LÍPIDOS

Bioloxía 2º Bacharelato

Tema 3

Curso 2014 - 2015

Lípidos. Concepto, clasificación e funcións biolóxicas dos lípidos. Estrutura, propiedades e funcións dos ácidos graxos. Lípidos saponificables: triacilglicéridos e fosfolípidos. Estrutura e función biolóxica. Lípidos non saponificables: concepto de terpenos e esteroides (colesterol).

Criterios de avaliación: Recoñecer ás estruturas dos ácidos graxos e dos lípidos saponificables. Saber explicar o comportamento dos lípidos en medio acuoso.

Observacións: Na explicación dos esteroides centrarase no colesterol.

Temario CIUGA Tema 3

Características dos lípidos Tema 3

Constitúen un grupo moi heteroxéneo de biomoléculas orgánicas. Teñen aspecto graxo, brillo característico e son untuosos ao tacto.

Os lípidos simples están formados por C, O e H e os lípidos complexos tamén conteñen P, S e N.

Están formados por moléculas hidrofóbicas, pouco ou nada solubles en auga e outros disolventes polares pero son solubles en disolventes apolares como octano, éter e benceno.

Están bastante reducidos, polo que liberan moita enerxía cando se oxidan.

Realizan funcións biolóxicas moi variadas: - Estrutural: bicapas lipídicas das membranas celulares.- Enerxética: 1 g de graxa produce 9,4 Kcal.- Illante: panículo adiposo das focas e baleas.- Protectora: Ceras, bolsas de graxa arredor dos órganos.- Biocatalizadores: vitaminas, hormonas, prostaglandinas...- Transportadores: ácidos biliares, proteolípidos- Pigmentos para a absorción de luz: clorofila, carotenos.

proteína transmembrana

(con α-hélice hidrofóbica)

glicoproteínaglicolípidos lipoproteína

colesterol citoesqueleto

PRINCIPAIS LÍPIDOS DE MEMBRANA

Tema 3

Os lípidos clasifícanse en función da súa resposta á reacción de saponificación. - Os lípidos saponificables, ou hidrolizables, conteñen

ácidos graxos. Forman xabóns sometidos a hidrólise alcalina na reacción de saponificación.

- Os lípidos insaponificables, ou non hidrolizables, non conteñen ácidos graxos. Non dán reacción de saponificación.

Saponificación dos ácidos graxos

A saponificación biolóxica (“in vivo”) dun ácido graxo é unha hidrólise que produce un alcohol e un ácido carboxílico. Para que se produza a saponificación “in vivo” deben intervir enzimas lipases.

A saponificación non biolóxica realízase mediante adición dunha base forte (NaOH ou KOH) a un ácido graxo. Prodúcense sales dos ácidos carboxílicos correspondentes (xabóns) e auga.

ÉSTER + AUGA ÁCIDO + ALCOHOL→←Esterificación

Saponificación biolóxica

ÉSTER + BASE XABÓN + AUGA→Saponificación non biolóxica

Ácido palmítico(ácido graxo)

Palmitato sódico(xabón)

Hidróxido sódico(base)

Clasificación dos lípidos Tema 3

SaturadosInsaturados

Ácidos graxos

FosfoglicéridosFosfoesfingolípidosGlicoesfingolípidos

Lípidos Saponificables

Simples Acilglicéridos Céridos

Lípidos Saponificables

Complexos

Lípidos Insaponificables

TerpenosTerpenos

Lípidos Insaponificables

EsteroidesEsteroidesLípidos Insaponificables

ProstaglandinasProstaglandinas

FosfolípidosEsfingolípidos

Acilglicérido

Cérido

Fosfoglicérido FosfoesfingolípidoGlicoesfingolípido

(cerebrósido)

Glicoesfingolípido (gangliósido)

Os ácidos graxos Tema 3

Os ácidos graxos son ácidos orgánicos monocarboxílicos formados por unha cadea hidrocarbonada lineal e un grupo carboxilo terminal que lle dá carácter ácido.Teñen un número par (entre 12 e 24) de átomos de carbono.Non adoitan estaren libres na natureza senón combinados formando lípidos complexos.Poden ser de dous tipos:

Ácidos graxos saturados:- Non presentan dobres enlaces entre

os carbonos da cadea.- Alta Tª de fusión.- Son sólidos a Tª ambiente.

Ácidos graxos insaturados:- Presentan algún dobre enlace entre

os carbonos da cadea.- Baixa Tª de fusión.- Son líquidos a Tª ambiente.- Os monoinsaturados teñen un só

dobre enlace e os poliinsaturados varios.

