Lpidos Todos los lpidos son insolubles en agua. Las grasas y los aceites suelen servir como reservas energticas. Los fosfolpidos y los esteroles constituyen los principales componentes de las membranas. Los lpidos, adems, pueden actuar como cofactores enzimticos, transportadores electrnicos, chaperonas para el plegamiento proteico, agentes emulsionantes en el tracto digestivo, hormonas y mensajeros intracelulares.

Lpidos de almacenamiento

Las grasas y los aceites, empleados como reservas de energa, son derivados de los cidos grasos. Los cidos grasos son derivados hidrocarbonados con un nivel de oxidacin casi tan bajo como el de los hidrocarburos de los combustibles fsiles, y su oxidacin a CO2 y H2O es sumamente exergnica.

Los cidos grasos son derivados de hidrocarburos Los cidos grasos son cidos carboxlicos con cadenas hidrocarbonadas de 4 a 36 carbonos. Estas

cadenas pueden estar completamente saturadas (sin dobles enlaces) y sin ramificar, o contener uno o ms dobles enlaces. La nomenclatura simplificada de estos compuestos especifica la longitud de la cadena y el nmero de dobles enlaces separados por dos puntos; el cido palmtico, saturado y con 16 carbonos, se representa 16:0, y el cido oleico, con un doble enlace y 18 carbonos, es 18:1. Las posiciones de los dobles enlaces se especifican por exponentes que siguen a una ; un cido graso de 20 carbonos con un doble enlace entre C-9 y C-10 y otro entre C-12 y C-13 se designa 20:2(9,12).

Los dobles enlaces de la mayora de los cidos grasos monoinsaturados suelen encontrarse entre C-9 y

C-10 (9); los restantes dobles enlaces de los cidos grasos poliinsaturados suelen ser 12 y 15. Los dobles enlaces de casi todos los cidos grasos naturales estn en configuracin cis. Los cidos grasos trans en la dieta (presentes en carnes, lcteos, frituras y pastelillos) se relacionan con elevados niveles sanguneos de LDL (colesterol malo) y bajos de HDL (colesterol bueno).

Las propiedades fsicas de los cidos grasos estn

determinadas principalmente por la longitud y el grado de insaturacin de sus cadenas hidrocarbonadas. Cuanto ms larga sea la cadena y menor el nmero de dobles enlaces, menor ser la solubilidad en agua.

La longitud y el grado de saturacin de las cadenas

hidrocarbonadas tambin influyen en los puntos de fusin de los cidos grasos. A temperatura ambiente, los cidos grasos saturados desde 12:0 hasta 24:0 tienen consistencia crea, y los cidos grasos insaturados de las mismas longitudes son lquidos oleosos. Esto se debe a que los compuestos totalmente saturados adoptan conformaciones completamente extendidas que permiten un empaquetamiento ordenado casi cristalino. En los cidos grasos insaturados, por el contrario, el doble enlace cis provoca un doblamiento en la cadena hidrocarbonada que reduce el ordenamiento de los agregados. Los cidos grasos insaturados (menos ordenados) tienen puntos de fusin ms bajos que los cidos grasos saturados de la misma longitud de cadena.

Los triacilgliceroles son steres de cidos grasos y glicerol Los triacilgliceroles, los lpidos ms sencillos, estn compuestos por tres cidos grasos unidos por

enlaces ster a un glicerol. Los triacilgliceroles que poseen un solo tipo de cido graos en las tres posiciones se denominan triacilgliceroles simples. La mayora de los triacilgliceroles naturales son mixtos, con dos o ms cidos grasos diferentes.

Los triacilgliceroles aportan energa almacenada y aislamiento Los triacilgliceroles son depsitos de combustible metablico. Los adipocitos, que almacenan grandes

cantidades de triacilgliceroles, contienen tambin lipasas para hidrolizarlos y liberar cidos grasos a otros tejidos. Al estar ms reducidos que los azcares, la oxidacin de los cidos grasos proporciona ms del doble de

energa, gramo por gramo, que la de los carbohidratos. Los triacilgliceroles, adems de proporcionar una reserva energtica muy duradera, tambin brindan un

aislamiento contra bajas temperaturas.

