jueves, 10 de abril de 2008

DESNATURALIZACIÓN DE PROTEINAS

Desnaturalización de una proteína


Desnaturalización irreversible de la proteína de la clara de huevo y pérdida de solubilidad, causadas por la alta temperatura (mientras se la fríe)
Las proteínas se desnaturalizan cuando pierden su estructura tridimensional (conformación química) y así su característico plegamiento de su estructura.
Las proteínas son filamentos largos de aminoácidos unidos en una secuencia específica. Son creadas por los ribosomas que "leen" codones de los genes y ensamblan la combinación requerida de aminoácidos por la instrucción genética. Las proteínas recién creadas experimentan una modificación en la que se agregan átomos o moléculas adicionales, como el cobre, zinc e hierro. Una vez que finaliza este proceso, la proteína comienza a plegarse sin alterar su secuencia (espontáneamente, y a veces con asistencia de enzimas) de forma tal que los residuos hidrófobos de la proteína quedan encerrados dentro de su estructura y los elementos hidrófilos quedan expuestos al exterior. La forma final de la proteína determina cómo interaccionará con el entorno.
Si la forma de la proteína es alterada por algún factor externo (por ejemplo, aplicándole calor, ácidos o álcalis), no es capaz de cumplir su función celular. Éste es el proceso llamado desnaturalización.

Cómo la desnaturalización afecta a los distintos niveles

En la desnaturalización de la estructura cuaternaria, las subunidades de proteínas se separan o su posición espacial se corrompe.

La desnaturalización de la estructura terciaria implica la interrupción de:
Enlaces covalentes entre las cadenas laterales de los aminoácidos (como los puentes disulfuros entre las cisteínas).
Enlaces no covalentes dipolo-dipolo entre cadenas laterales polares de aminoácidos.
Enlaces dipolo inducidos por fuerzas de Van Der Waals entre cadenas laterales no polares de aminoácidos.
En la desnaturalización de la estructura secundaria las proteínas pierden todos los patrones de repetición regulares como las hélices alfa y adoptan formas aleatorias.
La estructura primaria, la secuencia de aminoácidos ligados por enlaces peptídicos, no es interrumpida por la desnaturalización.

Pérdida de su función

La mayoría de las proteínas pierden su función biológica cuando están desnaturalizadas, por ejemplo, las enzimas pierden su actividad catalítica, porque los sustratos no pueden unirse más al sitio activo, y porque los residuos del aminoácido implicados en la estabilización de los sustratos no están posicionados para hacerlo.

Reversibilidad e irreversibilidad

En muchas proteínas (a diferencia de lo que pasa con la proteína de la clara de huevo), la desnaturalizacion no es reversible; esto depende del grado de modificación de las estructuras de la proteína.Aunque se ha podido revertir procesos de desnaturalización quitando el agente desnaturalizante,en un proceso que puede tardar varias horas incluso dias;esto se debe a que el proceso de reestructuración de la proteína es tentativo,es decir, no asume su forma original inmediatamente,así muchas veces se obtienen proteínas distintas a la incial,además con otras características como insolubilidad (debido a los agregados polares que puedan unirsele). Recientemente se ha descubierto que,para una correcta renaturalización,es necesario agregar trazas del agente desnaturalizante. Esto fue importante históricamente, porque condujo a la noción de que toda la información necesaria para que la proteína adopte su forma nativa se encuentra en la estructura primaria de la proteína, y por lo tanto en el ADN que la codifica.

Algunos ejemplos comunes

Cuando se cocina el alimento, algunas de sus proteínas se desnaturalizan. Esta es la razón por la cual los huevos hervidos llegan a ser duros y la carne cocinada llega a ser firme.
Un ejemplo clásico de desnaturalización de proteínas se da en la clara de los huevos, que son en gran parte albúminas en agua. En los huevos frescos, la clara es transparente y líquida; pero al cocinarse se torna opaca y blanca, formando una masa sólida intercomunicada. Esa misma desnaturalización puede producirse a través de una desnaturalización química, por ejemplo volcándola en un recipiente con acetona. Otro ejemplo es la nata (nombre que proviene de la desnaturalización), que se produce por calentamiento de la lactoalbúmina de la leche (y que no tiene nada que ver con la crema).

