Curso LÍPIDOS. Tema 3. Bioloxía 2º Bacharelato

Transcript

1 Curso LÍPIDOS Tema 3 Bioloxía 2º Bacharelato

2 Temario CIUGA Tema 3 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.

3 Características dos lípidos Tema 3 Constitúen un grupo moi heteroxéneo de biomoléculas orgánicas. glicolípidos proteína transmembrana (con α-hélice hidrofóbica) glicoproteína lipoproteína 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. colesterol citoesqueleto PRINCIPAIS LÍPIDOS DE MEMBRANA 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.

4 Saponificación dos ácidos graxos 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 biolóxica ÉSTER + AUGA ÁCIDO + ALCOHOL Esterificación Saponificación non biolóxica ÉSTER + BASE XABÓN + AUGA 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. Hidróxido sódico (base) 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. Ácido palmítico (ácido graxo) Palmitato sódico (xabón)

5 Clasificación dos lípidos Tema 3 Ácidos graxos Saturados Insaturados Simples Acilglicéridos Céridos Acilglicérido Cérido Lípidos Saponificables Fosfolípidos Fosfoglicéridos Fosfoesfingolípidos Glicoesfingolípidos Esfingolípidos Complexos Fosfoglicérido Fosfoesfingolípido Glicoesfingolípido (cerebrósido) Glicoesfingolípido (gangliósido) Terpenos Lípidos Insaponificables Esteroides Prostaglandinas

6 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. Cabeza hidrófila (polar) Cola hidrófoba (apolar) Grupo carboxilo Cadea hidrocarbonada O dobre enlace provoca a torsión da cadea hidrocarbonada 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 palmítico CH 3 -(CH 2 ) 14 -COOH (saturado) Ácido oleico cis CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH(CH 2 ) 7 -COOH (insaturado) Ácido oleico trans

7 Os ácidos graxos Tema 3 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. Mestura de 20 ácidos graxos, saturados e insaturados 20 ácidos graxos saturados Enlaces de H Enlaces de Van der Waals

8 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. Monocapa Micela Bicapa Liposoma Ácido graxo

9 Características dos ácidos graxos Tema 3 SATURADOS Tª de fusión Fórmula Esqueleto carbonado 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. Láurico 44,2ºC CH 3 (CH 2 ) 10 -COOH 12:0 Mirístico 53,9ºC CH 3 (CH 2 ) 12 -COOH 14:0 Palmítico 63,1ºC CH 3 (CH 2 ) 14 -COOH 16:0 Esteárico 69,6ºC CH 3 (CH 2 ) 16 -COOH 18:0 Araquídico 76,5ºC CH 3 (CH 2 ) 18 -COOH 20:0 Lignocérico 86,0ºC CH 3 (CH 2 ) 22 -COOH 24:0 INSATURADOS Tª de fusión Fórmula Esqueleto carbonado Palmitoleico -0,5ºC CH 3 (CH 2 ) 5 CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH 16:1 Oleico 13,4ºC CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH 18:1 Linoleico -5ºC CH 3 (CH 2 ) 4 CH=CH CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH 18:2 Linolénico -11ºC CH 3 (CH 2 ) CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH 18:3 Araquidónico -49,5ºC CH 3 (CH 2 ) 4 (CH=CH CH 2 ) 3 -CH=CH (CH 2 ) 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.

10 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.

11 Esterificación dos triacilglicéridos Tema 3 Glicerol Esterificación Hidrólise Auga Ácidos graxos

12 Saponificación dos triacilglicéridos Tema 3 Glicerol Hidróxido de potasio Triacilglicérido (graxa) Xabón

13 Os céridos Tema 3 Son monoésteres dun ácido graxo e un monoalcohol de cadea longa Son 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

14 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 graxos Unha glicerina Unha molécula de ácido fosfórico Un 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).

