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TEMA 4 : LÍPIDOS: CONCEPTO Y FUNCIONES GENERALES. ÁCIDOS GRASOS. ACILGLICÉRIDOS, FOSFOLÍPIDOS, ESTEROIDES : ESTRUCTURA MOLECULAR. CARÁCTER ANFIPÁTICO DE LOS LÍPIDOS: MICELAS, MONOCAPAS Y BICAPAS .

1. LÍPIDOS : CONCEPTO, FUNCIONES GENERALES Y CLASIFICACIÓN.

Los lípidos son sustancias orgánicas formadas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, en los que se incluyen en ocasiones elementos como el nitrógeno, fósforo y azufre.

Son poco solubles en agua, siendo solubles en disolventes orgánicos como el cloroformo, el benceno, el éter, el tolueno o la gasolina y sus funciones principales son:

1. Material de reserva : Pueden acumularse en cantidades prácticamente ilimitadas constituyendo una importante fuente de energía. Ej : Los TAG.

2. Estructurales : Forman parte de las membranas plasmáticas y de los orgánulos de las células. Ej : Los fosfoglicéridos.

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3. Transporte : Como por ejemplo las lipoproteinas, que transportan aquellos lípidos que son poco solubles. Otro ejemplo son los ácidos biliares que transportan las grasas y facilitan su degradación y posterior reabsorción.

4. Reguladoras : Como por ejemplo las hormonas de la corteza de las glándulas suprarrenales como la aldosterona que controla el funcionamiento del riñón o los andrógenos y los estrógenos que son hormonas sexuales que favorecen los caracteres sexuales secundarios.

ALDOSTERONA

5. Protectora : Como las ceras que forman una cubierta protectora en piel, pelo y plumas, o el panículo adiposo que llevan los cetáceos y que les permite mantener la temperatura corporal interior.

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6. Sustancias fotosensibles : Como algunos terpenos que son sensibles a la luz, lo que es aprovechado para el funcionamiento de los órganos de la visión en animales, o en las estructuras capaces de realizar la fotosíntesis en vegetales.

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ACIDOS GRASOSSATURADOSINSATURADOS

LIPIDOS SAPONIFICABLES

A IMPLESACILGLICERIDOS

MONOACILGLICERIDOSDIACILGLICERIDOSTRIACILGLICERIDOS

CERAS

B LIPIDOS COMPLEJOS

FOSFOGLICERIDOS

ESFINGOLIPIDOSCON ACIDO FOSFORICO

SIN ACIDO FOSFORICO IDOSCEREBROSIDOSGANGLIOSIDOS

LIPIDOS INSAPONIFICABLESA TERPENOS O DESB ESTEROIDESC PROSTAGLANDINAS

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LIPIDOS S

O GLUCOLIP

ISOPRENOI

En cuanto a su clasificación, es la que se muestra arriba.

2. ÁCIDOS GRASOS :

Están formados por una larga cadena alifática o hidrocarbonada con un grupo COOH en uno de los extremos.

Tienen funcional y fisiológicamente dos funciones principales :

a. Forman parte de la estructura de otros lípidos.

b. Son moléculas combustibles ( su oxidación da mucha energía = mucho ATP ).

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Los ácidos grasos en los seres vivos suelen tener un número par de átomos de carbono (generalmente entre 12 y 24 ), siendo los más comunes los de 16 y 18 carbonos, siendo sus enlaces de dos tipos :

a. Enlaces sencillos : Si el ácido graso posee estos enlaces se llamará ácido graso saturado.

b. Enlaces dobles : Puede tener uno o más enlaces dobles. Si tienen uno se les llama ácidos grasos monoinsaturados y si poseen más de un doble enlace se les llama ácidos grasos poliinsaturados.

Una diferencia tridimensional a destacar entre los ácidos grasos saturados e insaturados es que los ácidos grasos saturados tienen una estructura en forma de zig-zag, en cambio los ácidos grasos insaturados pierden esta estructura en zig-zag donde están los dobles enlaces y forman codos ( además estos dobles enlaces dan lugar a la isomería cis-trans).