Muchos alimentos contienen triacilgliceroles Muchas grasas naturales son mezclas de triacilgliceroles sencillos y mixtos. Los aceites vegetales estn

compuestos principalmente por triacilgliceroles con cidos grasos insaturados, por lo que son lquidos a temperatura ambiente. Los triacilgliceroles que slo contienen cidos grasos saturados son slidos blancos a temperatura ambiente.

Las ceras sirven como almacenes de energa y como cubiertas impermeables al agua Las ceras biolgicas son steres de cidos grasos de cadena larga saturados e insaturados con alcoholes

de cadena larga, y constituyen importantes reservas energticas para algunos organismos. Las ceras, adems, son repelentes al agua, y su secrecin por determinadas glndulas protege el pelo y la

piel, conservndolos flexibles, lubricados e impermeables.

Lpidos estructurales de las membranas Los lpidos de las membranas son molculas anfipticas, con un extremo hidrofbico y uno hidroflico.

Los glicerofosfolpidos estn compuestos por dos cidos grasos unidos al glicerol; en los esfingolpidos, un cido graso se une a una amina grasa, la esfingosina; los esteroles poseen un sistema rgido de cuatro anillos hidrocarbonados fusionados.

Los glicerofosfolpidos y algunos esfingolpidos contienen un grupo polar unido a una porcin

hidrofbica mediante un enlace fosfodister; estos son los fosfolpidos. Otros esfingolpidos carecen de grupo fosfato pero poseen un azcar sencillo u oligosacridos; estos son los glucolpidos.

Los glicerofosfolpidos son derivados del cido fosfatdico Los glicerofosfolpidos, o fosfoglicridos, poseen dos cidos grasos unidos por un enlace ster al

glicerol. Estos compuestos, derivados del cido fosfatdico, se nombran segn el alcohol polar en el grupo de cabeza: la fosfatidilcolina y la fosfatidiletanolamina contienen colina y etanolamina, respectivamente. El alcohol polar puede estar cargado negativamente (fosfatidilinositol), ser neutro (fosfatidilserina) o tener carga positiva (fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina).

Los cidos grasos de los glicerofosfolpidos pueden ser muy variados. En general, los glicerofosfolpidos

contienen un cido graso saturado de 16 o 18 carbonos en C-1 y un cido graso insaturado de entre 18 y 20 carbonos en C-2.

Algunos fosfolpidos tienen cidos grasos unidos por enlace ter Algunos tejidos son ricos en lpidos con funcin ter, en los que una de las dos cadenas acilo se une al

glicerol por un enlace ter. La cadena unida por enlace ter puede ser saturada, como en los plasmalgenos. Cerca de la mitad de los fosfolpidos cardacos son plasmalgenos.

El factor activador plaquetario es un lpido con funcin ter liberado por los basfilos, y estimula la

agregacin plaquetaria y la liberacin de serotonina (un vasoconstrictor) por las plaquetas.

Las arquebacterias contienen lpidos de membrana particulares Los lpidos de las membranas arquebacterianas contienen hidrocarburos ramificados de cadena larga

unidos en cada extremo al glicerol a travs de enlaces ter. Estos enlaces ter son mucho ms estables a la hidrlisis por pH bajo y elevadas temperaturas.

Los esfingolpidos son derivados de la esfingosina Los esfingolpidos tienen una cabeza polar y dos colas apolares, pero no contienen glicerol. Los

esfingolpidos contienen una molcula del amino-alcohol esfingosina o uno de sus derivados.

Un cido graso unido por enlace amida al NH2, forma una ceramida. La ceramida es la unidad

estructural fundamental de todos los esfingolpidos. Existen tres subclases de esfingolpidos, todas derivadas de la ceramida: esfingomielinas, glucolpidos

neutros y ganglisidos. Las esfingomielinas son fosfolpidos que contienen fosfocolina o fosfoetanolamina, y estn presentes en las membranas plasmticas, especialmente en la vaina de mielina de las neuronas mielinizadas.

