L ipidos

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  1. 1. ESTRUCTURA DE LÍPIDOS Y MEMBRANAS Estructura, función y análisis de lípidos <ul><li>S on un grupo de compuestos químicamente muy diverso. </li></ul><ul><li>CARACTERÍSTICAS : </li></ul><ul><li>Insolubles en solventes polares como el agua </li></ul><ul><li>Solubles en solventes orgánicos no polares como el cloroformo, el éter y el benceno. </li></ul><ul><li>FUNCIONES : </li></ul><ul><li>S on moléculas de almacenamiento de energía , usualmente en forma de grasa o aceite . </li></ul><ul><li>C umplen funciones estructurales , ( fosfolípidos, glucolípidos y ceras ) . </li></ul><ul><li>Actividad biológica (cofactores, transportadores, hormonas ) </li></ul><ul><li>Cubierta Protectora </li></ul>LÍPIDOS BIOLÓGICOS
  2. 2. Principales clases de lípidos de almacenamiento y de membrana
  3. 3. Propiedades de los ácidos grasos <ul><li>Los ácidos grasos son generalmente monocarboxílicos alifáticos de cadena abierta y continua. </li></ul><ul><li>Casi todos tienen un número par de átomos de carbono y abundan los que tienen entre 14 y 24. Entre los saturados predominan los de 16 y 18 átomos de C, y entre los insaturados los de 18 átomos de C. </li></ul>
  4. 4. Continuación….. <ul><li>Los ác. grasos saturados con menos de 10 átomos de C son líquidos a temperatura ambiente, mientras que los que tienen más de 10 átomos de C son sólidos de consistencia cerosa. Por otro lado, los ác. grasos insaturados son líquidos a T. amb. </li></ul><ul><li>Los ác. grasos insaturados presentan isomería cis . </li></ul>
  5. 5. Estearato 18:0 Oleato 18:1 (  9 ) Cabeza polar Cola no polar ÁCIDOS GRASOS Saturados Insaturados 1   
  6. 6. Molécula Antipática y formación de Micelas
  7. 8. Ácidos grasos esenciales <ul><li>Ácido Linoleico (18:2) Δ 9,12 ó ω -6 </li></ul><ul><li>Ácido Linolénico (18:3) Δ 9,12 , 15 ó ω -3 </li></ul><ul><li>Ácido Araquidónico (20:4) Δ 5,8,11,14 ó ω -6 </li></ul>
  8. 9. Composición de tres grasas comestibles (25ºC) Grasas animales: Ricas en AG saturados Sólidas a Tª ambiente Grasas vegetales: Ricas en AG insaturados Líquidas a Tª ambiente Ácidos grasos (% del control) Aceite de oliva Mantequilla Sebo de buey Líquido Sólida, blanda Sólido, duro
  9. 11. 1.- se realiza a partir de acetil CoA 2.- tiene lugar en el citosol 3.- requiere NADPH 4.- intermedios unidos a HS-ACP 5.- se realiza en 4 etapas 5.1.- acetilCoA -> malonil CoA: acetil CoA carboxilasa 5.2.- síntesis de ácido palmítico: ácido graso sintasa 5.3.- elongación del ácido palmítico 5.4.- formación de dobles enlaces Lipogénesis
  10. 12. Síntesis de ácidos grasos
  11. 13. LÍPIDOS DE ALMACENAMIENTO Las grasas y los aceites contienen una mayor proporción de enlaces carbono-hidrógeno ricos en energía que los carbohidratos y, en consecuencia, contienen más energía química. En promedio, las grasas producen aproximadamente 9,3 kcal /g, en comparación con las 3,79 kcal /g de carbohidrato, o las 3,12 kcal /g de proteína Las grasas y aceites son derivados de ácidos grasos (AG) La oxidación completa de AG (a CO 2 y H 2 O) es muy exergónica.
