miércoles, 29 de junio de 2016

Lipidos y Membranas



Lipidos y Membranas



Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría biomoléculas) que están constituidas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida por oxígeno. También pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno.
Debido a su estructura, son moléculas hidrófobas (insolubles en agua), pero son solubles en disolventes orgánicos no polares como la bencina, el benceno y el cloroformo lo que permite su extracción mediante este tipo de disolventes. A los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son solo un tipo de lípidos procedentes de animales y son los mas ampliamente distribuidos en la naturaleza.
Los lípidos más simples son los ácidos grasos, y tienen la fórmula general R—COOH, donde R representa una cadena de hidrocarburo. Los ácidos grasos son componentes de muchos tipos más complejos de lípidos, incluyendo los triglicéridos o triacilgliceroles, los glicerofosfolípidos y los esfingolípidos. Los lípidos que contienen grupos fosfato se llaman fosfolípidos y los que tienen grupos esfingosina y carbohidrato a la vez se llaman glicoesfingolípidos. Los esteroides, las vitaminas lipídicas y los terpenos se relacionan con la molécula de isopreno, de cinco carbonos, y por consiguiente se llaman isoprenoides. El nombre terpenos se ha aplicado a todos los isoprenoides, pero en general se restringe a los que existen en las plantas. Los lípidos tienen funciones biológicas diversas, al igual que estructuras diversas. Las membranas biológicas contienen una variedad de lípidos anfipáticos, incluyendo los glicerofosfolípidos y los esfingolípidos. En algunos organismos, la función de los triacilgliceroles (grasas y aceites) es de moléculas intracelulares de almacenamiento de energía metabólica. También las grasas suministran aislamiento térmico y amortiguamiento a los animales. Las ceras en las paredes celulares, en los exoesqueletos y en la piel protegen a las superficies de algunos organismos. Algunos lípidos tienen funciones muy especializadas. Por ejemplo, las hormonas esteroides regulan e integran una variedad de actividades metabólicas en los animales, y los icosanoides participan en la regulación de la presión sanguínea, en la temperatura corporal y en la contracción de los músculos lisos en los mamíferos. Los gangliósidos y otros glicoesfingolípidos están en la superficie celular y pueden participar en el reconocimiento celular.

La relación  estructural de los lipidos se basa en lo siguiente:

  •  Acidos grasos

Los ácidos grasos difieren entre sí en la longitud de sus colas de hidrocarburo, la cantidad de dobles enlaces carbono-carbono, las posiciones de los dobles enlaces en las cadenas y la cantidad de ramificaciones.

La mayor parte de los ácidos grasos tienen un pKa aproximado de 4.5 a 5.0, y por consiguiente están ionizados al pH fisiológico. Los ácidos grasos son una forma de detergente, porque tienen una larga cola hidrofóbica y una cabeza polar. Como es de esperar, la concentración de ácido graso libre en las células es muy baja, porque altas concentraciones de ácidos grasos libres podrían romper las membranas. La mayor parte de los ácidos grasos están formados por lípidos más complejos. Están unidos a otras moléculas mediante un enlace de éster en el grupo carboxilo terminal


La cantidad de átomos de carbono en los ácidos grasos más abundantes va de 12 a 20, y casi siempre es par, ya que se sintetizan mediante la adición consecutiva de unidades con dos carbonos. 

En la nomenclatura de IUPAC, al carbono carboxílico se le considera el C-1 y los demás átomos de carbono se numeran en secuencia. En la nomenclatura común se usan letras griegas para identificar a los átomos de carbono.

Los ácidos grasos que no contienen dobles enlaces carbono-carbono se llaman saturados, en tanto que los que tienen al menos un doble enlace carbono-carbono se clasifican como no saturadoso insaturados. Los ácidos grasos no saturados que sólo tienen un doble enlace carbono-carbono se llaman monoinsaturados, en tanto que los que tienen dos o más se denominan poliinsaturados.

