Lípidos. Clasificación de ácidos grasos. Beta oxidación. Cuerpos

cetónicos

Lípidos: generalidades

Compuestos orgánicos poco solubles en agua y muy solubles en solventes orgánicos.

constituyen las principales reservas energéticas de los seres vivos, forman parte de las membranas celulares, regulan la actividad de las células y los tejidos.

Trastorno más frecuente: obesidad, pero también se alteran en la diabetes. Hay otras enfermedades menos frecuentes como las esfingolipidosis (Enf. de Gaucher, enf. de Niemann-Pick) que afectan su metabolismo.

Otras sustancias lipídicas, son las vitaminas, colesterol, ácidos biliares, hormonas, prostaglandinas etc.

Clasificación de los lípidos

Digestión de grasas

La mayor parte (90%) de las grasas o lípidos de la dieta está constituida por triglicéridos. Hay una pequeña cantidad de fosfoglicéridos, ésteres de colesterol, colesterol y vitaminas liposolubles.Por ser insolubles en agua, tienen todas que ser emul-sionadas para ser digeridas por las enzimas hidrolíticas.El proceso se centra en la actividad de la:

Lipasa salivar y pancreáticaColesterol esterasaFosfolipasa

Es fundamental la presencia de sales biliares

Enzimas digestivas

Lipasa salivar: secretada por la superficie dorsal de la lengua. Acción corta por la inactividad que genera el pH ácido del estómago. Produce ácidos grasos libres (AGL) y 1,2-diacilgliceroles.

Lipasa gástrica : actúa a nivel del estómago, se inactiva parcialmente por las proteínas dietéticas. Su pH óptimo es de 3 a 6. Genera AGL y 1,2-diacilgliceroles.

Lipasa pancreática: actúa sobre los enlaces éster de los carbonos 1 y 3. El 2-monoacilglicérido resultante isomeriza lentamente a 3-monoacilglicérido, lo que permite la posterior hidrólisis del tercer ácido graso por la lipasa. El sustrato debe estar emulsionado con sales biliares. Asimismo, precisa de otra proteína: colipasa.

Enzimas digestivas

Fosfolipasa A2: es secretada en forma inactiva y se activa por acción de hidrólisis tríptica. Hidroliza el ácido graso en posición 2 y genera lisofosfolípidos que se absorben por su propiedad anfipática ayudando a absorber otras grasas.

Colesterol éster hidrolasa: separa los ácidos grasos del colesterol.

Bilis

Es secretada por el hígado y concentrada en la vesícula biliar. El 97 % de la bilis es hepática .El 86 % de la vesícula es agua.Dentro de sus sólidos los más importantes son los ácidos biliares que constituyen el 1,93 % de la bilis hepática y el 14,08 % de la vesicular.Ayuda a neutralizar la acidez del estómago.Genera la formación de la micela con los monoglicéridos lisofosfolípidos, ácidos grasos y colesterol

El ácido biliar y la micela

Colesterol

FosfolípidosSal

Biliar

Liso

fosfolípidos

Monoglicérido

Ácido cólicoEstereoquímica del ácido cólico.

Estructura de los ácidos biliares

Absorción intestinal y destino de las grasas...

El 72% de los TG se absorbe como monoglicéridos 2.

Un 6% como monoglicéridos 1, luego de la acción de la isomerasa.

El 22% lo hace como glicerol y ácidos grasos.

En el interior celular (enterocito) vía la acil CoA sintetasa, con ATP y CoA se forma acil CoA y se regeneran los triglicéridos.

Los TG forman el quilomicrón junto con algo de colesterol y de fosfolípidos → sistema linfático.

La solubilidad del colesterol y los cálculos biliares

El colesterol es insoluble en el agua por lo que debe incorporarse a las micelas (composición normal: 5% de colesterol, 15% de fosfatidil colina y 80% de sales biliares).Por lo tanto su solubilidad depende de estas proporciones → cálculos.Causas para la formación de cálculo:

Las infecciones pueden generar una bilis sobresaturada donde el colesterol precipita.Cuando la actividad de enzimas clave en la formación de sales biliares disminuye, la síntesis de colesterol está elevada.La actividad disminuida de 7--hidroxilasa → ↓ ácidos biliares → señal para que el hígado produzca más colesterol

Ácidos grasos

Compuestos formados por una estructura R-COOH donde R es una cadena alquílica.

