LÍPIDOS MNC. LUPITHA E. FLORES ROJAS
LÍPIDOS Grupo heterogéneo de biomoléculas
FUNCIONES
Concepto y clasificación de lípidos PROPIEDADES QUÍMICAS •Constituidos por C, H, O, P y S.
FUNCIONES BIOLÓGICAS •Estructurales (membranas celulares).
PROPIEDADES FÍSICAS •Untuosos al tacto. •Poco solubles en agua. •Solubles en disolventes no polares. CLASIFICACIÓN (según su estructura molecular) SAPONIFICABLES
•Energéticas (triacilglicéridos).
•Vitamínicas y hormonales (esteroides). INSAPONIFICABLES
• Ácidos grasos • Grasas o acilglicéridos • Ceras • Fosfolíglicéridos • Esfingolípidos • Terpenos o isoprenoides • Esteroides
Ácidos grasos Son ácidos orgánicos con un nº par de átomos de carbono (entre 12 y 24). Son moléculas anfipáticas por tener una zona polar (grupo carboxilo) y otra apolar (cadena carbonada). Interacciones de Van der Waals entre zonas apolares.
Cabezas polares Enlaces de hidrógeno entre zonas polares.
Si no tienen dobles enlaces en su molécula se dice que son saturados. Zona polar Zona apolar
C
O
HO O C
Cadena alifática apolar
Si tienen dobles enlaces en su molécula se dice que son insaturados.
H O
C O OH
OH
O
C
Los lípidos anfipáticos pueden formar,entre dos medios acuosos,bicapas.
Parte hidrófila Parte hidrófoba Parte hidrófila
Ácidos grasos saturados CH3-(CH2)14-COOH
CH3-(CH2)16-COOH
• No tienen dobles enlaces. • Suelen ser sólidos a temperatura ambiente.
Ácidos grasos insaturados
CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH CH2-CH=CH-(CH2)7COO CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
• Tienen uno o más dobles enlaces. • Generalmente líquidos a temperatura ambiente. • Muchos son de origen vegetal
CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-CO
ACIDO LINOLÉICO OMEGA 6 Frutos secos, cereales y semillas Aceites de cártamo, maíz, girasol y soja
Germen de trigo.
AG. ESENCIALES
ÁCIDO ALFA LINOLÉNICO OMEGA 3 Aceites de pescado (arenque salmón trucha atún)
Semillas de lino, de chia, aceite de oliva.
Fuentes de Ácidos Grasos Saturados
Mantequill a tocino, productos lácteos
Insaturados Trans
Cis
Vegetales Aceite de coco y palma
Poliinsaturados
Monoinsaturados
W-3
W-6 Vegetales Frutos secos Aceites de lino, soya, canola
Productos marinos EPA y DHA
Aceites de maíz, soya, girasol
W-9
Aceitunas, aceite de oliva, aguacate, frutos secos, ternera, cordero, lácteos
Alimentos industrializado s Mararinas Aceites parcialmente hidrogenados
TRIGLICERIDOS Ésteres de glicerol con 3 AG Sólidos a temperatura ambiente
Grasas (sólidos) Aceites (líquidos) Forma principal de almacenamiento y transporte de los AG
Reserva de energía
Los fosfoglicéridos Moléculas fuertemente anfipáticas. Forman micelas de forma espontánea Son los principales componentes de las membranas celulares. COMPOSICIÓN QUÍMICA
GRUPO FOSFATO
AMINOALCOHOL O POLIALCOHOL
O OH
P
OH
O CH2 CH
O
CH2 O GLICERINA
O C CH2 CH2 C
CH2 CH2 O
... ...
CH
CH
...
ÁCIDOS GRASOS
...
CH2
CH3
CH2 CH2 CH3
ISOPRENOIDES Contiene unidades de isopreno de 5 C Terpenos (aceites de plantas) Esteroides (derivados del colesterol)
Isoprenoides o terpenos
Esteroides ESTEROLES
HORMONAS ESTEROIDEAS
ÁCIDOS BILIARES
METABOLISMO DE LÍPIDOS
Cuando [ ]
BIOSÍNTESIS DE LOS LÍPIDOS LIPOGÉNESIS
glucosa es ↑, son producidas ↑ [ ] acetil-CoA ser utilizado para la síntesis de ácidos grasos.
Serie de reacciones cíclicas
Se construye:
1 molécula de AG
Mediante la adición secuencial de 2 unidades de carbono derivadas de acetil CoA
A 1 cadena de AG en crecimiento.
