Este documento presenta una introducción a los lípidos. Explica que los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas principalmente por carbono e hidrógeno, y en menor medida por oxígeno, fósforo, nitrógeno y azufre. Se detalla que los lípidos son insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos, y que contienen gran cantidad de energía química. Luego, se enfoca en los ácidos grasos, indicando que son moléculas formadas por cadenas hidrocarbon

1. Lípidos INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA 5° COMUNICACIÓN Prof. Silvia Bentancourt

3. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre . Todo lo que entra y sale de las células tiene que atravesar las barreras lipídicas que forman las membranas celulares.

4. Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo tienen en común estas características:

5. Son insolubles en agua u otros disolventes polares.

6. Son solubles en disolventes orgánicos (no polares), como éter, cloroformo, benceno, etc.

7. Son compuestos orgánicos reducidos que contienen gran cantidad de energía química que puede ser extraída por oxidación.Prof. Silvia Bentancourt 2

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10. Cuentan con un número par de átomos de carbono (entre 4 y 24).

11. Tienen en un extremo un grupo carboxilo (-COOH).

12. En la naturaleza es muy raro encontrarlos en estados libre.

13. Están formando parte de los lípidos y se obtienen a partir de ellos mediante la ruptura por hidrólisis.Prof. Silvia Bentancourt 4

14. Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos: Ácidos grasos saturados Ácidos grasos insaturados Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono (mirístico (14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C)) . Prof. Silvia Bentancourt 5

15. Ácidos grasos saturados Ácidos grasos insaturados Prof. Silvia Bentancourt 6

17. Sus moléculas presentan codos dónde aparece un doble enlace. Esto provoca variaciones en sus propiedades como el punto de fusión (cuanto mas larga es la cadena y más saturada, mayor es el punto de fusión). (oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles enlaces)).

18. Estos compuestos no pueden ser sintetizados por los animales, se llaman ácidos grasos esenciales y deben tomarse en la dieta. Se denominan, en conjunto, vitamina F (aunque no son una verdadera vitamina). Son mas abundantes que los saturados, tanto en animales como en vegetales, pero especialmente en estos últimos.Prof. Silvia Bentancourt 7

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20. Propiedades químicas de los ácidos grasos. Los ácidos grasos se comportan como ácidos moderadamente fuertes, lo que les permite realizar reacciones de esterificación, saponificación y autooxidación. En la esterificación, un ácido graso se une a un alcohol mediante un enlace covalente, formando un éster y liberándose una molécula de agua. Mediante hidrólisis (hirviendo con ácidos o bases), el éster se rompe y da lugar de nuevo al ácido graso y al alcohol. Prof. Silvia Bentancourt 9

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22. La saponificación es una reacción típica de los ácidos grasos, en la cual reaccionan con bases (NaOH o KOH) y dan lugar a una sal de ácido graso, que se denomina jabón. Las moléculas de jabón presentan simultáneamente una zona lipófila o hidrófoba, que rehúye el contacto con el agua, y una zona hidrófila o polar, que tiende a contactar con ella. Esto se denomina comportamiento anfipático. Prof. Silvia Bentancourt 11

23. El gran tamaño de la cadena hidrófoba, es responsable de la insolubilidad en el agua de estas moléculas que, en un medio acuoso, tienden a disponerse en forma de láminas o micelas en las que las zonas polares establecen puentes de hidrógeno con las moléculas de agua y las zonas hidrófobas permanecen alejadas de éstas. Prof. Silvia Bentancourt 12

24. O O O O O Puentes de H H H H H H H H H H H Fuerzas de Van der Waals Prof. Silvia Bentancourt 13

25. Un jabón, por ejemplo, el palmitato sódico (CH3-(CH2)14-COONa), presenta una cadena hidrocarbonada que actúa como zona lipófila y por ello capaz de establecer enlaces de Van derWaals con moléculas lipófílas. La parte hidrófila (-COONa) se ioniza, estableciendo atracciones de tipo eléctrico con las moléculas del agua y otros grupos polares. Sus moléculas forman grupos llamados micelas, constituyendo dispersiones coloidales. Las micelas pueden ser monocapas, o bicapas si engloban agua en su interior. También tienen un efecto espumante cuando una micela monocapa atrapa aire, y efecto emulsionante o detergente cuando una micela monocapa contiene gotitas de lípidos. Prof. Silvia Bentancourt 14