  12. 15. TRIACILGLICÉRIDOS Esterificación de tres ácidos grasos con los tres hidroxilos del glicerol - Esteárico (18:0) Glicerol + - Linoleico (18:2) - Palmítico (16:0)
  13. 16. Reacciones de los TAG <ul><li>Hidrólisis </li></ul><ul><ul><li>Enzimática </li></ul></ul><ul><ul><li>Ácida </li></ul></ul><ul><ul><li>Básica (Índice de Saponificacion) </li></ul></ul><ul><li>Hidrogenación </li></ul><ul><li>Halogenación (Índice de Yodo) </li></ul><ul><li>Isomerización </li></ul>
  14. 17. Continuación..... <ul><li>Rancidez </li></ul><ul><ul><li>Hidrolítica (Índice de acidez) </li></ul></ul><ul><ul><li>Oxidativa </li></ul></ul><ul><ul><li>BHT, BHA, Tocoferoles </li></ul></ul>
  15. 19. DIFERENCIAS ENTRE LA SÍNTESIS Y EL CATABOLISMO DE LÍPIDOS <ul><li>La síntesis se lleva a cabo en el citosol mientras que la Catabolismo en el mitocondrias . </li></ul><ul><li>El NADPH es el donador de e- de alta energía en la síntesis, mientras que el FAD y NAD+ son aceptores de e- en el catabolismo </li></ul>
  16. 20. CERAS BIOLÓGICAS Esterificación de ácidos grasos de cadena larga (14-36 C) con alcoholes de cadena larga (16-30 C) Funciones: Almacenamiento de energía Protección Aplicaciones: Industria farmaceútica Ejemplo: Triacontanilpalmitato ( cera de abeja )
  17. 21. <ul><li>2. LÍPIDOS ESTRUCTURALES DE LAS MEMBRANAS </li></ul><ul><li>Fosfoacilglicerol </li></ul><ul><li>Esfingolípidos </li></ul><ul><li>Esteroles </li></ul>Colesterol Fosfoesfingolípido Glicoesfingolípido
  18. 22. <ul><ul><ul><li>A. Glicerofosfolípidos o fosfoacilglicerol </li></ul></ul></ul><ul><li>Esterificación de dos ácidos grasos y una molécula de ácido </li></ul><ul><li>fosfórico con los tres hidroxilos de las molécula de glicerol . </li></ul>
  19. 23. Glicerofosfolípido Ácido grasp saturado p.ej. Ác. palmítico Ácido graso insaturado p.ej. Ác. oleico Grupo sustituyente en la cabeza polar Ácido fosfatídico ------ Fosfatidiletanolamina Etanolamina Fosfatidilcolina Colina Fosfatidilserina Serina Fosfatidilglicerol Glicerol Fosfatidilinositol Inositol 4,5- 4,5-bifosfato bifosfato Cardiolipina Fosfatidil glicerol Nombre del Carga neta Glicerofosfolípido Nombre de X Fórmula de X (pH 7)
  20. 24. Funciones de los PAG <ul><li>Se encuentran casi exclusivamente en las membranas de las células y de los orgánelos y en las lipoproteínas del plasma sanguíneo. </li></ul><ul><li>Fosfatidilcolina o Lecitina : son los PAG más abundantes de los tejidos animales, sirve de fuente de fósforo para la formación de tejidos nuevos y participa en el transporte de grasas en el organismo. También se encuentra en los alveolos pulmonares en donde sirven de agentes tensioactivos. </li></ul>
  21. 25. Continuación.. <ul><li>Fosfatidiletanolamina o Cefalina : Sirven de fuente de P y algunas son esenciales en la coagulación normal de la sangre. </li></ul><ul><li>Fosfatidilinositol: Tiene un rol central en la transducción de señales, por ser componente de las membranas plasmáticas que sirven como reservorio de moléculas mensajeras, liberadas dentro de la célula en respuesta a ciertas señales extracelulares. </li></ul>
  22. 26. Especificidad de las fosfolipasas sobre enlaces éster de glicerofosfolípidos Degradación en lisosomas de fosfolípidos y esfingolípidos
  23. 27. <ul><ul><ul><ul><ul><li>B. Esfingolípidos </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><li>Esterificación de la esfingosina con un ácido graso y un grupo polar responsable del carácter anfipático de la molécula </li></ul>ESFINGOSINA H 2 H +