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ÁCIDOS GRASOS :

Si nos fijamos detenidamente en la estructura de los ácidos grasos vemos que presentan una clara BIPOLARIDAD :

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1. La cadena hidrocarbonada es HIDRÓFOBA, es decir repele el agua ; además esta cadena hidrocarbonada puede formar enlaces de Van Der Waals con otras cadenas semejantes pero nunca con el agua.

2. El grupo carboxilo es HIDRÓFILO, y puede unirse a otros grupos similares por enlaces por puente de hidrógeno.

1. Cuando el ácido graso se encuentra en un medio acuoso, los grupo hidrófilos se orientan hacia el agua, mientras que los grupos hidrófobos se alejan de ésta, de manera que esto explica la formación de bicapas y micelas, las cuales tienen una gran importancia en la estructura de las membranas celulares.

2. a) Si el ácido graso es saturado, cuando el número de átomos de carbono aumenta, el punto de fusión del ácido graso aumenta ya que aumenta el número de enlaces de Van Der Waals que se forman y por lo tanto la energía que debe suministrarse para romperlos es mayor.

b) Si el ácido graso es insaturado o poliinsaturado, el punto de fusión disminuye debido a que los dobles enlaces dificultan la formación de enlaces de Van Der Waals entre las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos.

Estas dos propiedades de los ácidos grasos determinan que los ácidos grasos saturados a temperatura ambiente sean sólidos, y los insaturados sean líquidos.

PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ÁCIDO GRASOS :

Por poseer un grupo carboxilo o ácido pueden llevar a cabo las siguientes reacciones :

1. Reacciones de esterificación : Se producen cuando reaccionan con grupos alcoholes formando ésteres.

2. Reacciones de saponificación : Reaccionan con las bases dando lugar a jabones :

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3. LÍPIDOS SAPONIFICABLES :

ACILGLICÉRIDOS O ACILGLICEROLES

Estructuralmente son ésteres de glicerina de 1, 2 ó 3 moléculas de ácidos grasos.

Si poseen un sólo ácido graso se llaman monoacilglicéridos ( MAG ), si poseen dos serán diacilglicéridos ( DAG ), y si poseen tres será, triacilglicéridos ( TAG ). Los TAG son completamente hidrófobos o apolares, en cambio los MAG y los DAG tienen cierta polaridad por poseer los radicales OH de la glicerina libres.

DAG

Los más importantes y abundantes son los TAG, y los podemos dividir en dos grupos :

1. TAG simples : En las tres posiciones presentan el mismo ácido graso.

2. TAG mixtos : Presentan dos o tres ácidos grasos distintos.

Los TAG se hidrolizan a pH neutro por acción de unos enzimas llamados lipasas ; así por ejemplo las lipasas del intestino colaboran en la digestión y absorción de las grasas de la dieta.

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La función más importante de los TAG es actuar como fuente de energía ( su rotura da mucha energía = mucho ATP ), por eso, por ejemplo, se acumulan en las semillas ya que durante la germinación las plantas no pueden realizar la fotosíntesis y por lo tanto utilizan la combustión de sus propios TAG para obtener energía; otro ejemplo son los adipocitos del tejido adiposo de los animales.

Como habíamos dicho antes los TAG son lípidos saponificables, es decir pueden dar lugar a jabones cuando reaccionan con bases

CERAS :

Se hallan muy ligadas a los TAG, y se suelen encontrar como cubierta protectora de la piel, pelo y plumas. También los podemos encontrar sobre hojas y frutos de las plantas superiores para evitar que se desequen ( que pierdan mucha agua ).

FOSFOGLICÉRIDOS O GLICEROFOSFOLÍPIDOS

Poseen bipolaridad, es decir están compuestos por una cadena hidrocarbonada no polar o hidrófoba y cabeza polar hidrófila.

Como su propio nombre indica poseen fósforo ( en forma de ácido ortofosfórico ), y los lípidos hallados en las células contienen dos moléculas de ácidos grasos esterificando

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BIOLOGÍA-LOYOLA el primer y el segundo grupo hidroxilo de la glicerina, y el tercer grupo hidroxilo de la glicerina se halla esterificado por el ácido fosfórico, el cual a su vez se halla esterificado por un alcohol, y el enlace entre el ácido fosfórico y el alcohol se llama enlace fosfoéster :

Si la glicerina está esterificada por los dos ácidos grasos y por el ácido fosfórico ,pero no posee el grupo alcohol, a este compuesto se le llama ácido fosfatídico.