26. En condiciones de laboratorio se pueden conseguir bicapas lipídicas que encierren agua u otras sustancias y que sirven para transportar sustancias entre el interior y el exterior de la célula. Esto se puede utilizar para medicamentos, cosméticos o el intercambio de genes entre distintos organismos. Estas estructuras reciben el nombre de liposomas. Prof. Silvia Bentancourt 15

27. La autooxidación de los ácidos grasos. Laautooxidación o enranciamiento de los ácidos grasos insaturados se debe a la reacción de los dobles enlaces con moléculas de oxígeno. Por esta reacción, los dobles enlaces se rompen y la molécula de ácido graso se escinde, dando lugar a aldehídos. CH3-(CH2)n-CH=CH-(CH2) n-COOH + O2 CH3-(CH2)n-CHO CHO-(CH2) n-COOH Se ha comprobado que la presencia de la vitamina E, evita la autooxidación de algunos tipos de lípidos como la vitamina A, lípidos de membrana, grasas, etc. La vitamina E se encuentra en las hojas verdes, semillas, aceites y en los huevos. Su actividad no ha sido comprobada en el hombre. Prof. Silvia Bentancourt 16

29. El aceite de oliva denominado virgen es extraído por simple presión en frío de las olivas.

30. Este aceite contiene la suficiente vitamina E para evitar su autooxidación.

31. La mezcla de aceite refinado con aceite virgen se denomina aceite puro de oliva.Prof. Silvia Bentancourt 17

32. Propiedades físicas de los ácidos grasos solubilidad punto de fusión. La solubilidad. Los ácidos de 4 o 6 carbonos son solubles en agua, pero a partir de 8 carbonos son prácticamente insolubles en ella. Esto se debe a que su grupo carboxilo (—COOH) se ioniza muy poco y por tanto su polo hidrófilo es muy débil. Cuanto más larga es la cadena hidrocarbonada, que es lipófila, más insolubles son en agua y más solubles son en disolventes apolares. Prof. Silvia Bentancourt 18

34. En los ácidos grasos insaturados, la presencia de dobles y triples enlaces forma codos en las cadenas, y hace que sea más difícil la formación de enlaces de Van derWaals entre ellas y en consecuencia sus puntos de fusión son mucho más bajos que en un ácido graso saturado de peso molecular parecidoProf. Silvia Bentancourt 19

36. Todos los lípidos saponificables son esteres de ácidos grasos y un alcohol o un aminoalcohol.

37. Pertenecen a este grupo los lípidos simples u hololípidos y los lípidos complejos o heterolípidos.LIPIDOS SIMPLES Son lípidos saponificables en cuya composición química solo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Comprenden dos grupos de lípidos: Acilglicéridos Ceras Prof. Silvia Bentancourt 20

38. ACILGLICÉRIDOS Son lípidos simples formados por la esterificación de una dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina (propanotriol). También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples. Según el número de ácidos grasos que forman la molécula, se distinguen: Monoacilglicéridos Diacilglicéridos Triacilglicéridos Prof. Silvia Bentancourt 21

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40. Si un acilglicérido presenta como mínimo un ácido graso insaturado, es líquido y recibe el nombre de aceite (el aceite de oliva es un éster de tres ácidos oleicos con una glicerina). Si todos los ácidos grasos son saturados, el acilglicérido es sólido y recibe el nombre de sebo (la grasa de buey, de caballo o de cabra). Si el acilglicérido es semisólido, recibe el nombre de manteca, como la grasa de cerdo. En los animales de sangre fría y en los vegetales hay aceites, y en los animales de sangre caliente hay sebos o mantecas. Prof. Silvia Bentancourt 23

42. Los triacilglicéridos carecen de polaridad, (también se denominan grasas neutras).

43. Sólo los monoacilglicéridos y los diacilglicéridos poseen una débil polaridad debida a los radicales hidroxilo que dejan libres en la glicerina.