Ácido oleico cis CH3-(CH2)7-CH=CH(CH2)7-COOH

(insaturado)

Ácido palmítico CH3-(CH2)14-COOH

(saturado)

Cabeza hidrófila (polar)

Grupo carboxilo

Cola hidrófoba

(apolar)

Cadea hidrocarbonada

O dobre enlace provoca a torsión da

cadea hidrocarbonada

Ácido oleico trans

Os ácidos graxos Tema 3

20 ácidos graxos saturados Mestura de 20 ácidos graxos, saturados e insaturados

Os ácidos graxos saturados pódense empaquetar estreitamente entre eles porque entre os átomos das cadeas contigüas establécense enlaces de Van der Waals. Como consecuencia, estes ácidos graxos son sólidos e posúen consistencia cérea a temperatura ambiente.

Pola contra, os ácidos graxos insaturados non poden empaquetarse tan densamente e como consecuencia son menos densos e o seu punto de fusión é tanto máis baixo canto maior sexa o seu grao de insaturación. Habitualmente son líquidos (aceites) a temperatura ambiente.

Enlaces de H

Enlaces de Van der Waals

Os ácidos graxos Tema 3

Os ácidos graxos de máis de 8 carbonos son practicamente insolubles en auga.

Os ácidos graxos son substancias anfipáticas porque o grupo carboxilo ten carácter polar e a cadea carbonada carácter hidrófobo. Como consecuencia, adoptan determinadas disposicións ao contacto coa auga: micelas (simples e dobres), monocapas e bicapas.

Micela

Liposoma

Monocapa

Bicapa

Ácido graxo

Características dos ácidos graxos Tema 3

SATURADOS Tª de fusión Fórmula Esqueleto carbonado

Láurico 44,2ºC CH3–(CH2)10-COOH 12:0

Mirístico 53,9ºC CH3–(CH2)12-COOH 14:0

Palmítico 63,1ºC CH3–(CH2)14-COOH 16:0

Esteárico 69,6ºC CH3–(CH2)16-COOH 18:0

Araquídico 76,5ºC CH3–(CH2)18-COOH 20:0

Lignocérico 86,0ºC CH3–(CH2)22-COOH 24:0

INSATURADOS Tª de fusión Fórmula Esqueleto carbonado

Palmitoleico -0,5ºC CH3–(CH2)5–CH=CH-(CH2)7-COOH 16:1

Oleico 13,4ºC CH3–(CH2)7–CH=CH-(CH2)7-COOH 18:1

Linoleico -5ºC CH3 –(CH2)4–CH=CH–CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH 18:2

Linolénico -11ºC CH3–(CH2)–CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH 18:3

Araquidónico -49,5ºC CH3–(CH2)4–(CH=CH–CH2)3-CH=CH–(CH2)3-COOH 20:4

Solubilidade. Os ácidos graxos de catro ou seis carbonos son solubles en auga, pero a partir de oito carbonos son practicamente insolubles. Punto de fusión: Nos ácidos graxos saturados, canto máis grande sexa o número de carbonos máis alto é o seu punto de fusión. Nos ácidos graxos insaturados, a presenza de dobres diminúe o punto de fusión.

Ácidos graxos esenciais son aqueles que o noso organismo non pode sintetizar, pero a súa presenza é necesaria, polo que hai que tomalos na dieta. Para o ser humano son tres, todos poliinsaturados:

Linoleico e linolénico: imprescindibles para a formación das membranas celulares, e epitelios en xeral.Araquidónico: precursor para a síntese das prostaglandinas.

Acidez moderadamente forte, o que posibilita a súa esterificación, saponificación e autooxidación.

Comportamento anfipático: Debido á cabeza polar hidrófila e á cola apolar hidrófoba.

Isomería cis-trans porque o enlace éster non ten capacidade de rotación. Habitualmente están en forma cis, o que orixina un acodamento da cadea alifática.

Os acilglicéridos Tema 3

Tamén reciben os nomes de glicéridos ou graxas. Son ésteres de un (monoacilglicéridos), dous (diacilglicéridos) ou tres (triacilglicéridos) ácidos graxos con glicerol.

Os triglicéridos tamén se denominan triglicéridos ou graxas neutras porque son apolares (non posúen ningún grupo -OH libre). Identifícanse con colorante Sudán III, solución alcohólica que as colorea de vermello.

Realizan principalmente funcións de:• Reserva enerxética: constitúen a maior parte do contido dos adipocitos, nos tecidos

animais, e dos vacúolos de reserva nos froitos e sementes vexetais.• Illamento térmico.• Protección mecánica.

A temperatura ambiente poden presentarse en forma:• Líquida: Aceites. Conteñen principalmente ácidos graxos insaturados (oliva,

semente de xirasol, cacahuete...)• Sólida: Sebos e manteigas. Conteñen principalmente ácidos graxos saturados

(graxas animais, touciño, manteiga...)

