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Tema 4.- Lípidos

Introducción Los lípidos son sustancias químicamente muy diversas, sin embargo, todos tienen en común el ser insolubles en agua u otros disolventes polares y solubles en disolventes no polares u orgánicos (benceno, éter, acetona, cloroformo, etc.) Se trata de sustancias untosas al tacto, tienen brillo graso, son menos densas que el agua y malas conductoras del calor. Los lípidos tienen importantes funciones en los seres vivos: 

Estructural.- componentes estructurales fundamentales de las membranas celulares (bicapa lipídica)



Energética.- al estar poco oxidados, sirven de reserva energética, ya que proporcionan una gran cantidad de energía (la oxidación de 1 gr de grasas libera 9’4 Kcal, más del doble que con 1 gr de glúcidos o de proteínas:4’1 Kcal)



Protección.- las ceras impermeabilizan las paredes celulares de los vegetales y de las bacterias y tienen también funciones protectoras en los insectos y en los vertebrados



Transporte.- de sustancias en medios orgánicos



Regulación del metabolismo.- contribuyen al normal funcionamiento del organismo (vitaminas A,D, K y E, hormonas sexuales y de la corteza suprarrenal)



Termorregulación

Saponificación Muchos lípidos reaccionan con bases fuertes (NaOH, KOH) originando sales sódicas o potásicas de ácidos grasos (jabones), a esta reacción se le llama saponificación. Son saponificables los ácidos grasos o los lípidos que poseen ácidos grasos en su estructura R1-COOH + NaOH  R1-COONa + H2O Los lípidos se clasifican según si llevan a cabo o no la reacción de saponificación:

Acilglicéridos Simples: C, H, O Ceras Saponificables Fosfolípidos Complejos: N, P, glúcidos Lípidos

Glucolípidos

Colesterol

No Saponificables

Terpenos

Eicosanoides

á

á

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Biología _ 2º Bachillerato

Ácidos Grasos (AG) Son ácidos orgánicos (cabeza polar) de elevado número de átomos de C (cola apolar), el nº de C es siempre par y oscila entre 12 y 22

OH 

CH3  CH2  CH2  CH2  CH2  CH2  CH2 C = O

   

Grupo Carboxilo en el C-1 Carbono  Carbono  Carbono 

La cadena carbonada puede o no tener dobles enlaces (-C=C-). De esta forma se distinguen los AG insaturados (con -C=C-) y los AG saturados (sin -C=C-). Los AG se diferencian por el número de átomos de C y por el número y la posición de los dobles enlaces. La cadena de los AG saturados puede disponerse totalmente extendida, mientras que la presencia del doble enlace en los AG insaturados, provoca una curvatura en la cadena Los AG no suelen encontrarse libres y se obtienen por hidrólisis ácida o enzimática de los lípidos saponificables AG saturados

AG insaturados



Butírico (C 4:0)



Caproico (C 6:0)



Caprílico (C 8:0)



Cáprico (C 10:0)



Laúrico (C 12:0)



Mirístico (C 14:0)



Palmítico (C 16:0)



Esteárico (C 18:0)



Caproleico (C 10:1 1)



Lauroleico (C 12:1 3)



Palmitoleico (C 16:1 7)



Oleico (C 18:1 9)



Linoleico (C 18: 2 9, 12)



Linolénico (C 18: 3



Araquidónico (C 20: 4 5, 8, 11, 14)

9, 12, 15)

AG esenciales No los sintetiza el organismo, por lo que tienen que ser adquiridos con la dieta. Son necesarios para sintetizar otras moléculas. Varían de una especia a otra, en el hombre son: Linoleico, Linolénico, Araquidónico Propiedades Químicas 

Reacción de esterificación.- el grupo ácido reacciona con los alcoholes para formar ésteres y agua.

R1-COOH + OH-CH2-R2  R1-COO-CH2-R2 + H-O-H 

Reacción de saponificación.-con bases fuertes, dan las correspondientes sales de AG

R1-COOH + NaOH  R1-COONa + H-O-H 

Reacción de hidrogenación.- eliminación de las insaturaciones

CH3- CH2-CH=CH-COOH + H2  CH3- CH2-CH2-CH2-COOH

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Tema 4.- Lípidos

Acilglicéridos o Grasas Son ésteres de la glicerina y de AG. Si un AG esterifica uno de los grupos alcohol de la glicerina tendremos un monoacilglicérido (MG), si son dos un diacilglicérido (DG), y si son tres un triacilglicérido (TG) o grasa neutra. Estas sustancias por saponificación dan jabones y glicerina. Los acilglicéridos sencillos contienen un solo tipo de AG, mientras que los mixtos tienen AG diferentes H

H



O 

H – C –OH

+



H – C– O 

=

O

H – C – OH

(x 3)



H

H – C –O O 

H – C– O O 

H

Glicerol

Ácido Graso

=



=

H – C– OH

=



O

Triglicérido

Propiedades Físicas y Función Biológica Las propiedades físicas de estas sustancias son de gran importancia ya que determinan su función biológica. Estas propiedades se deben, en gran medida, a la longitud y al grado de insaturación de la cadena hidrocarbonada de los AG que las forman. 