En cuanto a la bipolaridad se distribuye de la siguiente manera :

a. Cabeza hidrofílica o polar : Formada por el alcohol, el ácido fosfórico y la glicerina.

b. Cabeza hidrófoba o apolar : Formada por los ácidos grasos.

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Los fosfoglicéridos se encuentran casi exclusivamente en las membranas celulares y en las lipoproteinas del plasma sanguíneo, y los fosfolípidos más abundantes son :

1. Fosfatidiletanolamina : También se le llama cefalina. El alcohol que posee es la etanolamina.

2. Fosfatidilcolina : También se llama lecitina. El alcohol es la colina.

3. Fosfatidilinositol : Donde el alcohol es el Inositol

4. Fosfatidilserina : Donde el alcohol es el aminoácido Serina.

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ESFINGOLÍPIDOS CON ÁCIDO FOSFÓRICO :

No poseen glicerina, en cambio sí poseen una molécula denominada esfingosina a la cual se le une un ácido graso por un enlace amida ( la esfingosina y el ácido graso forman una molécula que se llama ceramida ), y un ácido fosfórico al cual a su vez se le une un alcohol.

Los esfingolípidos también presentan bipolaridad :

a. Parte polar, compuesta por el ácido fosfórico y el alcohol.

b. Parte apolar, compuesta por el ácido graso y la cadena hidrocarbonada de la esfingosina.

Por último decir que el esfingolípido más corriente es la esfingomielina, donde el alcohol es la colina.

ESFINGOLÍPIDOS SIN ÁCIDO FOSFÓRICO :

Poseen como los anteriores esfingosina a la que se le une un ácido graso, pero no poseen ácido fosfórico, en cambio poseen uno o varios monosacáridos.

La parte polar está constituida por los azúcares, y la parte no polar por el ácido graso más la cadena hidrocarbonada de la esfingosina.

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4. LÍPIDOS INSAPONIFICABLES :

ESTEROIDES :

Son derivados del ESTERANO, GONANO O CICLOPENTANOPERHIDROFENANTRENO, el cual posee la siguiente estructura :

Entre los esteroides más importantes cabe destacar los esteroles, presentes en la mayoría de las células eucariotas. Poseen en carbono 3 un grupo OH y en el carbono 17 una cadena hidrocarbonada que varía de unos a otros. El esterol más importante es el colesterol, el cual es una molécula anfipática o bipolar, ya que posee un grupo polar o hidrofílico ( es el OH en el C3 ), mientras que el resto de la molécula es apolar o hidrofóbica.

COLESTEROL

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Este carácter anfipático les permite desempeñar funciones estructurales, siendo un componente muy importante de las membranas de las células animales, a las que confiere estabilidad.

En otras células eucariotas encontramos esteroles similares al colesterol : Por ejemplo el ergosterol en los hongos y el estigmasterol en los vegetales.

El colesterol además de su papel como constituyente de las membranas, es el precursor de otros esteroides entre los que destacan:

1. Los ácidos biliares : Favorecen la digestión y absorción intestinal de las grasas.

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2. Hormonas sexuales :

a) Hormonas sexuales masculinas o andrógenos.

b) Hormonas sexuales femeninas como los estrógenos.

Estas hormonas controlan el comportamiento y la capacidad reproductora.

b. Hormonas de la corteza suprarrenal : Como por ejemplo el cortisol que regula el metabolismo de los glúcidos ( acelera el paso de glucosa a glucógeno ). Otro ejemplo de este tipo de hormonas es la aldosterona, la cual regula el funcionamiento del riñón, ya que estimula la reabsorción de agua y sodio en los túbulos renales, al tiempo que incrementa la eliminación de potasio.

5. CARÁCTER ANFIPÁTICO DE LOS LÍPIDOS DE MEMBRANA :

Los lípidos que constituyen las membranas celulares, tienen en común una característica muy importante y es que son moléculas anfipáticas ( poseen una parte hidrofílica y otra parte hidrófoba ).