44. Los acilglicéridos frente a bases dan lugar a reacciones de saponificación en la que se producen moléculas de jabón.

45. Las grasas son sustancias de reserva alimenticia (energética) en el organismo. En los animales se almacenan en los adipocitos (células adiposas) del tejido adiposo. Su combustión metabólica produce 9,4 kilocalorías por gramo.Prof. Silvia Bentancourt 24

46. Ceras Se obtienen por esterificación de un ácido graso con un alcohol monovalente de cadena larga (peso molecular elevado). Tienen un fuerte carácter hidrófobo y forman laminas impermeables que protegen muchos tejidos y formaciones dérmicas de animales y vegetales (cera de las abejas, grasa de la lana, cerumen del oído..) Prof. Silvia Bentancourt 25

48. Los lípidos complejos son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de las membranas citoplasmáticas, por lo que también se los denomina lípidos de membrana.

49. Al igual que los jabones, estos lípidos tienen un comportamiento anfipático. En contacto con el agua, los lípidos complejos se disponen formando bicapas, en las que las zonas lipófílas quedan en la parte interior y las zonas hidrófilas en la exterior, enfrentadas a las moléculas de agua.

50. Los lípidos complejos se dividen en dos grupos los fosfolípidos y los glucolípidos.Prof. Silvia Bentancourt 26

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53. EsfingolípidosProf. Silvia Bentancourt 28

54. Fosfoglicéridos Están formados por la esterificación de un ácido fosfatídico con un alcohol o un aminoalcohol. El ácido fosfatídico es el fosfolípido más sencillo, es una molécula formada por la unión por un enlace éster de un grupo fosfato con el carbono 3 de la glicerina. Los carbonos 1 y 2 están esterificados con dos ácidos grasos uno saturado y otro insaturado. Aminoalcohol Glicerina P Acido graso insaturado Acido graso saturado El resto de los fosfoglicéridos tiene por lo menos un grupo alcohol o amino unido al ácido fosfatídico. Los fosfoglicéridos más abundantes son la fosfatidilserina, la lecitina o fosfatidilcolina y la fosfatidiletanolamina, (abundantes en las membranas de las células eucariotas) Prof. Silvia Bentancourt 29

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56. Los fosfoesfíngolípidos Están formados por la unión de un aminoalcohol insaturado (esfingosina) y un ácido graso saturado o monoinsaturados de cadena larga. Este conjunto se denomina ceramida, al que se une un grupo fosfato y una molécula polar que es la que va a diferenciar los distintos tipos de esfingolípidos. Prof. Silvia Bentancourt 31

57. El fosfoesfingolípido más abundante es la esfingomielina, (muy abundante en las vainas de mielina de las neuronas). El radical R es una molécula de ác. fosfórico esterificada con colina Prof. Silvia Bentancourt 32

58. Glucolípidos. Son lípidos complejos formados por la unión de unaceramida y un glúcido. No tienen fosfato y en lugar de un alcohol, presentan un glúcido. Forman parte de las membranas celulares, especialmente las neuronas del cerebro. También se encuentran asociados a glucoproteínas formando el glucacálix de las membranas. Los glucolípidos pueden dividirse en dos grupos: cerebrósidos gangliósidos. Prof. Silvia Bentancourt 33

59. Loscerebrósidos son moléculas en las que a la ceramida se une una cadena glucídica que puede tener entre uno y quince monosacáridos. Son abundantes en el cerebro y en el sistema nervioso. Esfingosina Esfingosina Acido Graso Glucosa o Galactosa cerebrósido Los gangliósidos, son moléculas en las que la ceramida se une a un oligosacárido complejo en el que siempre aparece el ácido siálico. Acido Graso Oligosacáridos gangliósido Prof. Silvia Bentancourt 34