  24. 28. ESFINGOLÍPIDOS 1. 2. 1. ESFINGOMIELINAS 2. GLICOESFINGOLÍPIDOS a) Cerebrósidos b) Globósidos c) Gangliósidos Ceramida ----- Esfingomielina Fosfocolina Glicolípidos neutros Glicosilcerebrósido Glucosa Lactosilceramida di, tri o tetra sacárido Gangliósido GM2 Oligosacárido complejo Nombre del esfingolípido Nombre de X Fórmula de X Esfingosina Ácido graso Ceramida ----- Esfingomielina Fosfocolina Glicolípidos neutros Glicosilcerebrósido Glucosa Lactosilceramida di, tri o tetra sacárido Gangliósido GM2 Oligosacárido complejo Nombre del esfingolípido Nombre de X Fórmula de X
  25. 30. Función de los Esfingolípidos <ul><li>Esfingomielina: Componentes de membranas celulares tanto en plantas como en animales y son especialmente abundantes en el cerebro y tejido nervioso. </li></ul><ul><li>Cerebrósidos: Abundan en las membranas celulares del tejido cerebral y nervioso, particularmente en las cubiertas de mielina de los axones. </li></ul><ul><li>Gangliósidos: Abundan en la materia gris del cerebro y en pequeñas cantidades, en otros tejidos neurales. </li></ul>
  26. 31. Capa de Mielina <ul><li>Consiste de un 70% de lípidos (varios fosfolípidos y esfingolípidos) y 30% de proteínas conformadas en una bicapa de lípidos que envuelve los axones de las células nerviosas. </li></ul><ul><li>Función: </li></ul><ul><li>Funcionan como un aislante que permite el flujo rápido y eficiente de los impulsos nerviosos, que son señales eléctricas. </li></ul><ul><li>Alteración: </li></ul><ul><li>La degradación gradual de esta capa, por la perdida de estos lípidos, causan que los axones no puedan conducir los impulsos nerviosos. Dando como resultado enfermedades desmielinizantes como la Esclerosis múltiple. </li></ul>
  27. 32. LÍPIDOS DERIVADOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA <ul><ul><li>A. ESTEROIDES </li></ul></ul><ul><ul><li>- Hormonas sexuales masculinas </li></ul></ul><ul><ul><li> femeninas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Hormonas de la corteza suprarrenal </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Vitamina D </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ácidos biliares </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>B. EICOSANOIDES </li></ul></ul><ul><ul><li>- Prostaglandinas </li></ul></ul><ul><ul><li>- Tromboxano A2 </li></ul></ul><ul><ul><li>- Leucotrieno A4 </li></ul></ul><ul><ul><li>C. ISOPRENOIDES </li></ul></ul><ul><ul><li>- Carotenos </li></ul></ul><ul><ul><li>- Vitaminas A, E, K </li></ul></ul><ul><ul><li>- Escualeno </li></ul></ul><ul><ul><li>- Otros isoprenoides </li></ul></ul>
  28. 33. Lípidos Derivados <ul><li>Los Terpenos y los Esteroides tienen una relación estructural ya que se derivan del isopreno (2-metil-1,3-butadieno), por ello se les conoce como Lípidos isoprenoide . </li></ul><ul><li>Los terpenos se sintetizan principalmente en los vegetales, donde constituyen aceites esenciales, fragancias y pigmentos. Pueden ser de cadenas abiertas, cíclicas o combinadas. </li></ul>
  29. 34. ISOPRENOS
  30. 35. Vitaminas Liposolubles
  31. 36. Transporte, Almacenamiento y Excreción
  32. 37. Fuentes de Vitaminas Liposolubles