Solubilidad. Los AG son sustancias anfipáticas (cadena hidrocarbonada apolar y grupos hidroxilo de la cabeza polares)  Los TG son sustancias apolares, prácticamente insolubles en agua  Los MG y los DG, al tener la glicerina radicales OH- libres, tienen cierta polaridad



Punto de fusión. Los AG saturados, al poderse disponer la cadena hidrocarbonada totalmente extendida, pueden empaquetarse estrechamente lo que permite que se unan mediante fuerzas de Van der Waals con átomos de cadenas vecinas (el número de enlaces, además, está en relación directa con la longitud de la cadena). Los AG insaturados, al tener la cadena doblada por los dobles enlaces no pueden empaquetarse tan fuertemente. Es decir, los AG saturados tienen puntos de fusión más altos que los insaturados y son sólidos (sebos) a temperaturas a las que los insaturados son líquidos (aceites).  En los animales poiquilotermos y en los vegetales hay aceites y en los animales homeotermos hay sebos.



Función Energética. En los vegetales se almacenan en las vacuolas de las células vegetales (las semillas y frutos oleaginosos) y en el tejido graso o adiposo de los animales.  Contienen en proporción mucha más energía que otras sustancias orgánicas, como por ejemplo el glucógeno, pues pueden almacenarse en grandes cantidades y en forma deshidratada, con lo que ocupan un menor volumen.  En el intestino, las lipasas hidrolizan los acilglicéridos liberando glicerina y AG

R1 – CO – O – CH2

R1 – CO – O – Na



R2 – CO – O – CH2 

R3 – CO – O – CH2 



CH2 – OH



+

3 NaOH =

R2 – CO – O – Na 

R3 – CO – O – Na



+

CH2 – OH 

CH2 – OH

En algunos animales las grasas acumuladas bajo la piel sirven como aislante térmico o para regular la flotabilidad, pues son malas conductoras del calor y menos densas que el agua.

Algunos AG de cadena muy larga son esenciales en la dieta y se les conoce bajo el nombre genérico de vitaminas F.

á

á

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Biología _ 2º Bachillerato

Ceras Son ésteres de un monoalcohol lineal y de un ácido graso, ambos de cadena larga.

Ácido Graso (18 C) Enlace Éster Alcohol de cadena larga (30 C)

Lípidos Complejos o Heterolípidos Son ésteres formados por alcohol, AG y otros tipos de moléculas. Son los principales constituyentes de las bicapas lipídicas de las membranas plasmáticas, debido a su comportamiento antipático. Existen 3 tipos: fosfoglicéridos, fosfoesfingolípidos y glucoesfingolípidos Fosfoglicéridos Formados por dos AG, una glicerina, un ácido fosfórico y un alcohol. Generalmente el alcohol es un aminoalcohol (un alcohol que contiene un grupo amino: -NH2), como la serina (la etanolamina o la colina). Los más abundantes son:  

Cefalina (o fosfatidiletanolamina): en el cerebro Lecitina (o fosfatidilcolina): en el hígado, el cerebro o la yema de huevo.

Grupo Fosfato

Glicerina

Aminoalcohol o Polialcohol  HO – P – H  O  CH2  CH – O – C – CH = CH – … – CH2 – CH2 – CH3  CH– O – C – CH2 – CH2 – … – CH2 – CH2 – CH3 Ácidos Grasos Fosfoesfingolípidos

Esteres formados por la unión de un AG, una esfingosina, un grupo fosfato y un aminoalcohol. También son anfipáticos, por lo que se encuentran en las membranas plasmáticas. El más frecuente es la esfingomielina, presente en las vainas de mielina que recubre los axones de las neuronas (aislante) Fosfocolina Ácido graso CH3 – N+ – CH2 – CH2 – O – P – O – CH2 O     CH3 OH CH – NH – C – (CH2)22 – CH3  OH – CH – CH = CH – (CH2)12 – CH3 Esfingosina