La configuración de los dobles enlaces en los ácidos grasos no saturados es cis, en general. En la nomenclatura de IUPAC, se indican las posiciones de los dobles enlaces mediante el símbolo Δn, en el que el superíndice


 Las propiedades físicas de los ácidos grasos saturados y no saturados son muy variadas. Típicamente, los ácidos grasos saturados son sólidos céreos a temperatura ambiente (22 °C), en tanto que los ácidos grasos no saturados son líquidos a esta temperatura. La longitud de la cadena de hidrocarburo en un ácido graso, y su grado de insaturación, influyen sobre el punto de fusión.


La abundancia relativa de determinados ácidos grasos varía de acuerdo con el tipo de organismo, su órgano (en los organismos multicelulares) y su fuente alimenticia. Los ácidos grasos más abundantes en los animales suelen ser oleato (18:1), palmitato (16:0) y estearato (18:0). Los mamíferos requieren ciertos ácidos grasos poliinsaturados en su dieta, que no pueden sintetizar, como linoleato (18:2), abundante en los aceites vegetales, y linolenato (18:3), que abunda en aceites vegetales y de pescado. Esos ácidos grasos se llaman ácidos grasos esenciales. Los mamíferos pueden sintetizar otros ácidos grasos poliinsaturados si tienen un suministro adecuado de linoleato y linolenato.

·  Triacilgliceroles




Los ácidos grasos son combustibles metabólicos importantes, en especial en los mamíferos. Como los átomos de carbono de los ácidos grasos están más reducidos que los de las proteínas o los carbohidratos, la oxidación de los ácidos grasos produce más energía (~37 kJ g–1) que la oxidación de proteínas o carbohidratos (~16 kJ g–1 cada uno). En general, los ácidos grasos se almacenan en forma de lípidos neutros llamados triacilgliceroles o triglicéridos (este último nombre es histórico). Como indica su nombre, los triacilgliceroles están formados por tres residuos de acilo graso esterificados con glicerina, un azúcar alcohol de tres carbonos. Los triacilgliceroles son muy hidrofóbicos. En consecuencia, a diferencia de otros carbohidratos, se pueden almacenar en células en forma anhidra, esto es, las moléculas no están solvatadas por agua, lo cual ocuparía espacio y añadiría masa, reduciendo la eficiencia del almacenamiento de energía.

Las grasas y los aceites son mezclas de triacilgliceroles. Pueden ser sólidos (grasas) o líquidos (aceites), dependiendo de sus composiciones de ácidos grasos y de la temperatura. Los triacilgliceroles que sólo contienen grupos acilo graso saturado y de cadena larga tienden a ser sólidos a la temperatura corporal, y los que contienen grupos acilo graso no saturados o de cadena corta, tienden a ser líquidos.

  •  Glicerofosfolipidos

Los lípidos más abundantes en la mayor parte de las membranas son los glicerofosfolípidos (que también se llaman fosfoglicéridos); como los triacilgliceroles tienen un soporte de glicerol. Los glicerofosfolípidos más sencillos, los fosfatidatos, consisten en dos grupos acilo graso esterificados en el C-1 y C-2 del 3-fosfato de glicerol

Los fosfatidatos están presentes en pequeñas cantidades como intermedios en la biosíntesis o descomposición de glicerofosfolípidos más complejos. En la mayor parte de los glicerofosfolípidos, el grupo fosfato está esterificado con glicerol y otro compuesto que tenga un grupo —OH. La tabla 9.2 contiene algunos tipos comunes de glicerofosfolípidos. Nótese que éstos son moléculas anfipáticas, con una cabeza polar y colas no polares. En la figura 9.7 de la página 261 se ven las estructuras de tres tipos de glicerofosfolípidos: fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina y fosfatidilcolina.