Los glucoesfingolpidos, encontrados principalmente en la cara externa de la membrana plasmtica,

tienen uno o ms azcares en su grupo de cabeza y no contienen fosfato. Los cerebrsidos tienen un nico azcar unido a la ceramida; los que contienen galactosa se encuentran en las membranas plasmticas de las clulas nerviosas, y los que contienen glucosa se localizan en las membranas plasmticas de clulas no nerviosas. Los globsidos son glucoesfingolpidos neutros con dos o ms azcares.

Los ganglisidos, los esfingolpidos ms complejos, contienen grupos de cabeza polares formados por

oligosacridos y uno o varios residuos de cido N-acetilneuramnico, un cido silico que proporciona carga negativa a las molculas. Los ganglisidos con un residuo de cido silico forman series GM (M de mono-), los que tiene dos cidos silicos forman series GD (D de di-) y as sucesivamente.

Los esfingolpidos de la superficie celular son sitios de reconocimiento biolgico

Existen al menos 60 esfingolpidos diferentes en las membranas celulares humanas. La porcin glucdica de ciertos esfingolpidos define los grupos sanguneos.

Los ganglisidos se concentran en la superficie exterior de las clulas y actan como puntos de reconocimiento para molculas extracelulares o clulas vecinas.

Los fosfolpidos y los esfingolpidos se degradan en lisosomas

Las clulas degradan y remplazan continuamente sus lpidos de membrana. Para cada enlace hidrolizable de un glicerofosfolpido hay una enzima hidroltica lisosomal especfica. Las fosfolipasas A eliminan uno de los dos cidos grasos, produciendo un lisofosfolpido. Las lisofosfolipasas eliminan el cido graso restante.

Los ganglisidos son degradados por varias enzimas lisosmicas que eliminan las unidades de azcar, produciendo finalmente una ceramida. Un defecto gentico en cualquiera de estas enzimas produce una acumulacin de ganglisidos con consecuencias mdicas importantes.

Los esteroles tienen cuatro anillos hidrocarbonados fusionados

Los esteroles se encuentran en la mayora de las membranas celulares y poseen un ncleo esteroideo casi plano y relativamente rgido formado por cuatro anillos fusionados. El colesterol es el principal esterol en los tejidos animales. Los esteroles se sintetizan a partir de subunidades isopreno, al igual que las vitaminas liposolubles, las quinonas y los dolicoles.

Los esteroles tambin son los precursores de diversos productos, como las hormonas esteroideas y los cidos biliares.

Lpidos como seales, cofactores y pigmentos Ciertos lpidos, aunque presentes como componentes minoritarios de las clulas, participan activamente

en el metabolismo celular. Estos lpidos pueden actuar como hormonas, cofactores enzimticos o como pigmentos que absorben la luz visible.

Los fosfatidilinositoles son derivados de esfingosina que actan como seales intracelulares El fosfatidilinositol y sus derivados fosforilados regulan la estructura y el metabolismo celulares. El

fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato es un sitio de unin especfico para ciertas protenas del citoesqueleto y para algunas protenas implicadas en la fusin de membranas. Adems, su hidrlisis por la fosfolipasa C libera dos segundos mensajeros: inositol 1,4,5-trifosfato (IP3) y diacilglicerol (DAG).

Las ceramidas y las esfingomielinas tambin regulan la actividad de diversas protenas cinasa. La

ceramida, o sus derivados, intervienen en la regulacin de la divisin celular, diferenciacin, migracin y apoptosis.

Los eicosanoides son portadores de mensajes a clulas vecinas Los eicosanoides son hormonas paracrinas derivadas del cido araquidnico, un cido graso

poliinsaturado de 20 carbonos [20:4(5,8,11,14)], que intervienen en la reaccin inflamatoria, en la formacin de cogulos de sangre y en la regulacin de la presin sangunea, entre otros procesos. Existen tres clases de eicosanoides: prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos.