60. Los glucolípidos se sitúan en la cara externa de la membrana celular, en donde realizan una función de relación. Algunos gangliósidos actúan como receptores de membrana de toxinas (la causante del cólera) y de ciertos virus, permitiendo su entrada en la célula. Otros tiene que ver con la especificidad del grupo sanguíneo, o con la recepción del impulso nervioso a través de la sinapsis. Prof. Silvia Bentancourt 35

61. Lipoproteínas. Son asociaciones de lípidos y proteínas cuya fracción proteica es específica. Tienen dos funciones: participan en los sistemas de membranas y actúan como sistemas de transporte por el plasma sanguíneo. Las lipoproteínas de transporte han adquirido mucha importancia por su influencia en el metabolismo del colesterol. Se clasifican en función de su densidad. Quilomicrones: VLDL (Very Low Density Lipoproteins) LDL (Low Density Lipoproteins) HDL (High Density Lipoproteins) Prof. Silvia Bentancourt 36

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64. En las células aparecen en menor cantidad que los otros tipos de lípidos.

65. Algunos que son sustancias biológicamente muy activas como hormonas y vitaminas.Prof. Silvia Bentancourt 38

66. Limoneno, Mentol Geraniol, 2 unidades. Monoterpeno Fitol, Vitaminas E y A 4 unidades Diterpeno Escualeno 6 unidades Triterpeno Carotenoides: Xantofila, β-caroteno 8 unidades Tetraterpeno Caucho natural. Más de 8 Politerpeno Terpenos o Isoprenoides Los terpenos o isoprenoides son moléculas lineales o cíclicas formadas por la polimerización del isopreno o 2-metil-l,3-butadieno La clasificación de los terpenos se basa en el número de moléculas de isopreno que contienen. Prof. Silvia Bentancourt 39

67. Entre los monoterpenos, algunas esencias vegetales como el mentol de la menta, el limoneno del limón y elgeraniol del geranio. Son compuestos con aroma característico y en general, volátiles. De los diterpenos, elfítol, alcohol que forma parte de la clorofila, y las vitaminas A, E y K. Prof. Silvia Bentancourt 40 geraniol limoneno

68. Entre los tetraterpenos, loscarotenoides, que son pigmentos fotosintéticos. Se dividen en carotenos (color rojo) y xantofilas (color amarillo). Los carotenoides son precursores de la vitamina A. Estos compuestos presentan en su estructura muchos dobles enlaces conjugados, lo que hace que los electrones estén muy deslocalizados y sean fácilmente excitables. De ahí su función como pigmentos fotosintéticos. Entre los politerpenos, el caucho, que se obtiene del árbol Hevea brasiliensis. El caucho es un polímero formado por miles de moléculas de isopreno, dispuestas de forma lineal. Prof. Silvia Bentancourt 41

69. ESTEROIDES Los esteroides comprenden dos grandes grupos de sustancias, derivados de la molecula ciclopentano perhidrofenantreno: los esteroles y las hormonas esteroideas. Esteroles. Son esteroides que poseen un grupo hidroxilo unido al carbono 3 y una cadena alifática en el carbono 17. Los esteróles son el grupo más numeroso de los esteroides. Los principales esteróles son el colesterol, los ácidos biliares, las vitaminas D y el estradiol. Prof. Silvia Bentancourt 42

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71. El colesterol forma parte estructural de las membranas de las células de los animales, a las que confiere estabilidad debido a que disminuye la movilidad de las moléculas de fosfolípidos, ya que se sitúa entre los fosfolípidos y fija a estas moléculas. El colesterol se une mediante su grupo polar con las zonas hidrófilas de los fosfolípidos contiguos, mientras que el resto de su molécula interacciona con las zonas lipófilas de estas moléculas. El colesterol es muy abundante en el organismo, y es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides. Prof. Silvia Bentancourt 44