El grupo carboxilo tiene un pK 4,8 por lo que al pH del suero todos los ácidos grasos están ionizados.

La cadena puede ser saturada (sin dobles enlaces) o insaturada (con algunos dobles enlaces). Hay mono y poliinsaturados.

La insaturación genera isómeros cis y trans. Si las cadenas del ácido están en el mismo sentido la forma es cis. En la naturaleza casi todos los ácidos son cis.

Los puntos de fusión de los AG se elevan con la longitud de la cadena y disminuyen con la insaturación.

Nomenclatura de los ácidos grasos: ejemplos

CH3-(CH2)14-COOH Hexadecanoico

ácido palmítico 16:00

CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH Hexadecenoico

ácido palmitoleico 9-16:1 16:1 9̂ 16:1w-7

CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH Octadecadienoico

ácido linoleico 9,12-18:2 18:2 9̂,12 18:2w-6

Clases de ácidos grasos insaturados

Clase Ácido graso Estructuraw-7 ácido palmitoleico 9-16:1w-9 Ácido oleico 9-18:1w-6 Acido linoleico 9,12-18:2w-3 Acido linolénico 9,12,15-18:3

Los miembros de una clase pueden transformarse entre sí

Ácidos grasos importantes

Nombre descriptivo Nombre sistémico Carbonos Dobles enlacesPos.dob.enlaces ClaseAcético 2 0Láurico dodecanoico 12 0Mirístico tetradecanoico 14 0Palmítico hexadecanoico 16 0

Palmitoleico hexadecenoico 16 1 9 w7Esteárico octadecanoico 18 0

Oleico octadecenoico 18 1 9 w9Linoleico octadecadienoico 18 2 9,12 w6Linolénico octadecatrienoico 18 3 9,12,15 w3y-homolinolénico Eicosatrienoico 20 3 8,11,14 w6Araquidónico Eicosatetraenoico 20 4 5,8,11,14 w6EPA Eicosapentaenoico 20 5 5,8,11,14,17 w3DHA Docosahexaenoico 22 6 4,7,10,13,16,19 w3

Triglicéridos

Los triacil gliceroles son la forma de almacenamiento de los ácidos grasos.

Son los ésteres del glicerol con tres ácidos grasos. Generalmente son mixtos, con diferentes ácidos grasos.

Nomenclatura: si son iguales triestearina o tripalmitina, sin son diferentes estearil palmitil oleína.

12 RCOOCH

32 RCOOCH

CHOCOR 2

Triglicéridos

El organismo almacena los ácidos grasos bajo la forma de triglicéridos TG.Más del 95% de los TG se almacena en el tejido adiposo, el 5% en hígado y músculo.La cantidad de TG del hígado aumenta en la diabetes y en el ayuno, donde hay gran movilización de ácidos grasos del tejido adiposo.Las células grasas son fibroblastos con 80 a 90% de grasa, y sus AG más comunes son oleico: 45%, palmítico: 20%, linoleico: 10%, esteárico: 6% y mirístico: 4%.

Fosfolípidos

Existen los siguientes grupos:

Fosfatidil colinaFosfatidil etanolaminaFosfatidil inositolFosfatidil serinaLisofosfolípidosPlasmalógenosEsfingomielinas

12 RCOOCH

OPOCH 2

CHOCOR 2O

O

colina

etanolamina

serina

inositol

OCHCHCHOHCHCHCHCH 2)2(3 12

NH

C=O

R

fosfocolina

glucosa

galactosa

oligosacáridos

Importancia de los Fosfolípidos

Ac.fosfatídico: precursor de fosfatidil glicerol y éste de la cardiolipina, principal lípido de las mitocondriasLecitinas: fosfatidil colina, etanolamina o serina, más abundantes en las membranas celulares, son depósito de colina para neurotrasmisores. Dipalmitoil lecitina es el surfactante de las superficies pulmonares. Sindrome insuficiencia respiratoria

Fosfatidil inositol: precursor de segundos mensajeros hormonales.Plasmalógenos: cubren el 10% de los fosfolípidos del encéfalo y del músculo.Esfingomielinas : abundantes en tejido nervioso.