Las prostaglandinas (PG) contienen un anillo de cinco carbonos y se dividen en PGE (solubles en

ter) y PGF (solubles en tampn fosfato). Las prostaglandinas actan en muchos tejidos regulando la sntesis de AMPc. Algunas prostaglandinas estimulan las contracciones uterinas durante el parto o en la menstruacin. Otras afectan al flujo sanguneo a rganos especficos, al ciclo sueo-vigilia y a la capacidad de respuesta a hormonas como la adrenalina y el glucagn. Un tercer tipo de prostaglandinas elevan la temperatura corporal y causan inflamacin y dolor.

Los tromboxanos, que tienen un anillo de seis carbonos, son producidos por las plaquetas y actan en la

formacin de cogulos sanguneos. Los antinflamatorios no esteroideos (AINES) inhiben la prostaglandina H2 sintasa (ciclooxigenasa o COX), que cataliza uno de los primeros pasos en la sntesis de prostaglandinas y tromboxanos.

Los leucotrienos son compuestos con tres enlaces conjugados que, entre otros efectos, inducen la

contraccin del msculo liso del pulmn. La sobreproduccin de leucotrienos produce ataques asmticos, por lo que su sntesis constituye una diana importante de los medicamentos antiasmticos, como la prednisona.

Las hormonas esteroideas transportan mensajes entre tejidos Los esteroides son compuestos derivados del colesterol. Las hormonas esteroideas pueden atravesar las

membranas plasmticas para unirse a receptores especficos en el ncleo, modificando la expresin gnica y el metabolismo. Las hormonas sexuales masculinas y femeninas y las hormonas corticosuprarrenales cortisol y aldosterona son las principales hormonas esteroideas. La prednisona y la prednisolona son medicamentos esteroideos con potentes actividades antinflamatorias que inhiben la liberacin de cido araquidnico y la sntesis de leucotrienos, prostaglandinas y tromboxanos.

Las vitaminas A y D son precursores hormonales Las vitaminas liposolubles (A, D, E y K) son compuestos isoprenoides sintetizados por condensacin de

mltiples unidades de isopreno. Las vitaminas A y D son precursores hormonales. La vitamina D3 (colecalciferol) se sintetiza en la piel a partir de 7-deshidrocolesterol mediante una

reaccin asociada a la luz ultravioleta. En el hgado y en los riones, la vitamina D3 es convertida en 1,25-dihidroxicolecalciferol, una hormona que regula la absorcin intestinal de calcio y las concentraciones de calcio en el rin y en los huesos.

La vitamina A (retinol) acta como hormona y como pigmento visual. El cido retinoico, a travs de

receptores nucleares, regula la expresin gnica en el desarrollo del tejido epitelial. El retinal es el pigmento que inicia la respuesta de los conos y bastones de la retina, produciendo una seal neuronal. El -caroteno, el pigmento que confiere a las zanahorias su color, puede convertirse en vitamina A.

Las vitaminas E y K y las quinonas lipdicas son cofactores de oxidacin-reduccin La vitamina E (tocoferol), que contiene un anillo aromtico y una cadena lateral isoprenoide, acta

como antioxidante. El anillo aromtico reacciona con las especies reactivas del oxgeno y otros radicales libres, destruyndolos y previniendo las lesiones oxidativas de los lpidos de las membranas.

La vitamina K posee un anillo aromtico que se oxida y se reduce durante la formacin de la

protrombina activa, una protena que convierte el fibringeno en fibrina, la protena que mantiene unidos los cogulos sanguneos.

La ubiquinona (coenzima Q) es un isoprenoide que transporta electrones en las reacciones de

oxidacin-reduccin que impulsan la sntesis de ATP.

Los dolicoles activan precursores glucdicos para la biosntesis Las unidades glucdicas que se adicionan a glucoprotenas y glucolpidos, y las que conforman los

glcidos complejos de las paredes bacterianas, deben ser activadas mediante su unin a alcoholes isoprenoides denominados dolicoles.