  33. 38. <ul><li>Estructura Química: Poliisoprenoide (Retinol, retinal, ácido retinoico). </li></ul><ul><li>Fuentes: Vegetales (Betacaroteno), Hígado. </li></ul><ul><li>Funciones biológicas: </li></ul><ul><li>♣ Crecimiento y diferenciación celular. </li></ul><ul><li>♣ Visión. </li></ul><ul><li>♣ Antioxidante (Betacaroteno). </li></ul>VITAMINA A ♣
  34. 39. C. ISOPRENOIDES Vitamina A 1 , precursores y derivados Isopreno <ul><ul><li>Deficiencia:- Piel, ojo, mucosas secas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Retraso desarrollo y crecimiento </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ceguera nocturna </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Fármaco: tretinoin (P.A. ácido retinoico) </li></ul></ul>
  35. 41. Otros isoprenoides o derivados Dolicol : Un transportador glucídico Vitamina K 1 : Un cofactor de la coagulación sanguínea Warfarina : Un anticoagulante sanguíneo Vitamina E : Un antioxidante Ubiquinona (coenzima Q) : Un transportador de electrones en las mitocondrias
  36. 42. <ul><li>Estructura Química: Nafto-quinonas </li></ul><ul><li>K1= Filoquinona. K2 = Menaquinona. K3 = Menadiona. </li></ul><ul><li>Fuentes: Bacterias intestinales y tejidos animales. </li></ul><ul><li>Funciones Biológicas: Utilizada por  –glutamil carboxilasa en modificacion postraduccional glutamato en factores (II, VII, IX y X). y en osteocalcina. </li></ul><ul><li>Deficiencia: Hemorragias (Neonatos), osteoporosis, ingesta de 4-hidroxicumarina (dicumarol) y warfarina </li></ul>VITAMINA K
  37. 43. <ul><ul><ul><ul><ul><li>Esteroles </li></ul></ul></ul></ul></ul>COLESTEROL Cabeza polar Núcleo esteroide Cadena lateral alquílica
  38. 44. Colesterol <ul><li>Esterol más abundante en el tejido animal. </li></ul><ul><li>Presente en las membranas celulares </li></ul><ul><li>En las lipoproteínas del plasma sanguíneo. </li></ul><ul><li>Constituye alrededor del 17% de los lípidos del cerebro. </li></ul><ul><li>Precursor de muchos esteroles. </li></ul><ul><li>Normalmente se sintetiza de 1.5 a 2.0 g por día principalmente en el hígado. </li></ul><ul><li>Su precursor es el escualeno, el cual tiene a la acetilCoA como precursor. </li></ul><ul><li>El lanosterol es el primer esterol que se sintetiza a partir del escualeno. </li></ul>
  39. 45. A. ESTEROIDES Hormonas sexuales Hormonas corticales Ácidos biliares (Ác. Taurocólico) Testosterona Estradiol Cortisol Aldosterona
  40. 46. Funciones de los Ácidos biliares <ul><li>Se sintetizan principalmente en el hígado y en el intestino delgado. </li></ul><ul><li>Son el producto final del catabolismo del colesterol. </li></ul><ul><li>En la bilis (pH alcalino) se convierten en sales biliares, moléculas anfipáticas que junto con la Lecitina forman micelas que solubilizan los lípidos de la dieta. </li></ul>
  41. 47. <ul><li>Estructura Química: Esteroide: D2 = Ergocalciferol. </li></ul><ul><li> D3 = Colecalciferol </li></ul><ul><li>Fuentes: 7 - Dehidrocolesterol mediante luz U-V. </li></ul><ul><li>Pescados (Bacalao), yema de huevo e hígado. </li></ul><ul><li>Funciones biológicas: 1,25 (OH) 2 D3 (Calcitriol). </li></ul><ul><li>♣ Su producción regulada por ésta, PTH y Ca ++ sérico </li></ul><ul><li>♣ Regulan metabolismo Ca ++ y P - en intestino y riñón. </li></ul><ul><li>♣ Diferenciación celular e inmunitaria. </li></ul>VITAMINA D
  42. 48. Síntesis de la Vitamina D 3 o Calcitriol Vitamina liposoluble Regula: 1. La captación de Ca2+ en intestino 2. El calcio y los fosfatos en hueso Deficiencia: Raquitismo Calcitriol Forma activa