72. Los ácidos biliares son un grupo de moléculas producidas en el hígado a partir del colesterol, y de las que derivan las sales biliares, que se encargan de la emulsión de las grasas en el intestino, lo que favorece la acción de las lipasas y su posterior absorción intestinal. Prof. Silvia Bentancourt 45

73. El grupo de las vitaminas D esta formado por un conjunto de esteroles que regulan el metabolismo del calcio y fósforo y su absorción intestinal. Cada vitamina D proviene de un esterol diferente. La síntesis de estas vitaminas es inducida en la piel por los rayos ultravioleta. Su carencia origina raquitismo en los niños y osteomalacia en los adultos. El estradiol es la hormona encargada de regular la aparición de los caracteres sexuales secúndanos femeninos y de controlar el ciclo ovárico. Prof. Silvia Bentancourt 46

74. Hormonas esteroideas. Derivan del colesterol, y son hidrofóbicas (por eso pueden atravesar fácilmente las membranas). Se caracterizan por la presencia de un átomo de oxígeno unido al carbono 3 mediante un doble enlace. Prof. Silvia Bentancourt 47

75. PROSTAGLANDINAS Las prostaglandinas son lípidos cuya molécula básica es el prostanoato constituido por 20 carbonos que forman un anillo ciclopentano y dos cadenas alifáticas. Su nombre procede de su descubrimiento en el líquido seminal y en la próstata, aunque existe en gran cantidad de tejidos, tanto masculinos como femeninos. Este grupo de sustancias se sintetizan a partir de los ácidos grasos insaturados que forman parte de los fosfolípidos de las membranas celulares. Las prostaglandinas se sintetizan continuamente y actúan de forma local. Prof. Silvia Bentancourt 48

76. Las funciones de las prostaglandinas en el organismo son muy diversas. La producción de las sustancias que regulan la coagulación de la sangre y el cierre de las heridas; La sensibilización de los receptores del dolor y la iniciación de la vasodilatación de los capilares, lo que origina la inflamación después de los golpes, heridas o infecciones; La aparición de fiebre como defensa en las infecciones, la disminución de la presión sanguínea al favorecer la eliminación de sustancias en el riñón; La reducción de la secreción de jugos gástricos, facilitando la curación de las úlceras de estómago, La regulación del aparato reproductor femenino y la iniciación del parto. Prof. Silvia Bentancourt 49 El ácido salicílico (del Salix, sauce) inhibe la síntesis de las prostaglandinas y de ahí su efecto analgésico.

77. Función de reserva. Los lípidos son la principal reserva energética del organismo. Un gramo de grasa produce 9.4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación (los glúcidos sólo producen 4,1kcal/gr). La gran cantidad de energía se debe a la oxidación de los ácidos grasos en las mitocondrias. Prof. Silvia Bentancourt 50

78. Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas citoplasmáticas y de los orgánulos celulares. Cumplen esta función los fosfolípidos, los glucolípidos, el colesterol, etc. En los órganos, recubren estructuras y les dan consistencia, (ceras). Otros tienen función de protección térmica, (acilglicéridos, en animales de climas fríos). Finalmente, protección mecánica, como la de los tejidos adiposos que están situados en la planta del pie y en la palma de la mano del hombre. Prof. Silvia Bentancourt 51

79. Función biocatalizadora. Los biocatalizadores son sustancias que posibilitan o favorecen las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas. Función transportadora. El transporte de los lípidos desde el intestino hasta su lugar de utilización o hasta el tejido adiposo, donde se almacenan, se realiza mediante la emulsión de los lípidos gracias a los ácidos biliares y las lipoproteínas, asociaciones de proteínas específicas con triacilglicéridos, colesterol, fosfolípidos etc., que permiten su transporte por la sangre y la linfa. Prof. Silvia Bentancourt 52