Trabajar con lpidos Los lpidos, al ser insolubles en agua, requieren tcnicas especiales para ser extrados y purificados con

fines de investigacin.

La extraccin de lpidos requiere la utilizacin de disolventes orgnicos Los lpidos neutros se extraen de los tejidos con ter etlico, cloroformo o benceno. Los lpidos de

membrana se extraen mejor con disolventes como el etanol o el metanol, que debilitan los puentes de hidrgeno y las interacciones electrostticas entre lpidos y protenas de membrana.

La cromatografa de adsorcin separa los lpidos de polaridad diferente Las mezclas de lpidos pueden separarse mediante procedimientos cromatogrficos basados en la

diferente polaridad de cada lpido. En la cromatografa de adsorcin, se empaqueta un material polar insoluble en una columna de vidrio, y se coloca la mezcla de lpidos en la parte superior de la columna. Los lpidos polares se fijan fuertemente al compuesto polar mientras que los lpidos neutros atraviesan la columna y emergen al lavarse con cloroformo. Los lpidos polares se eluyen, en orden de polaridad creciente, lavando la columna con disolventes progresivamente ms polares.

La cromatografa gas-lquido separa las mezclas de derivados lipdicos voltiles

La cromatografa gas-lquido separa los

componentes voltiles de una mezcla por sus tendencias a disolverse en el material inerte en la columna cromatogrfica y a volatilizarse, atravesando la columna arrastrados por una corriente de un gas inerte.

La hidrlisis especfica ayuda a determinar la estructura lipdica

Algunos lpidos pueden degradarse en condiciones

especficas. Los cidos grasos unidos por enlaces ster se liberan mediante tratamiento cido o alcalino suave; un tratamiento ms fuerte libera los cidos grasos unidos por enlaces amida. Las fosfolipasas A, C y D hidrolizan enlaces especficos en los fosfolpidos.

La espectrometra de masas revela la estructura lipdica completamente

La longitud de una cadena hidrocarbonada o la

posicin de los dobles enlaces pueden establecerse exactamente con el anlisis por espectrometra de masas de los lpidos o de sus derivados voltiles. Al acoplar un espectrmetro de masas a la salida de una columna cromatogrfica, los componentes de la mezcla lipdica pueden separarse e identificarse por su patrn de fragmentacin caracterstico.

LpidosLpidos de almacenamientoLos cidos grasos son derivados de hidrocarburosLos triacilgliceroles son steres de cidos grasos y glicerolLos triacilgliceroles aportan energa almacenada y aislamientoMuchos alimentos contienen triacilglicerolesLas ceras sirven como almacenes de energa y como cubiertas impermeables al agua

Lpidos estructurales de las membranasLos glicerofosfolpidos son derivados del cido fosfatdicoAlgunos fosfolpidos tienen cidos grasos unidos por enlace terLas arquebacterias contienen lpidos de membrana particularesLos esfingolpidos son derivados de la esfingosinaLos esfingolpidos de la superficie celular son sitios de reconocimiento biolgicoLos fosfolpidos y los esfingolpidos se degradan en lisosomasLos esteroles tienen cuatro anillos hidrocarbonados fusionados

Lpidos como seales, cofactores y pigmentosLos fosfatidilinositoles son derivados de esfingosina que actan como seales intracelularesLos eicosanoides son portadores de mensajes a clulas vecinasLas hormonas esteroideas transportan mensajes entre tejidosLas vitaminas A y D son precursores hormonalesLas vitaminas E y K y las quinonas lipdicas son cofactores de oxidacin-reduccinLos dolicoles activan precursores glucdicos para la biosntesis

Trabajar con lpidosLa extraccin de lpidos requiere la utilizacin de disolventes orgnicosLa cromatografa de adsorcin separa los lpidos de polaridad diferenteLa cromatografa gas-lquido separa las mezclas de derivados lipdicos voltilesLa hidrlisis especfica ayuda a determinar la estructura lipdicaLa espectrometra de masas revela la estructura lipdica completamente