  43. 51. ESTEROIDES
  44. 52. Funciones de las Hormonas Sexuales <ul><li>Hormonas estrogénicas : </li></ul><ul><li>Se sintetizan en los ovarios. La forma activa más importante es el Estradiol. </li></ul><ul><li>Promueven el desarrollo, la maduración sexual y el funcionamiento del aparato reproductor femenino. </li></ul><ul><li>3. Responsable del ciclo menstrual. </li></ul>
  45. 53. Continuación…. <ul><li>Promueven la secreción de la Hormona luteinizante . </li></ul><ul><li>Suprime la producción y secreción de la Hormona estimulante del folículo . </li></ul><ul><li>Inhibe síntesis de la testosterona por retroalimentación negativa. </li></ul>
  46. 54. Continuación…. <ul><li>Hormona progestacional: </li></ul><ul><li>La más importante es la progesterona que se produce en el cuerpo luteo y en la placenta. </li></ul><ul><li>Prepara al útero para la implantación del óvulo. </li></ul><ul><li>Estimula el desarrollo de los senos. </li></ul><ul><li>Suprime la ovulación y la producción de la hormona luteinizante . </li></ul><ul><li>Precursor de otros esteroides. </li></ul>
  47. 55. Continuación.. <ul><li>Hormonas Androgénicas: </li></ul><ul><li>La más importante es la Testosterona, sintetizada en los testículos. </li></ul><ul><li>Promueve la aparición de características masculinizantes. </li></ul><ul><li>Responsable de las características sexuales en el hombre. </li></ul><ul><li>Responsable de la vellocidad del cuerpo durante la pubertad de las mujeres. </li></ul><ul><li>Estimula el crecimiento de los huesos largos y aumento en la musculatura esquelética. </li></ul>
  48. 56. Funciones de las Hormonas dela Corteza Suprarrenal <ul><li>Glucocorticoides : </li></ul><ul><li>Afectan el metabolismo tanto de proteínas como de glúcidos y lípidos. </li></ul><ul><li>2. Promueve la gluconeogénesis. </li></ul><ul><li>3. Suprime la reacción inflamatoria. </li></ul><ul><li>4. Las más importantes son el cortisol o hidrocortisona y la corticosterona. </li></ul>
  49. 57. Continuación…… <ul><li>Prednisona y la prednisolona son corticoides sintéticos empleados para reducir la inflamación, en tratamientos del asma y la artritis reumatoidea. </li></ul><ul><li>Mineralocorticoides : </li></ul><ul><li>Influye en el transporte de electrólitos y en la distribución de agua en los tejidos. </li></ul><ul><li>La más importante es la aldosterona . </li></ul>
  50. 58. EICOSANOIDES ( Hormonas de acción local) <ul><li>PROSTAGLANDINAS (Mensajeros químicos) </li></ul><ul><ul><li>Contracción de la musculatura lisa </li></ul></ul><ul><ul><li>Aporte sanguíneo (PGE disminuye, PGF aumenta) </li></ul></ul><ul><ul><li>Transmisión de impulsos nerviosos </li></ul></ul><ul><ul><li>Desarrollo de la respuesta inflamatoria </li></ul></ul><ul><ul><li>Retención de agua </li></ul></ul><ul><ul><li>Balance electrolítico </li></ul></ul><ul><ul><li>Coagulación de la sangre </li></ul></ul><ul><li>TROMBOXANOS </li></ul><ul><li>Induce la agregación plaquetaria y formación del coágulo </li></ul><ul><li>LEUCOTRIENOS </li></ul><ul><li>Respuestas alérgicas </li></ul>
  51. 59. Tipos de Prostaglandinas
  52. 60. B. EICOSANOIDES NSAID Fármacos antiinflamatorios no esteroideos aspirina, ibuprofeno Inhiben la prostaglandina H 2 sintasa (COX) Fosfolipasa A 2 Fosfolípido de membrana Grupo polar de cabeza Prostaglandina E 1 (PGE 1 ) Tromboxano A 2 Leucotrieno A 4 Ácido araquidónico