Esteroides

Los esteroides tienen un núcleo fenantreno de tres anillos unidos a un ciclopentanoAdemás del colesterol se le encuentra en los ácidos biliares, hormonas suprarrenales, hormonas sexuales, vitaminas D, glucósidos cardiacos etc.Por su asimetría existen estereoisómeros de conformación tipo silla o tipo barca o bote. El primero es más estable.

Esteroles comunes

El colesterol está ampliamente distribuido por el organismo, especialmente en el tejido nervioso. Se encuentra a menudo en forma de esteres de colesterol.

El ergosterol existe en vegetales y levaduras y es precursor de la vitamina D. Cuando se irradia con luz UV se rompe el anillo B y adquiere las propiedades antirraquíticas.

Las sales biliares permiten la absorción de otras grasas por su carácter anfipático.

Las hormonas esteroideas son responsables de la función sexual y los carácteres sexuales secundario. También del control metabólico de carbohidratos y grasas.

Ácidos grasos esenciales

Los ácidos grasos poliinsaturados (AGP), -abundantes en aceites vegetales- se denominan esenciales por cuanto no pueden ser sintetizados en el organismo.

Los ácidos grasos esenciales son linoleico y α-linolénico.

Una vez en el cuerpo, se pueden convertir en otros AGP, como el ácido araquidónico, ácido eicosapentanoico (EPA) y el ácido docosahexanoico (DHA).

Las membranas celulares tienen hasta 15% de araquidónico.

El docosahexaenoico (DHA) que se sintetiza a partir del linolénico o se ingiere en el aceite de pescado es rico en la retina (rodopsina), corteza cerebral, testículos, y esperma.

Eicosanoides

Grupo de moléculas de carácter lipídico originadas de la oxigenación de los ácidos grasos esenciales de 20 carbonos tipo omega-3 y omega-6.

Están agrupados en prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y lipoxinas.

Las prostaglandinas y tromboxanos son hormonas locales, cuya principal función es regular a la adenil ciclasa en: agregación plaquetaria, inhibición de la hormona antidiurética.

Los leucotrienos, causan contracción muscular y tienen propiedades quimiotácticas. La anafilaxia se basa en mezcla de leucotrienos.

Beta oxidación de AG: Generalidades

Los ácidos grasos son fuente importante de energía para tejidos como corazón, músculo esquelético, riñón e hígado.

El proceso ocurre en la mitocondria.

Al igual que los carbohidratos que deben ser fosforilados para su metabolismo, en la oxidación de los ácidos grasos estos deben unirse a la coenzima A para formar Acil CoA

Las grasas proveen 9 Cal/g al degradarse por la beta oxi-dación y el ciclo de Krebs, mientras que los carbohidratos producen 4 Cal/g por la glicólisis y el ciclo de Krebs.

Etapas del proceso de aprovechamiento de los ácidos grasos

El aprovechamiento energético de los ácidos grasos pasa por:

1. Movilización de los ácidos grasos desde los tejidos de reserva

2. Activación de ácidos grasos : acil CoA

3. Ingreso de los Acil CoA al interior mitocondrial

4. Beta oxidación

5. Aprovechamiento energético

1a etapa: movilización de los ácidos grasos

El proceso es iniciado por una lipasa sensible a las hormonas que remueve el primer ácido graso del C 1 o del carbono 3. Otras lipasas se encargan de hidrolizar tanto al di como al monoglicérido.La lipasa sensible a las hormonas es activada por el AMPc dependiente del glucagon o de la adrenalina.

Glucagon

ATP AMPc

Proteínkinasa (inac) Proteínkinasa(act)

Lipasa (activa) Lipasa (inactiva)

Fosfatasa

TG

DG

AG

2da etapa : activación del ácido graso

Los ácidos grasos son movilizados mediante su unión con la albúmina. Cerebro, eritrocitos y médula adrenal no usan los ácidos grasos para fines energéticos.

El ácido graso difunde a través de la membrana celular y es captado por una proteína captadora de ácido graso o FABP ( Fatty Acid Binding Protein).