En general, los glicerofosfolípidos tienen ácidos grasos saturados esterificados en el C-1 y ácidos grasos no saturados esterificados en el C-2. Los principales glicerofosfolípidos de membrana en Escherichia coli son fosfatidil-etanolamina y fosfatidilglicerol.

os principales glicerofosfolípidos de membrana en Escherichia coli son fosfatidil-etanolamina y fosfatidilglicerol. Para determinar las estructuras de los glicerofosfolípidos y las identidades de sus ácidos grasos individuales se puede usar una diversidad de fosfolipasas. Las posiciones específicas de ácidos grasos en los glicerofosfolípidos se pueden determinar usando fosfolipasa A1 y fosfolipasa A2, que catalizan en forma específica la hidrólisis de los enlaces de éster en el C-1 y C-2, respectivamente. La fosfolipasa A2 es la principal en el jugo pancreático, y es la responsable de la digestión de fosfolípidos de membrana en la dieta. También está presente en los venenos de víbora, abeja y avispa. Altas concentraciones de los productos de la fosfolipasa A2 pueden romper las membranas celulares.

La fosfolipasa C cataliza la hidrólisis del enlace P—O entre glicerina y fosfato, para liberar diacilglicerol, y la fosfolipasa D convierte los glicerofosfolípidos en fosfatidatos. La otra clase principal de glicerofosfolípidos es la de los plasmalógenos, y difiere de los fosfatidatos porque tiene el sustituyente hidrocarburo en el grupo hidroxilo del C-1 de la glicerina, unido por un enlace de éter vinílico, y no enlace de éster





·         Esfingolipidos
Después de los glicerofosfolípidos, los lípidos más abundantes en las membranas vegetales y animales son los esfingolípidos
.
En los mamíferos tienen abundancia especial en tejidos del sistema nervioso central.

El respaldo estructural de los esfingolípidos es la esfingosina (trans-4-esfingenina), un alcohol no ramificado de C18, con un doble enlace trans entre el C-4 y C-5, un grupo amino en el C-2 y grupos hidroxilo en el C-1 y C-3 (figura 9.10a). La ceramida está formada por un grupo acilo graso unido al grupo amino del C-2 en la esfingosina, por un enlace de amida (figura 9.10b). Las ceramidas son los precursores metabólicos de todos los esfingolípidos. Las tres grandes familias de esfingolípidos son las esfingomielinas, los cerebrósidos y los gangliósidos. De ellos, sólo las esfingomielinas contienen fosfato, y se clasifican como fosfolípidos; los cerebrósidos y los gangliósidos contienen residuos de carbohidrato y se clasifican como glicoesfingolípidos.


 En las esfingomielinas, la fosfocolina está unida al grupo hidróxido en el C-1 de una ceramida.

Los cerebrósidos son glicoesfingolípidos que contienen un residuo de monosacárido unido a un enlace b-glicosídico al C-1 de una ceramida.

Los gangliósidos son glicoesfingolípidos más complejos, donde las cadenas de oligosacárido que contienen ácido N-acetilneuramínico (NeuNAc) están unidas a una ceramida.

  • Esteroides

Los esteroides son una tercera clase de lípidos que se encuentran en las membranas de los eucariotas, y muy rara vez en las bacterias. Los esteroides, junto con las vitaminas lipídicas y los terpenos, se clasifican como isoprenoides porque sus estructuras se relacionan con la molécula de isopreno, de cinco carbonos

El esteroide colesterol es el componente importante de las membranas plasmáticas animales, pero sólo se encuentra rara vez en las plantas, y nunca en los procariotas, protistas u hongos. En realidad, el colesterol es un esterol porque tiene un grupo hidroxilo en el C-3. El colesterol se acumula con frecuencia en depósitos lipídicos (placas) en las paredes de los vasos sanguíneos. Se han identificado esas placas en las enfermedades cardiovasculares, que pueden provocar ataques al corazón. Muchas personas limitan su ingestión de colesterol. A pesar de su implicación en enfermedades cardiovasculares, el colesterol tiene participación esencial en la bioquímica de los mamíferos. Es sintetizado por las células de mamíferos.


Las ceras son ésteres no polares de ácidos grasos de cadena larga y alcoholes monohidroxílicos de cadena larga. Ejemplo palmitato de piricilo.