Ácido graso + Esfingosina = Ceramida

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Tema 4.- Lípidos

Glucoesfingolípidos AG más esfingosina más un glúcido. No presentan grupo fosfato. También se encuentran en las membranas celulares, especialmente abundantes en las neuronas del cerebro (cerebrosidos) o en los ganglios (gangliósidos) Monosacárido

CH2OH

O

OH

OH OH OH

Ceramida O  NH – C – (CH2)22 – CH3  OH   CH2 – C – C – CH = CH – (CH2)12 – CH3   H H

Lípidos Insaponificables No contiene ácidos grasos en su composición. Se distinguen tres tipos según la molécula de la que deriven. Isoprenoides o Terpenos Son moléculas derivadas del isopreno

H3C

CH2

C=C H2C

H

Según el número de isoprenos que contengan se distinguen: a) Monoterpenos  2 isoprenos = 1 terpeno  Esencias Vegetales i. Mentol ii. Eucaliptol iii. Geraniol

CH2 OH b) Diterpenos  4 isoprenos  Fitol de la clorofila  Vitaminas A, E y K

CH2 OH c)

Triterpenos  6 isoprenos  Escualeno: a partir de él se sintetiza el colesterol en el hígado

d) Tetraterpenos  8 isoprenos  Carotenoides i. -carotenos (naranjas)

ii.

Xantofilas (amarillo)

á

á

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Biología _ 2º Bachillerato

e) Politerpenos  Contienen más de 8 moléculas de isopreno  Caucho

Esteroides Son moléculas derivadas del esterano (ciclopentanoperhidrofenantreno), molécula cíclica

12

11 1

2 3

A 4



9

10

B 5

C

13 17

D

16

14 15 8 7

6

Colesterol: forma parte de las membranas celulares. Su acumulación en las paredes arteriales puede ocasionar problemas circulatorios.

D

C A

B

HO 

Ácidos biliares: son moléculas producidas en el hígado a partir del colesterol. De ellos derivan las sales biliares, que se encargan de la emulsión de las grasas, para su digestión. HO COOH C A

D

B

HO



Grupo de las vitaminas D: regulan el metabolismo del calcio y su absorción intestinal. Su síntesis es inducida por los rayos ultravioletas. Su carencia origina raquitismo en los huesos.

D

C A HO 

Hormonas Esteroideas  Suprarrenales  Cortisol: metabolismo del glucógeno HO

HO C



O CH2 OH

D

A B O  Aldosterona: reabsorción de sales en el riñón Sexuales  Progesterona: prepara la gestación  Testosterona: caracteres sexuales secundarios masculinos

OH C A O

B

D

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Tema 4.- Lípidos

Prostaglandinas Sustancias que proceden de la ciclación de AG poliinsaturados, como el ácido araquidónico.

O COOH

HO

OH

CH3

Tienen funciones diversas como: 1) Estimula los receptores del dolor y la iniciación de la vasodilatación lo que origina la inflamación tras los golpes, heridas, etc. y la llegada de más sangre a la zona afectada. También interviene en la aparición de la fiebre. 2) Funcionamiento de aparatos, como estimular la musculatura lisa del útero para la inducción del parto. 3) Coagulación de la sangre, al provocar provoca la agregación de las plaquetas

Carácter Anfipático de los Lípidos Micelas, Monocapas y Bicapas Ciertos lípidos, y en particular los fosfolípidos, son moléculas anfipáticas. Esto conlleva a que cuando los fosfolípidos se dispersan en agua forman micelas. Los grupos hidrófilos se disponen hacia la parte acuosa y la parte hidrófoba de cada molécula hacia el interior. Las suspensiones que contienen este tipo de micelas son muy estables. Los lípidos anfipáticos pueden también dispersarse por una superficie acuosa pudiéndose formar, si la cantidad es la adecuada, una capa de una molécula de espesor: monocapa. En este caso las partes hidrófilas se disponen hacia el interior y los grupos hidrófobos hacia el exterior de la superficie acuosa. Pueden también formarse bicapas, en particular entre dos compartimientos acuosos. Entonces, las partes hidrófobas se disponen enfrentadas y las partes hidrófilas se colocan hacia la solución acuosa. Los lípidos anfipáticos forman este tipo de estructuras espontáneamente

Liposoma

Micela

Las bicapas pueden formar compartimientos cerrados denominados liposomas. La bicapas lipídicas poseen características similares a las de las membranas celulares: son permeables al agua pero impermeables a los cationes y aniones y son también malas conductoras eléctricas. En realidad, las membranas celulares son, esencialmente, bicapa lipídicas.