15 Fosfoglicéridos Tema 3 Zona hidrófila Os fosfoglicéridos, como outros lípidos complexos, posúen un extremo polar (hidrófilo) e outro non polar (hidrófobo). Grupo fosfato Aminoalcohol (etanolamina) A estrutura básica dos fosfolípidos deriva do ácido fosfatídico, que está formado por: glicerina, dous ácidos graxos e un ácido ortofosfórico. Ácido graxo insaturado Ácido graxo saturado Aminoalcohol (colina) Zona hidrófoba Aminoalcohol (serina)

16 Fosfoesfingolípidos Tema 3 Os fosfoesfingolípidos son ésteres de ceramida e un composto polar formado por ácido fosfórico e un aminoalcohol. Aminoalcohol Están formados por: Un ácido graxo Ceramida Unha esfingosina Unha molécula de ácido fosfórico Un aminoalcohol como colina ou etanolamina Esfingosina Grupo fosfato Son moléculas anfipáticas (contan cunha rexion polar e outra non polar). Ceramida Son constituíntes fundamentais das membranas celulares. Abundan no sistema nervioso. A esfingosina é un aminoalcohol insaturado de cadea longa. Ácido graxo O conxunto formado por unha esfingosina e un ácido graxo denomínase ceramida. Exemplo: Esfingomielina, presente nas membranas celulares e moi abundante nas neuronas.

17 Glicoesfingolípidos Tema 3 Cerebrósido Os glicoesfingolípidos son ésteres de ceramida con un ou máis glícidos. Non conteñen ácido fosfórico. Están formados por: Un ácido graxo Unha esfingosina Ceramida 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. Gangliósido Realizan funcións de receptores celulares. Son abundantes nas células nerviosas. Poden ser de dous tipos: Cerebrósidos: ceramida + monosacárido. Gangliósidos: ceramida + oligosacárido ramificado.

18 Glicoesfingolípidos Tema 3 Monosacárido Gal Esfingosina Ceramida Os cerebrósidos están formados por unha ceramida e un monosacárido, que pode ser glicosa ou galactosa. Ácido graxo

19 Glicoesfingolípidos Tema 3 Oligosacárido Esfingosina Ceramida Os gangliósidos están formados por unha ceramida e un oligosacárido complexo. Ácido graxo Ácido siálico

20 Esteroides Tema 3 CH3 Son lípidos insaponificables. Non conteñen ácidos graxos. CH3 Están formados por un núcleo de esterano (ciclopentano perhidrofenantreno) constituido por catro aneis fusionados, e diferentes radicais unidos a algúns carbonos da estrutura principal. Esterano OH 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 D 3 por acción da luz ultravioleta. Fitosterois (esterois vexetais), precursores da vitamina D 2. 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). = O CH3 CH3 Testosterona OH CH3 _ HO Estradiol

21 O colesterol Tema 3 O colesterol non circula libre polo sangue senón en forma de lipoproteínas, debido a dúas razóns: H3C CH3 CH2 CH2 CH3 CH CH2 CH CH3 As lipoproteínas plasmáticas teñen unha solubilidade baixa pero suficiente para circular polo plasma sanguíneo. CH3 A fracción proteica contén os sinais químicos que lles permiten unirse ás células diana. _ HO Colesterol 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.

22 Rutas do colesterol Tema 3 As graxas procedentes da dieta ingresan no intestino Colesterol Lipasa Lipasa

23 Terpenos Tema 3 Tamén chamados isoprenoides porque derivan do isopreno. 2-metil-1,3-butadieno H 3 C CH 3 CH 3 CH 3 l l -CH=CH-C=CH-CH=CH-C=CH-CH 2 OH -CH 3 Vitamina A 1 (retinol) CH 2 = C CH = CH 2 - CH 3 isopreno Están formados pola unión de dúas ou máis moléculas de isopreno. Poden ter estrutura lineal ou cíclica. H 3 C CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 H 3 C CH 3 l l l l -CH=CH-C=CH-CH=CH-C=CH-CH=CH-CH=C-CH=CH-CH=C-CH=CH- -CH 3 H 3 C-!-caroteno O ll -CH 3 Algúns son coloreados debido á presenza de dobres enlaces conxugados. O ll ll O -CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 l l l l -CH 2 -CH=C-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH-CH 3 ll O Vitamina K 4 Vitamina K 1 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.

24 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. Ácido araquidónico (conformación pregada) COOH CH 3 As prostaglandinas noméanse entre a PGA 1 ata a PGI 1, en función do número de dobres enlaces fóra do anel principal. COOH Exemplos: ácido araquidónico (en conformación pregada), prostaglandina PGE 1. Ácido prostanoico CH 3 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. O l HO ll l HO Prostaglandina PGE 1 COOH CH 3