Os triacilglicéridos poden sufrir dous tipos de hidrólise:• Enzimática: Catalizada por enzimas chamados lipasas. Sucede no tracto dixestivo

dos animais.• Química (ou saponificación en quente): Tratamento das graxas cunha base (NaOH

ou KOH). Realízase para a obtención de xabón.

Esterificación dos triacilglicéridos Tema 3

Ácidos graxos

Auga

Glicerol

Esterificación

Hidrólise

Saponificación dos triacilglicéridos Tema 3

Hidróxido de potasio

Triacilglicérido(graxa)

Xabón

Glicerol

Os céridos Tema 3

Son monoésteres dun ácido graxo e un monoalcohol de cadea longaSon habitualmente sólidos.Son insolubles en auga porque teñen os dous extremos hidrófobos.Realizan funcións impermeabilizantes e protectoras en: pel, plumas, pelos, follas, froitos, etc.Exemplos: cera de abella, cerume do conducto auditivo, espermaceti das baleas e lanolina da lá.

Miricilo(monoalcohol)

Ácido palmítico(ácido graxo)

Palmitato de miricilo(cera de abella)

Esterificación dos céridos

Fosfoglicéridos Tema 3

Os fosfoglicéridos son triésteres de propanotriol (glicerina), con dous ácidos graxos, un ácido ortofosfórico e un aminoalcohol. Tamén poden ser definidos como ésteres de ácido fosfatídico e un aminoalcohol.

Tamén reciben o nome de fosfoacilglicéridos.

Estan formados por:Dous ácidos graxosUnha glicerinaUnha molécula de ácido fosfóricoUn alcohol, xeralmente un aminoalcohol como colina, etanolamina e serina.

O ácido fosfórico e o aminoalcohol adoitan ionizarse constituíndo o grupo polar da molécula.

Son moléculas anfipáticas (contan cunha rexion polar e outra non polar).

Son constituíntes fundamentais das membranas celulares.

Exemplos:Fosfatidil colina ou lecitina (con colina), presente no fígado, e na xema do ovo.Fosfatidil etanolamina ou cefalina (con etanolamina), presente no cerebro.Fosfatidil serina (con serina).

Os fosfoglicéridos, como outros lípidos complexos, posúen un extremo polar (hidrófilo) e outro non polar (hidrófobo).

Fosfoglicéridos Tema 3

Aminoalcohol(etanolamina)

Aminoalcohol(colina)

Aminoalcohol(serina)

Zona hidrófila

Grupo fosfato

Ácido graxo insaturado

Ácido graxo

saturado

A estrutura básica dos fosfolípidos deriva do ácido fosfatídico, que está formado por: glicerina, dous ácidos graxos e un ácido ortofosfórico.

Zona hidrófoba

Grupo fosfato

Fosfoesfingolípidos Tema 3

Os fosfoesfingolípidos son ésteres de ceramida e un composto polar formado por ácido fosfórico e un aminoalcohol.

Están formados por:Un ácido graxoUnha esfingosina Unha molécula de ácido fosfórico Un aminoalcohol como colina ou etanolamina

Son moléculas anfipáticas (contan cunha rexion polar e outra non polar).

Son constituíntes fundamentais das membranas celulares. Abundan no sistema nervioso.

A esfingosina é un aminoalcohol insaturado de cadea longa.

O conxunto formado por unha esfingosina e un ácido graxo denomínase ceramida.

Exemplo: Esfingomielina, presente nas membranas celulares e moi abundante nas neuronas.

Ceramida

Ácido graxo

Aminoalcohol

Ceramida

Esfingosina

Glicoesfingolípidos Tema 3

Os glicoesfingolípidos son ésteres de ceramida con un ou máis glícidos. Non conteñen ácido fosfórico.

Están formados por:Un ácido graxoUnha esfingosina Un glícido que pode ser un monosacárido ou un oligosacárido.

A unión entre o glícido e a ceramida prodúcese mediante un enlace O-glicosídico

Están presentas na cara externa das membranas celulares formando o glicocálix.

Realizan funcións de receptores celulares.

Son abundantes nas células nerviosas.

Poden ser de dous tipos:Cerebrósidos: ceramida + monosacárido.Gangliósidos: ceramida + oligosacárido ramificado.

Ceramida

Cerebrósido

Gangliósido

Esfingosina

Os cerebrósidos están formados por unha ceramida e un monosacárido, que pode ser glicosa ou galactosa.

Tema 3

Monosacárido

Ceramida

Glicoesfingolípidos

Gal

Ácido graxo

Tema 3

Oligosacárido

Ceramida

Glicoesfingolípidos

Os gangliósidos están formados por unha ceramida e un oligosacárido complexo.