Los eicosanoides son derivados oxigenados de ácidos grasos poliinsaturados de C20, como ácido araquidónico.

Éstos participan en una diversidad de procesos fisiológicos, y también pueden mediar muchas respuestas potencialmente patológicas. Las prostaglandinas son eicosanoides que tienen un anillo de ciclopentano.

La prostaglandina E2 puede causar constricción de vasos sanguíneos, y el tromboxano A2 interviene en la formación de coágulos sanguíneos, que en algunos casos pueden bloquear el flujo de sangre al corazón o al cerebro. El leucotrieno D4, mediador de la contracción de músculos lisos, también provoca la constricción bronquial de los asmáticos. La aspirina (ácido acetilsalicílico) alivia el dolor, la fiebre, la hinchazón y la inflamación, al inhibir la síntesis de las prostaglandinas.





  • La membrana biológica




Las membranas biológicas definen los límites externos de las células, y separan compartimientos dentro de ellas. Son componentes esenciales de todas las células vivas. Una membrana típica está formada por dos capas de moléculas de lípidos y muchas proteínas embebidas en ella. Las membranas biológicas no sólo son barreras pasivas contra la difusión. Tienen una gran variedad de funciones complejas. Algunas proteínas contenidas en las membranas sirven como bombas selectivas que controlan en forma estricta el transporte de iones y de moléculas pequeñas que entran y salen de la célula. Las membranas también son responsables de generar y mantener la concentración de gradientes de protones, esenciales para la producción de ATP. Los receptores en las membranas reconocen señales extracelulares y las comunican al interior de la célula.

- Modelo fluido de mosaico para membranas biológicas

 Una membrana biológica típica contiene de un 25 a un 50% de lípidos, y de un 50 a un 75% de proteínas, en masa, con menos de 10% de carbohidratos como componente de glicolípidos y glicoproteínas. Los lípidos son una mezcla compleja de fosfolípidos, glicoesfingolípidos (en animales) y colesterol (en algunos eucariotas). El colesterol y algunos otros lípidos que por sí no forman bicapas (30% del total) están estabilizados en el arreglo de bicapa por el otro 70% de los lípidos en la membrana.

- Las bicapas lipídicas y las membranas

Los lípidos en una bicapa están en movimiento constante, dando a las bicapas lipídicas muchas de las propiedades de los fluidos. Los lípidos tienen varios tipos de movimiento molecular dentro de las bicapas. El rápido movimiento de los lípidos dentro del plano de una monocapa es un ejemplo de difusión lateral bidimensional. Una molécula de fosfolípido se puede difundir de un extremo a otro de una célula bacteriana.

Las proteínas periféricas de membrana se asocian a una cara de la membrana, mediante interacciones de carga a carga y con puentes de hidrógeno, con las proteínas integrales de membrana o con los grupos de cabeza polar de los lípidos de membrana. Las proteínas periféricas de membrana se disocian con más facilidad de las membranas, con procedimientos que no requieren romper enlaces covalentes ni romper la membrana misma. Con frecuencia, un cambio de pH o de fuerza iónica basta para eliminar esas proteínas de la membrana. Las proteínas de membrana ancladas a lípidos están unidas a una membrana mediante un enlace covalente con un ancla lipídico. En las proteínas de membrana ancladas a lípidos más simples, una cadena lateral de aminoácidos se une por un enlace de amida o de éster a un grupo de acilo graso, con frecuencia de miristato o palmitato.

- Transporte pasivo



Las proteínas de transporte pasivo y activo se unen en forma específica a solutos, y los transportan a través de las membranas. En el transporte pasivo, el soluto se mueve a favor de su gradiente de concentración, y el potencial de membrana es favorable. Entonces, el cambio de energía libre de Gibbs para el transporte es negativo, y el transporte de un lado a otro de la membrana es un proceso espontáneo. En el transporte activo, el soluto se mueve contra un gradiente de concentración, contra una diferencia de carga, o ambas cosas. El transporte activo debe acoplarse a una reacción productora de energía para contrarrestar el cambio desfavorable de energía libre de Gibbs, para transporte sin ayuda. Los transportadores de membrana más simples, sean activos o pasivos, realizan uniporte; esto es, sólo llevan un solo tipo de soluto a través de la membrana.