BIOSÍNTESIS DE LOS LÍPIDOS LIPOGÉNESIS
Lipogénesis
Zona Citosol celular
Localización
LIPOGÉNESIS Producción de Acetil CoA
PDH Piruvato Acetil CoA Degradación de AG, cuerpos cetónicos y aa.
A) Acetil CoA es transportado al citosol.
Pasos para la síntesis de ác. grasos:
B) Se produce la carboxilación de la acetil CoA para generar Malonil CoA (etapa de regulación del ciclo).
C) Ensamble de la cadena de ác. grasos por la ácido graso sintasa.
A.Transporte de Acetil CoA mitocondria citosol
Lanzadera del citrato Ciclo piruvato-malato
Mitocondria citrato entra CK es oxidado y da ATP
Destino del acetilCoA: ciclo de ACT frente a la síntesis de ácidos grasos
Cuando [ ] ↑ ATP se inhiben enzimas del CK ↑ [ ] isocitrato activa transportador tricarboxilato y se transporta citrato al citosol
Los niveles ↑ ATP y de citrato favorecen la lipogénesis Para iniciar requiere AcetilCoa y malonil CoA
Producción de malonil CoA a partir de acetil COA
Irreversible Carboxilación del acetil CoA esta catalizada por la acetil CoA carboxilasa
B. Carboxilación de acetil-CoA
Requiere Biotina como cofactor
Los AG sintetizados por la
C. Ensamble de la cadena de ác. grasos por la ácido graso sintasa.
condensación de unidades repetitivas de 2 unidades de carbono derivado de malonil CoA
5 etapas : Carga de precursores a través de derivados tioéster
Condensación Reducción
Deshidratación Reducción
ProteĂna transportadora de acilo
Adición de los grupos acetilo y malonilo Acetil transacilasa transfiere el grupo acetilo del acetil CoA al grupo tiol (SH) de la proteína transportadora del acilo (ACP)
Malonil transacilasa transfiere el grupo malonilo del malonil CoA a la ACP
Carga de precursores a través de derivados tioéster
2.- CONDENSACIÓN
La β-cetoacil sintasa cataliza la condensación de los grupos acetilo (2C) y malonilo (3C) para formar acetoacetilACP (4C)
acetoacetil-ACP (4C)
3.-Reducción
El grupo ceto situado en el C3 se reduce a grupo alcohólico mediante la β-cetoacil reductasa .
El grupo reductor es el NADPH
β-cetoacil reductasa
4.-DESHIDRATACIÓN La eliminación de agua por medio de la β-hidroxiacil deshidratasa introduce en doble enlace
β-hidroxiacil deshidratasa
La enoil reductasa cataliza la segunda reducción produciendo una cadena de acilo graso saturada de 4 carbonos.
Con esto se completa el primer
5.-Reducción
ciclo de elongación .
enoil reductasa
6.TRANSFERENCIA DE LUGAR A LUGAR
La cadena de 4C es transferido al grupo tiol
β-cetoacil sintasa
Punto de control ACETILCOA CARBOXILASA
Regulación biosíntesis de lípidos
El citrato e insulina activa
El glucagón inhibe
Punto de control ACETILCOA CARBOXILASA
Regulación biosíntesis de lípidos
El citrato e insulina activa El glucagón inhibe
SÍNTESIS DE TRIGLICÉRIDOS
Permite almacenar AG en los adipocitos. 3 fases: (Retículo endoplasmático liso) Formación de glicerol-3-fosfato Activación del ácido graso Los tres ácidos grasos activados se esterifican
SÍNTESIS DE TRIGLICÉRIDOS
Fosforilación de glicerol por la glicerol cinasa
O por la reducción del 1.-FORMACIÓN DE GLICEROL-3-FOSFATO
producto intermedio glucolítico dihidroxiacetona fosfato por la glicerol-3fosfato deshidrogenasa
glicerol-3-fosfato deshidrogenasa
La acil CoA
2.- Activación de los AG
sintetasa activa los AG uniéndolos al CoA.
Requiere ATP
2.- Activación de los AG
La acil CoA sintetasa activa los AG uniéndolos al CoA.
Requiere ATP
3.- Esterificación del Glicerol-3-fosfato La acil transferasa añade los AG activados al glicerol-3-fosfato
* * *Formar fosfolípidos
CATABOLISMO DE LÍPIDOS
La degradación de los lípidos libera AG para servir como suministro de energía
Ejercicio prolongado Consumo de energía supera su ingesta en la dieta.
El catabolismo de los lípidos consta de los siguientes procesos: Lipolisis Activación del ácido raso Entrada del ácido graso a la mitocondria Beta oxidación
Citoplasma.