Ácido siálicoÁcido graxo

Esfingosina

Esteroides Tema 3

Son lípidos insaponificables. Non conteñen ácidos graxos.

Están formados por un núcleo de esterano (ciclopentano perhidrofenantreno) constituido por catro aneis fusionados, e diferentes radicais unidos a algúns carbonos da estrutura principal.

Exemplos: • Colesterol: función estrutural (membrana) e precursor

doutros esterois.• Vitamina D: regula o metabolismo do Ca e do P. • 7-deshidrocolesterol é o precursor da vitamina D3 por

acción da luz ultravioleta.• Fitosterois (esterois vexetais), precursores da vitamina

D2.• Ácidos biliares: fórmanse no fígado a partir do

colesterol. Serven para emulsionar graxas na dixestión.• Hormonas esteroideas (derivan do colesterol): as

adrenocorticais (aldosterona e cortisol) e as hormonas sexuais (testosterona, proxesterona e estróxenos).

Esterano

CH3

CH3

Testosterona

OH

O

CH3

CH3

=

Estradiol

OH

HO

CH3

_

O colesterol Tema 3

As lipoproteínas plasmáticas clasifícanse en función da súa densidade:

Quilomicróns: Transportan as graxas desde a mucosa intestinal ao fígado e ao tecido adiposo onde se almacenan.

VLDL: Transporta triglicéridos desde o fígado, onde se producen a partir de azucres, ata o tecido adiposo onde se almacenan.

LDL: Transporta colesterol, ademais de moitos triglicéridos e fosfolípidos desde o fígado aos tecidos.

HDL: Transporta colesterol desde os tecidos ata o fígado.

Colesterol

CH

HO

CH3

_

CH3

CH2

CH2

CH2

CH

CH3

CH3

H3C

O colesterol non circula libre polo sangue senón en forma de lipoproteínas, debido a dúas razóns:

• As lipoproteínas plasmáticas teñen unha solubilidade baixa pero suficiente para circular polo plasma sanguíneo.

• A fracción proteica contén os sinais químicos que lles permiten unirse ás células diana.

Rutas do colesterol Tema 3

As graxas procedentes da dieta ingresan no intestino

Lipasa

Colesterol

Lipasa

Terpenos Tema 3

Tamén chamados isoprenoides porque derivan do isopreno.

2-metil-1,3-butadieno

Están formados pola unión de dúas ou máis moléculas de isopreno.

Poden ter estrutura lineal ou cíclica.

Algúns son coloreados debido á presenza de dobres enlaces conxugados.

CH2 = C – CH = CH2

CH3 -

-CH=CH-C=CH-CH=CH-C=CH-CH2OH l CH3

l CH3

-CH3

CH3 H3C

Vitamina A1 (retinol)

-CH=CH-C=CH-CH=CH-C=CH-CH=CH-CH=C-CH=CH-CH=C-CH=CH- l CH3

l CH3

l CH3

l CH3

-CH3 H3C-

CH3 H3C CH3 H3C

!-caroteno

-CH2-CH=C-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH3 l CH3

l CH3

l CH3

l CH3

-CH3

O

O

Vitamina K1

ll

ll

-CH3

O

O ll

ll

Vitamina K4

isopreno

Clasifícanse segundo o número de isoprenos que conteñan: - Monoterpenos (2 isoprenos). Mentol, xeraniol, alcanfor.- Sesquiterpenos (3). Farnesol.- Diterpenos (4). Fitol, vitaminas A, E e K.- Triterpenos (6). Escualeno, precursor do colesterol no fígado.- Tetraterpenos (8). Carotenoides (xantofila, β-caroteno, licopeno.- Politerpenos (moitos). O caucho está formado por miles de isoprenos en disposición lineal.

Prostaglandinas Tema 3

Son ácidos graxos poliinsaturados ciclados de 20 carbonos.

Derivan do ácido araquidónico, presente nos fosfolípidos das membranas celulares. Por pregamento e enlace entre os carbonos 8 e 14 fórmase o ácido prostanoico. A partir deste ácido por diversas substitucións e formación de dobres enlaces se orixinan as demais prostaglandinas.

As prostaglandinas noméanse entre a PGA1 ata a PGI1, en función do número de dobres enlaces fóra do anel principal.

Exemplos: ácido araquidónico (en conformación pregada), prostaglandina PGE1.

Funcións: Estimulan a agregación plaquetaria. Activan a resposta inflamatoria. Aumentan a Tª corporal. Controlan a presión arterial. Controlan a contracción uterina. Regulan a producción de mucus estomacal. Regulan a producción de HCl. Modulan a actividad hormonal.

CH3

COOH

Ácido araquidónico (conformación pregada)

CH3

COOH

Ácido prostanoico

CH3

COOH

HO

O

l

ll

Prostaglandina PGE1

HO l