18 y C19 y

posee una cadena lateral de alquilos de 8 miembros

oEs un esteroide por poseer un (anillo ciclopentano + [perhidro] fenantreno

oPuede esterificarse en el C3 y da lugar al Ester de colesterilo

Colesterol. Estructura

Colesterol. Estructura

Colesterol unido a Ac.graso= Ester de colesterilo

El colesterol Es precursor de muchos otros esteroides

(Ac. Biliares, Hormonas corticosuprarrenal H. sexuales, Vitamina D, Glucósidos cardiacos Alcaloides, Sitosterol (ergosterol de los vegetales) y de las levaduras

• Los Polisoprenoides y los terpenos no son esteroides pero se vinculan con ellos debido a que tienen una síntesis igual al del colesterol

ISOPRENOIDES Son compuestos isoprenoides:

Pigmentos visuales cromoforos Colesterol.

Beta carotenos

Color de los tomates

Terpenos

Carotenos,xantófilas,fitol,vitamina A,vitamina E yvitamina Karomas

Vitamina A o retinol

Vitamina E o alfa tocoferol

Terpenos

Vitamina K o filoquinona

Terpenos

Esteroides

Alimentos ricos en colesterol

LOS TRANSPORTADORES del colesterol en el plasma son las lipoproteinas

DIGESTION Y ABSORCION DE GRASAS.

• Se ingiere 60 a 150 gramos de grasa al día.El hígado segrega bilis que contiene sales

biliares y fosfatidilcolina quienes disuelven las grasas.

En el estomago se produce lipasa gástrica.El páncreas segrega lipasa pancreática que

dirige loa TAG para producir 3 monoacilos y glicerol

ENZIMAS PARA LA DIGESTION Y ABSORCION DE GRASAS.

• La colipasa producida en el páncreas activa a la lipasa.

• La fosfolipasa hidroliza el grupo 2 acilo de los fosfolipidos

• La esterasa actúa sobre los monoacilgliceridos, esteres de colesterol y esteres de vitamina A.

• El colesterol y las sales biliares son liberados desde el hígado y la vesícula biliar hacia el intestino

..DIGESTION Y ABSORCION DE GRASAS• Las sales biliares son derivadas del

colesterol, ayudan a emulsificar (formar micelas ) y absorber las grasas y las vitaminas Liposolubles (A,D,E,K)

• Las sales biliares en el íleon son recicladas hacia el hígado dando lugar al proceso llamado circulación enterohepática.

Falla en la reabsorción se atribuye a un déficit de sales biliares

• La disminución de sales biliares lleva a la mala absorción de Lípidos y a la esteatorrea.

BIOSINTESIS DE ACIDOS GRASOS (LIPOGENESIS)Es un procesos citosolico (RE) y mitocondrial

Se inicia desde el Acetil CoA citosolico

Es activa en tejido adiposo, hígado, riñón, pulmón, etc.

La glucosa, Piruvato y lactato son los substratos para l a conversión de grasas a partir de carbohidratos, por medio de la translocazion del citrato

BIOSINTESIS DE ACIDOS GRASOS (LIPOGENESIS)Su metabolismo alterado se relaciona

con obesidad y diabetes mellitus de tipo I

La reacción inicial consiste en convertir Acetil CoA (2c) en Malonil CoA (3C), para esto se requiere:

ATPHCO3

Biotina

CATABOLISMO DE LOS ACIDOS GRASOS U OXIDACION, ( alfa, beta)

Ocurre en las mitocondrias Se inician con un Acil CoA y finaliza en Acetil

CoA.La oxidación (beta) forma Acetil CoA y Acil

CoA de menores tamaños Utilizan NAD, FAD y generan NADH+H y

FAD H+HGenera ATP.Aumentan la oxidación de ácidos grasos

el ayuno prolongado y la Diabetes Mellitus.