Con esta configuración es evidente que cuando estos lípidos se encuentran en medio acuoso sus cabezas polares tendrán afinidad por el agua, mientras que las colas hidrocarbonadas repelerán el agua, de manera que podemos tener dos posibles configuraciones de un lípido en un medio acuoso :

1. Micela : Donde los grupos polares están en la superficie y las colas hidrocarbonadas están en el interior de la micela.

2. Bicapa molecular o bicapa lipídica : Para la mayoría de los fosfolípidos y esfingolípidos es la estructura más favorable en medios acuosos, ya que las dos cadenas de ácidos grasos hacen que sean demasiado voluminosos para acumularse en el interior de la micela.

Esta preferencia por la bicapa es importantísima ya que la micela es una estructura limitada, en cambio, las bicapas son estructuras mucho mayores.

Por todo esto, y en resumen los fosfolípidos son constituyentes claves de las membranas celulares al poder formar bicapas lipìdicas. Además estas bicapas constituyen barrera de permeabilidad. POR LO TANTO LA FORMACIÓN DE LA BICAPA ES UN PROCESO DE AUTOENSAMBLAJE DE LOS LÍPIDOS COMO CONSECUENCIA DE SU CARÁCTER ANFIPÁTICO O BIPOLAR.

¿ CÓMO SE ESTABILIZA LA BICAPA LIPÍDICA ?

1. Las moléculas de agua se liberan de las colas hidrocarbonadas a medida que estas colas quedan hacia el interior de la bicapa.

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2. Se forman enlaces de Van Der Waals entre las colas hidrocarbonadas que favorecen el empaquetamiento.

3. Se producen enlaces de hidrógeno entre las cabezas polares o hidrófilas de los fosfolípidos y con el agua.

Por último decir que las bicapas tienden a cerrarse sobre sí mismas, de manera que no existen extremos con colas hidrocarbonadas expuestas al agua, lo que da lugar a la formación de compartimentos. Además las bicapas lipídicas se autorreparan puesto que si se produce un orificio en la bicapa es energéticamente desfavorable para la célula.

.- RESUMEN DE LAS PARTES POLARES Y NO POLARES DE LOS LÍPIDOS

LÍPIDOS DE MEMBRANA

PARTE HIDRÓFOBA PARTE HIDRÓFILA

FOSFOGLICÉRIDOS Cadenas de ácidos grasos Alcohol + glicerina + Ácido fosfórico

ESFINGOLÍPIDOS Ceramida Ácido fosfórico + alcohol

ESFINGOLÍPIDOS SIN ÁCIDO FOSFÓRICO

Ceramida Uno o más residuos de azúcar

COLESTEROL Toda la molécula menos el OH del C3

Grupo OH del C3

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CUESTIONES

1. La hidrólisis de un determinado lípido rinde glicerina, ácido butírico, ácido fosfórico,

y etanolamina en la proporción 1:2:1:1, ¿ De qué lípido se trata ? Escribe su estructura.

2. Un lípido en su hidrólisis total libera ácido graso palmítico, ácido graso esteárico, ácido graso oleico y glicerina. ¿ De qué lípido se trata ?

3. ¿ Por qué los TAG son lípidos saponificables y los TERPENOS no ? 4. Escribe un fosfoglicérido formado por una molécula de ácido butírico y otra de ácido

palmítico. 5. La fosfolipasa A es un enzima que hidroliza la unión del ácido graso con el carbono

1 de la glicerina. Escribe la reacción de hidrólisis de la fosfolipasa A sobre el fosfoglicérido.

6. En el semen de la ballena abunda el palmitato de cetilo ( espermaceti ) cuya fórmula es : CH3-(CH2)14-CO-O-CH2-(CH2)14-CH3.. Esta sustancia está formada por otras dos; de acuerdo con la fórmula anterior, indica la fórmula química de las dos moléculas e indica el tipo de lípido que es el palmitato de cetilo.

7. La saponificación de cierta grasa con NaOH dio lugar a la formación de glicerina y palmitato sódico en la proporción 1:1. Escribe la reacción de saponificación.

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