- Transporte activo

El transporte activo se parece al transporte pasivo en el mecanismo y propiedades cinéticas generales. Sin embargo, el transporte activo requiere energía para mover un soluto contra su gradiente de concentración. En algunos casos, el transporte activo de moléculas o iones cargados causa también un gradiente de carga a través de la membrana, y el transporte activo mueve los iones contra el potencial de membrana.

- Endocitosis y exocitosis



El transporte descrito hasta ahora sucede por el flujo de moléculas o iones a través de una membrana intacta. Las células también necesitan importar y exportar moléculas demasiado grandes como para ser transportadas a través de poros, canales o proteínas de transporte. Los procariotas poseen sistemas especializados de exportación, de varios componentes, en su plasma y membrana externa, que les permite secretar ciertas proteínas (con frecuencia toxinas o enzimas) hacia el medio extracelular. En las células eucariotas, aunque no en todas, las proteínas (y ciertas sustancias grandes) se mueven hacia adentro y afuera de la célula por endocitosis y exocitosis, respectivamente. En ambos casos, el transporte implica la formación de un tipo especializado de vesícula lipídica. La endocitosis es el proceso mediante el cual las macromoléculas son rodeadas por la membrana plasmática, y son llevadas al interior de la célula dentro de una vesícula lipídica. La endocitosis mediada por receptor comienza con la unión de macromoléculas a proteínas receptoras específicas en la membrana plasmática de la célula. A continuación, la membrana se invagina y forma una vesícula que contiene las moléculas enlazadas. Como transducción de señales extracelulares. Las membranas plasmáticas de todas las células contienen receptores específicos que permiten que la célula responda a estímulos químicos externos que no pueden cruzar la membrana. Por ejemplo, las bacterias pueden detectar ciertas sustancias en su ambiente. Una señal pasa a través del receptor en la superficie celular hacia los flagelos, haciendo que la bacteria se mueva hacia una fuente potencial de alimento. A esto se llama quimiotaxiapositiva. En la quimiotaxia negativa, las bacterias se alejan de las sustancias tóxicas. En los organismos multicelulares, las células especializadas son las que producen estímulos, como hormonas (moléculas que permiten que las células en una parte de un organismo se comuniquen con las de otra parte del mismo organismo), neurotransmisores (sustancias que transmiten mensajes nerviosos en las sinapsis) y factores de crecimiento (proteínas que regulan la proliferación celular). Estos ligandos pueden viajar hacia otros tejidos, donde se unen a los receptores adecuados en sus superficies y producen respuestas específicas en las células. En esta sección se verá cómo la unión de ligandos hidrosolubles a receptores activa las respuestas intracelulares en los mamíferos. En estas rutas de transducción (es decir, conversión) de señal intervienen adenilil ciclasa, inositol-fosfolípidos y receptores de tirosina cinasas.

- Algunos productos elaborados con lipidos son los siguientes

  • Almiron Pepti 2



Almiron Pepti 2 es un compuesto para el tratamiento dietético para aquellos niños que sean propensos o tengan alergia a las proteínas lácteas de la vaca. Es necesario que este producto se utilice bajo un control médico.

- Principales principios activos



- Riboflavina


  • Resource Protein
 Resource protein es un kcal 1.25/mL listo para beber como suplemento nutricional oral que proporciona a la proteina 250Kcal y 18,8 g por botella. 

- Principal principio activo

- Vitamina C




  • DEPA


Este medicamento contiene un concentrado de lípidos marinos que ha sido procesado por destilación molecular. DEPA es una excelente fuente de omega-3 ácidos grasos, proporcionando el ácido eicosapentaenoico (EPA, 18%) y ácido docosahexaenoico (DHA, 12%) en su forma natural de los triglicéridos.

- Principales componentes activos

- Acido Gamma Linoleico







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