Luego el ácido graso deberá ser activado por la tiokinasa en presencia de ATP y CoA, formando Acil CoA

La enzima

Acil-CoA sintetasa (tiocinasa)

cataliza la conversión del ácido graso en su forma activa

Acil-CoA, consumiendo dos fosfatos de alta energía.

Requiere el uso complementario de una pirofosfatasa inorgánica para convertir el PPi → 2 Pi.

3a. Etapa: ingreso del acil CoA a la mitocondria

Los Acil CoA no pueden atravesar la membrana interna mitocondrial. Para hacerlo deben ser auxiliados con dos enzimas CAT-1 y CAT-2 Carnitina Acil Transferasas, carnitina y un transportador de ella.

Acil CoA y carnitina, se unen en el espacio intermembranoso donde la enzima CAT-1, realiza la transferencia formándose acil carnitina. Compuesto que atraviesa la membrana interna mediante el transportador, y una 2da. enzima, la CAT-2 en la matriz mitocondrial libera el acil CoA y a la carnitina que abandona la matriz mitocondrial.

Control de la Beta oxidación

El malonil CoA inhibe a la CAT-1 Carnitina acil transferasa 1 impidiendo el ingreso del ác. graso a la mitocondria y por tanto la β-oxidación.

Luego, los ácidos grasos produci-dos durante la síntesis no pueden ser metabolizados en la misma célula.

La deficiencia congénita de CAT en el músculo, lo incapacita para usar grasas como combustible.

Glucagon e insulina afectan la síntesis de ác. grasos.

Sangr AGL VLDL

4ta etapa: Beta oxidación I

1er. paso: elimina- ción de dos H de los C alfa y beta. La coenzima contiene FAD que trasmite los electrones a la cadena respiratoria

2do. Paso: ingresa una molécula de agua que satura el doble enlace.

SCoACOCHCHCHCH n 2223 )(

Acil CoAFAD

FADH2

Acil CoAdeshidrogenasa

SCoACOCHCHCHCH n )( 23Enoil CoA

H2O

SCoACOCHCHOHCHCH n 223 )(

3 hidroxiacil CoA

Enoil CoAHidratasa

Beta oxidación II

El hidroxiacil es oxidado por una deshidrogenasa que tiene como coenzima NAD formándose un compuesto cetónico.Finalmente una tiolasa rompe la unidad en la unión 2,3 produciendo suficiente energía para unir una coenzima A más.

SCoACOCHCHOHCHCH n 223 )(

3 hidroxiacil CoA

NAD

NADH+H+

Hidroxiacil CoADehidrogenasa

SCoACOCHCOCHCH n 223 )(

CoA

Cetoacil CoA

Cetoacil CoAtiolasa

SCoACOCHCH n )( 23 + SCoACOCH 3

Acil CoA (2C menos) Acetil CoA

5ta etapa: aprovechamiento energético

Desde palmítico(C16 PM 256) hasta 8 acetil CoA: 7 NADH que ingresan a la cadena respiratoria : 21 ATP

7 FADH2 que ingresan a la cadena respiratoria : 14 ATP

Los 8 acetil CoA ingresan al ciclo de Krebs, por 12

ATP cada uno : 96ATP

Total de energía por 1 MOL de ácido palmítico: 131 ATP

Esto es aproximadamente 0,50 ATP por g de grasa

131 /256 = 0,5 ATP por g de grasa

En el caso de los azúcares 0,21 ATP por g de glucosa

38/180 = 0,21 ATP por g de glucosa

Síntesis de cuerpos cetónicos

Ocurre en 1er. lugar en el hígado y segundo, en el riñón.La 1a. enzima es la B-cetotiolasa semejante a la de la Beta oxidación, y forma acetoacetil CoA.La 2da. enzima es la HMG CoA hidroximetil glutaril sintetasa que añade un acetil CoA más, formando B-hidroximetil glutaril CoA.Una liasa rompe esa última formando acetoacético.La transfomación de acetoacético en hidroxibutírico lo realiza una deshidrogenasa.También puede formar acetona por decarboxilación espontánea del acetoacético..

Regulación de la

síntesis de cuerpos

cetónicos

Formación, utilización y excreción de cuerpos cetónicos

Aprovechamiento de los cuerpos cetónicos