LIPÓLISIS
La lipasa sensible a hormonas rompe los enlaces éster liberando un ácido graso y dejando un diacilglicerol (2 ácidos grasos y 1 glicerol).
La diacilglicerol lipasa elimina un segundo ácido graso dejando un monoacilglicerol.
El monoacil glicerol lipasa rompe el ultimo ácido graso, liberando el glicerol.
Hidrólisis de TG glicerol y AG libres El glicerol se fosforila y luego se oxida a dihidroxicetona P
Dihidroxicetona P se isomeriza a G-3-P (se puede convertir piruvato glucosa en el hígado).
Los AG libres viajan por la sangre ligados albumina y son captados por el musculo o células hepáticas para ser oxidados.
Antes de que los AG puedan ser oxidados
Se activan uniéndose al CoA para formar moléculas de acilCoA graso
Activación de los ácidos grasos
Tiocinasa. Aci CoA graso sintetasa Una vez activado el acil CoA graso esta listo para entrar en la matriz mitocondrial a través de la lanzadera de carnitina.
Se da en el citosol
Activación de AG citosol
Transporte de las moléculas de acil graso CoA a la mitocondria
Pero enzimas de B-oxidación matriz mitocondrial
Membrana mitocondrial internaimpermeable acilCoA
Necesario un transporte
Transporte a la Mitocondria Lanzadera de la carnitina. 3 enzimas 1 Translocasa 2 Carnitina acil transferasa (CAT I y II)
Se transfiere el grupo acilo del CoA a la carnitina mediante la CAT I.
La acilcarnitina es transportada mediante la translocasa,
El grupo acilo se transfiere de vuelta a la CoA mediante la CAT II
La carnitina vuelve al lado citosólico en intercambio por otra acilcarnitina.
Transporte a la Mitocondria
BETA OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS
Matriz mitocondrial Oxidación por FAD
4 fases
Hidratación
Oxidación por NAD+
Tiólisis
HIGADO MUSCULO
LOCALIZACIÓN
ORGANOS INCAPACES DE OXIDAR AG Cerebro Glóbulos rojos Cápsula suprarrenal
Proceso de oxidación lipídica = por β-oxidación. Los productos finales. Acetil coenzima A (CoA) - ciclo de Krebs. FADH2 / NADH
Proceso oxidativo en los músculos. Acetyl CoA TCA Fosforilación oxidativa ATP
Los AG se degradan por una secuencia de 4 reacciones cíclicas:
Oxidación Hidratación Oxidación
4. β-oxidación
Tiólisis Resultado
Acortamiento de la cadena de AG en 2 átomos de C
Son eliminados como acetil CoA.
COMPARACIÓN DE LA SINTESIS Y DEGRADACIÓN DE AG SÍNTESIS DEGRADACIÓN Activa
Tras comidas: Sit. Pospandrial
Ayuno y ejercicio prolongado
Tejidos implicados
Hígado y tejido adiposo
Músculo e hígado
Zona
Citosol
Mitocondria
Donante/productor C2
Acetil CoA
Acetil CoA
Transportador AG activo
Unido a ACP
Unido a CoA
Enzimas
Acido graso sintasa
Oxidante/reductor
NADPH
NAD+ y FAD
Control alostérico
Citrato activa acetilCoA carboxilasa, el aplitoil CoA la inhibe
Malonil CoA inhibe CAT I
Control hormonal
Insulina activa acetil CoA carboxilasa Adrenalina y glucagón la inhiben
Adrenalina y glucagón activan lipasa Insulina la inhibe
Producto
Palmitato
Acetil CoA
TRANSPORTE DE LÍPIDOS
Los lípidos requieren medios de transporte específicos para viajar en la sangre
Lipoproteínas Existen diferentes lipoproteínas y están compuestas por: Corteza hidrófila: Compuesta por fosfolípidos. Colesterol: Colesterol libre y esteres de colesterol. Apoproteínas: Proteínas especializadas que cumplen la función de ser cofactores enzimáticas y de lugar de unión para lipoproteínas.
Interior hidrófobo: Triglicéridos y colesterol esterificado.