  53. 63. LIPOPROTEÍNAS <ul><li>Lipoproteínas de Transporte </li></ul><ul><li>Lipoproteína de membranas </li></ul>
  54. 66. MEMBRANAS BIOLÓGICAS <ul><li>FUNCIONES </li></ul><ul><li>Separan un medio del exterior </li></ul><ul><li>Regulan el tráfico molecular (transporte selectivo) </li></ul><ul><li>Dividen el espacio interno en compartimentos </li></ul><ul><li>Organizan secuencias de reacciones </li></ul><ul><li>Participan en la conservación de la energía biológica </li></ul><ul><li>Importantes en la comunicación intercelular </li></ul><ul><li>Sensor que permite responder a cambios en el entorno </li></ul><ul><li>CARACTERÍSTICAS FÍSICAS </li></ul><ul><li>Son flexibles </li></ul><ul><li>Autosellantes </li></ul><ul><li>Selectivamente permeables a los solutos </li></ul>
  55. 67. Membranas Celulares semipermeables Oxígeno, dióxido de carbono, y otras moléculas pequeñas no polares; algunas moléculas de agua Glucosa y otras moléculas polares, moléculas hidro- solubles; iones (e.g. H+, Na+, K+, Ca++, Cl–); moléculas de agua Fig. 5-8, p.80
  56. 68. Componentes mayoritarios de las membranas plasmáticas Membrana % en peso: Proteínas Lípidos H de carbono -----------------------------------------------------------------------------Mielina 18 79 3 Eritrocito humano (M.P.) 49 43 8 Mitocondrias (M.E.) 52 48 0 Ameba (M.P.) 54 42 4 Retículo sarcoplasmico 67 33 0 (células musculares) Mitocondrias (M.I.) 76 24 0 Constituyentes de las membranas biológicas 2. Proteínas 3. Hidratos de carbono Glicolípidos Glicoproteínas 1. Lípidos Fosfolípidos Periféricas Esteroles Integrales
  57. 69. MODELO DE BICAPA LIPÍDICA
  58. 70. 2. Proteínas Figura 9-26. Fundamentals of Biochemistry.2/e (Voet) © 2006 John Wiley & Sons Periféricas ( extrínsecas ) Localizadas en la superficie Fácilmente extraíbles Normalmente solubles en H 2 O Integrales ( intrínsecas ) Embebidas en la membrana Difícil purificación
  59. 71. MODELO DE MOSAICO FLUIDO DE SANGER
  60. 72. Sinopsis de las proteínas de membrana Proteínas Receptoras Proteínas Reconocimiento Transportadores pasivos Transportadores Activos Fig. 5.6, p.79
  61. 73. <ul><li>Atraviesan la bicapa de lípidos </li></ul><ul><li>Parte interna abre a ambos lados de membrana </li></ul><ul><li>Cambian de forma cuando interactúan con soluto </li></ul><ul><li>Actúan en transporte pasivo y activo s </li></ul>Proteínas Transportadoras
  62. 74. TRANSPORTE DE SOLUTOS A TRAVÉS DE MEMBRANA <ul><li>Difusión simple (sin intervención de proteínas) </li></ul><ul><li>Transporte pasivo (difusión facilitada) </li></ul><ul><ul><ul><li>Poros </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Transportadores </li></ul></ul></ul><ul><li>Transporte activo (necesita energía) </li></ul><ul><ul><ul><li>Primario </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Secundario </li></ul></ul></ul>http://www.cemev.gob.mx/citver/TOXICOLOGIA%20GENERAL.PPT
  63. 75. Transporte a través de Membrana Difusión de compuestos liposolubles Transporte pasivo de moléculas hidrofílicas a través de proteínas de canal. No requiere energía Transporte activo mediante ATPasa Requiere energía del ATP ATP Alta Gradiente de concentración Baja
  64. 76. 1. Difusión simple 2. Difusión facilitada (transportador) Lehninger. Principios de Bioquímica. © 2006 Ed. Omega. 4/e Gradiente de concentración

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