AG activo Acil CoAAG + Proteína Ac. G transportadoAG + Glicerol TAG (esterificado)AG + PTAG en la célulaAG de cadena corta aniones de acido

graso

…..OXIDACION DE ACIDOS GRASOS

Los Ac. Graos de cadenas largas utilizan un sistema de transporte mediado por la carnitina

La carnitina es una proteína transportadora que se encuentra en la capas de la mitocondria, tanto de musculo, hígado y riñón.

Los ácidos grasos de cadena cortas No requieren de carnitina

…..OXIDACION DE ACIDOS GRASOS

EL SISTEMA DE CARNITINA CONSTA DE TRANSFERASAS, QUE CATALIZAN

REACCIONES DE TRANSACILACION :• Carnitina palmitoil transferasa I (externa)

Carnitina acilcarnitina translocasa (interna

Carnitina palmitoil transferasa II (interna)

Carnitina acetil transferasa (interna)

TRANSPORTE DE LA CARNITINA

cataliza la regeneración de la molécula de acil-CoA grasa.

Transporte de ácidos grasos desde el citoplasma al

cataliza la regeneración de la molécula de acil-CoA grasa.

BETA OXIDACION DE LOS ACIDOS GRASOSRompe dos átomos de carbón de la Acil CoA

empezando por el extremo carboxilo (entre alfa y beta).

Forma cada vez un Acetil CoA.

A partir de Palmitoil y CoA se forman 8 moléculas de Acetil CoA.

Las encimas que participan en la oxidacion forman un complejo multienzimatico QUE SE DENOMINA:

“OXIDASAS DE LOS ACIDOS GRASOS”

Se encuentran en la pared interna de la mitocondria cercana a la cadena respiratoria.

Forman una compleja enzimática (4 enzimas)

1.- Acil CoA deshidrogenasa (ligada al FAD) forma compuestos trans)2.- Enoil CoA Hidratasa ( ingresa agua)3.- Hidroxiacil CoA deshidrogenasa (ligada al NAD) 4.- Tiolasa (incorpora CoA – SH)

.

Los productos en cada vuelta son un Acetil CoA que va al ciclo de krebs y un Acil CoA mas corto.

Si se oxida un acido graso impar forma varias Acetil CoA y el ultimo compuesto que queda es PROPIONIL COA que se convierte en Succinil CoA y se incorpora al ciclo del acido cítrico.

...BETA-OXIDACION DE ACIDOS GRASOS

El exceso de oxidación da lugar a la formación de cuerpos cetonicos en el hígado y puede producir cetoacidosis en sangre.

Su proceso inhibe la gluconeogenesis y da lugar a hipoglicemia.

..OXIDACION DE ACIDOS GRASOS

A veces ácidos grasos de cadena larga se oxidan en los peroxisomas (forman Acetil CoA + H2O2). No generan ATP, acortan la cadena hasta 8 átomos de carbono (octoacil CoA)

Los peroxisomas no tienen carnitina.

En el encéfalo puede ocurrir alfa oxidación con la formación de acido Pitanico

..OXIDACION DE ACIDOS GRASOS

En el retículo endoplasmatico (citocromo P 450) se da lugar a la oxidación del carbón metílico u omega.

Ácidos grasos insaturados (CIS) requieren de transenoil isomerasa y reductasas.

……OXIDACION DE ACIDOS GRASOS

ENERGIA DE LA OXIDACION DE ACIDOS GRASOSEn cada vuelta de la oxidación de

palmitoil CoA se generan 5 ATPs. (2 x FAD y 3 x NAD que se van a la cadena respiratoria)

7 vueltas (7 x 5 = 35 ATPs)• 8 Acetil CoA que se oxidan en el ciclo de Krebs

8 x 12 =96 ATP`S• 96 + 53 = 131 – 2 ATP (consumidos para activar al acilo)

= 129 ATP´s por Mol de Palmitato Oxidado

ò 6, 656 KJ (68% de combustión mecánica)

Es el proceso de formación de cuerpos cetonicos ( cetoacidos de cadenas largas) en la mitocondria, a partir de los excedentes de Acetil CoA generados en la Beta oxidación DE LOS ACIDOS GRASOS. Los cuerpos cetonicos son 3

ACETOACETATO 3

HIDROXIBUTIRATO ACETONA

CETOGENESIS

ACETIL CoA A LA CETOGENESIS o AL CICLO DE K.