Tabla 6. Clasificación de lipoproteínas Lipoproteínas Densidad Origen de su Apoproteínas Función carga Quilomicrón Mínima Ácidos grasos y AI, AII, B48, CI, Transporta los lípidos absorbidos (QM) glicerol de la dieta CII (QM al hígado y el resto del organismo absorbidos por maduro), CII, E células (QM maduro) intestinales s Lipoproteína Muy baja Ensamblada en el B100, CI, CII, Distribución de lípidos desde el de muy baja hígado CII, E hígado al resto del organismo densidad (VLDL)
Lipoproteína de densidad intermedia (IDL)
Intermedi Partículas VLDL a
B100, CI, CII, CII, E
Resultado de la descarga progresiva de lípidos de las VLDL que aumentan así de densidad. De manera que, se distribuyen periféricamente los lípidos
Fuente: Horton D y Dominiczak M. Lo esencial en metabolismo y nutrición. 4° ed. Elsevier, 2013
Tabla 6. Clasificación de lipoproteínas Lipoproteín Densida as d Lipoproteín Baja a de aja densidad (LDL)
HDL
Alta
Origen de su carga Partículas IDL
Apoproteínas
Función
B100
Resultado de la descarga progresiva de lípidos de las IDL, aumentando así de densidad. De manera que, se distribuyen periféricamente los lípidos Ensamblada en AI, AII, CI, CII, Transporte del colesterol y el hígado CIII, D, E otros lípidos periféricos al hígado para su secreción biliar.
Fuente: Horton D y Dominiczak M. Lo esencial en metabolismo y nutrición. 4° ed. Elsevier, 2013
Tabla 7. Funciones de las principales Apoproteínas. Apoproteín Características a AI Proteína de la corteza de HDL. Activa la LCAT. Interacciona con ABCA1 AII Proteína de la corteza de HDL B48 Estructural en los QM B100 Proteína principal de la corteza de VLDL, IDL y LPL. CI Apoproteína de los QM. Activa LCAT y LPL CII Presente en VLDL maduras; adquirida por los QM. Cofactor de la LPL. CIII Presente en partículas de HDL. Inhibe la LPL D Apoproteína de HDL llamada también, proteína de transferencia de esteres de colesterol. E
Presente en VLDL maduras,IDL, HDL Y PARTICULAS DE QM maduros. ABCA1, Transportador casete de unión al ATP1; LCAT,
Los lípidos se procesan
Procesamiento de lípidos
mediante dos vías principales: exógena (de la dieta) o endógenas (sintetizados fisiológicamente).
VÍA EXÓGENA
VÍA EXÓGENA
ESTRÉS OXIDATIVO Producción excesiva de especies reactivas y/o falla en el sistema de defensa antioxidante
Produce daño oxidativo en una célula, tejido u órganos. Radicales libres (RL). Especies reactivas de oxígeno (ROS)
RADICALES LIBRES DE OXÍGENO
Especie química Forman parte de muchas reacciones metabólicas
Inestables y extremadamente reactivos (extraen electrones de moléculas cercanas)
Especies reactivas de oxígeno (ERO): Radical y anión superóxido (O2-) Peróxido de hidrógeno (H2O2) Radical hidroxilo (HO-)
Fuente endógena: Metabolismo • Hemoglobina y mioglobina • Proteínas enzimáticas • Peroxisomas • Cadena respiratoria 13%
Fuentes externas: • Radiación ionizante, ultravioleta • Pesticidas • Humo tabaco • Anestésicos, antimicrobianos, fármacos anticancerígenos (Halliwell, 1994; 2006; 2007; Evans y col., 2002; Ceballos-Reyes y col., 2006)
NADPH OXIDASA Partículas extrañas invaden organismo
Respuesta inflamatoria
Macrófagos y neutrófilos Incrementan su consumo O2 Transformado en O2 .- Peróxido de hidrogeno y radical hidroxilo
Generación de especies reactivas de oxígeno 80-90% oxígeno respirado lo consume la mitocondria en CTE 1-3% genera O2 .-
CuZnSOD: CuZn peróxido dismutasa MnSOD: Mnsuperóxido dismutasa QH2 ubiquinol SeGSHpx: Glutatión peroxidasa dependiente de selenio
CITOTOXICIDAD DE LOS RLO
SISTEMA DE DEFENSA ANTIOXIDANTE
SECUNDARIOS O ROMPEDORES DE CADENA Interactúan con RL generados directamente del O2
Disminuyen la velocidad de inicio de las reacciones de RL
Enzimas Superóxido dismutasa Catalasa Glutatión peroxidasa Glutatión reductasa Glucosa 6 fosfato deshidrogenasa
Secuestradores no enzimáticos Vitamina C Acido úrico Taurina
PRIMARIOS O PREVENTIVOS
Atrapan los RL propagadores deteniendo su efecto nocivo en etapas iniciales
Enzimas Oxidorreductasas especificas de proteínas Proteasas Glutatión peroxidasa no dependiente de selenio
Fosfolipasas
No enzimáticos Vitamina E Carotenoides
Ubiquinol