CETOGENESIS:4 atomos de carbono (terminales) que quedan en la

Betaoxidacion, se condensan para formar Acetoacetil Co A ,catalizadas por la enzima Cetotiolasa.

El Acetoacetil CoA se une a otro Acetil CoA para formar la 3 hidroximetil glutaril CoA (HMG – CoA) por acción de la enzima HMG CoA sintetasa, se pierde un CoA.

Una enzima liasa (HMG CoA Liasa) fragmenta este producto en una Acetil CoA y Acetato .(Formando el acetoacetato)

…CETOGENESISEl Aceto Acetato de manera espontanea forma Acetona

y por acción de la 3 hidroxibutidato deshidrogenasa (ligada al NAD) forma 3 hidroxibutirato (que se difunde a la sangre y a la orina).

Los cuerpos cetonicos van a la sangre ( cetonemia) y de ahí a otros tejidos (pulmón, como acetona) y a otros extrahepáticos donde se reactivan o se catabolizan.

El Acetoacetil se reactiva solo en el citosol hepático y puede formar colesterol.

SINTESIS DE LOS CUERPOS CETONICOS

RECONVERSION DE LOS CUERPOS CETONICOS A ACETIL CoA

DESTINO DE LOS CUERPOS CETONICOS

REGULACION DE LA CETOGENESIS (grafico derecho)

ENERGIA QUE PRODUCEN LOS CUERPOS CETONICOS

Acetoacetato genera 33 mol de ATP

Hidroxibutirato genera 21 mol de ATP

ENFERMEDADES ASOCIADAS A LA OXIDACION DE AC. GRASOS Y

CETOGENESISDeficiencia de carnitina (hipoglicemia)Deficiencia hereditaria de CPTI (hipoglicemia-Hig)Deficiencia hereditario de CPTII (hipoglicemia musculo esquelético)Deficiencia de hidroxiacil CoA deshidrogenasa (embarazo)Deficiencia de HMG CoA liasa (error innato de cetogenesis)Deficiencia de Acil CoA deshidrogenasa (acidosis)Cetoacidosis diabetica.

CETOACIDOSIS ALCOHÓLICA ( 3 mecanismos)

1.-La cetosis resulta del aumento de la movilización de ácidos grasos libres del tejido adiposo, junto con un incremento simultáneo de la capacidad del hígado para convertir estos sustratos en acetoacetato y en beta hidroxibutirato

CETOACIDOSIS ALCOHÓLICA ( 3 mecanismos)

2.- La conversión de acetato (producto de degradación del alcohol) en cetonas, ( por cambios estructurales de la mitocondria inducidos por el alcohol ) y que incrementan la tasa de cetosis y la depleción de fósforo mitocondrial, que inhibe la utilización de NADH e incrementa laformación de cuerpos cetónicos.

3.-El vómito y la inanición, aunados a desnutrición crónica.

CETOACIDOSIS DIABETICAEs una forma severa y específica de acidosis metabólica.

En la cetoacidosis diabética los trastornos metabólicos que se producen son generados por una deficiencia absoluta o relativa de insulina, amplificados por un incremento en los niveles de las hormonas anti-insulina u "hormonas del estrés": glucagon, catecolaminas, cortisol y hormona del crecimiento.

Los ácidos llamados cetonas se acumulan en la sangre y la orina. En niveles altos, las cetonas son tóxicas 

RELACION BIOQ-FARMACOLOGICAMedicamentos para Diabetes

(glibenclamida, tolbutamida) disminuyen oxidación de ácidos grasos porque inhiben a la:

Carnitin Palmitoil Transferasa I.

GRACIAS, coman sano