Desnaturalización de ácidos nucleicos

La desnaturalización de ácidos nucleicos como el ADN por altas temperaturas produce una separación de la doble hélice, que ocurre porque los enlaces o puentes de hidrógeno se rompen. Esto puede ocurrir durante la reacción en cadena de la polimerasa; las cadenas del ácido nucleico vuelven a unirse (renaturalizarse) una vez que las condiciones "normales" se restauran. Si las condiciones son restauradas demasiado rápidamente, las cadenas pueden no alinearse correctamente.

Factores desnaturalizantes

Los agentes que provocan la desnaturalización de una proteína se llaman agentes desnaturalizantes. Se distinguen agentes físicos (calor) y químicos (detergentes, disolventes orgánicos, pH, fuerza iónica). Como en algunos casos el fenómeno de la desnaturalización es reversible, es posible precipitar proteínas de manera selectiva mediante cambios en:
la polaridad del disolvente,
la fuerza iónica,
el pH,
la temperatura.

Efecto de la polaridad del disolvente sobre la estructura de las proteínas
La polaridad del disolvente disminuye cuando se le añaden sustancias menos polares que el agua como el etanol o la acetona. Con ello disminuye el grado de hidratación de los grupos iónicos superficiales de la molécula proteica, provocando la agregación y precipitación. Los disolventes orgánicos interaccionan con el interior hidrófobo de las proteínas y desorganizan la estructura terciaria, provocando su desnaturalización y precipitación. La acción de los detergentes es similar a la de los disolventes orgánicos.

Estructura de las proteínas

Un aumento de la fuerza iónica del medio (por adición de sulfato amónico, urea o cloruro de guanidinio, por ejemplo) también provoca una disminución en el grado de hidratación de los grupos iónicos superficiales de la proteína, ya que estos solutos (1) compiten por el agua y (2) rompen los puentes de hidrógeno o las interacciones electrostáticas, de forma que las moléculas proteicas se agregan y precipitan. En muchos casos, la precipitación provocada por el aumento de la fuerza iónica es reversible. Mediante una simple diálisis se puede eliminar el exceso de soluto y recuperar tanto la estructura como la función original. A veces es una disminución en la fuerza iónica la que provoca la precipitación. Así, las proteínas que se disuelven en medios salinos pueden desnaturalizarse al dializarlas frente a agua destilada, y se renaturalizan cuando se restaura la fuerza iónica original.

Efecto del pH sobre la estructura de las proteínas

Los iones H+ y OH- del agua provocan efectos parecidos, pero además de afectar a la envoltura acuosa de las proteínas también afectan a la carga eléctrica de los grupos ácidos y básicos de las cadenas laterales de los aminoácidos. Esta alteración de la carga superficial de las proteínas elimina las interacciones electrostáticas que estabilizan la estructura terciaria y a menudo provoca su precipitación. La solubilidad de una proteína es mínima en su punto isoeléctrico, ya que su carga neta es cero y desaparece cualquier fuerza de repulsión electrostática que pudiera dificultar la formación de agregados.

Efecto de la temperatura sobre la estructura de las proteínas

Cuando la temperatura es elevada aumenta la energía cinética de las moléculas con lo que se desorganiza la envoltura acuosa de las proteínas, y se desnaturalizan. Asimismo, un aumento de la temperatura destruye las interacciones débiles y desorganiza la estructura de la proteína, de forma que el interior hidrófobo interacciona con el medio acuoso y se produce la agregación y precipitación de la proteína desnaturalizada.

PROTEINAS


PROTEINAS


Estas son macromoléculas compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La mayoría también contienen azufre y fósforo. Las mismas están formadas por la unión de varios aminoácidos, unidos mediante enlaces peptídicos. El orden y disposición de los aminoácidos en una proteína depende del código genético, ADN, de la persona.

Las proteínas constituyen alrededor del 50% del peso seco de los tejidos y no existe proceso biológico alguno que no dependa de la participación de este tipo de sustancias. Las funciones principales de las proteínas son:
Ser esenciales para el crecimiento. Las grasas y carbohidratos no las pueden sustituir, por no contener nitrógeno.
Proporcionan los aminoácidos esenciales fundamentales para la síntesis tisular.
Son materia prima para la formación de los jugos digestivos, hormonas, proteínas plasmáticas, hemoglobina, vitaminas y enzimas.
Funcionan como amortiguadores, ayudando a mantener la reacción de diversos medios como el plasma.

Actúan como catalizadores biológicos acelerando la velocidad de las reacciones químicas del metabolismo. Son las enzimas.Actúan como transporte de gases como oxígeno y dióxido de carbono en sangre. (hemoglobina).
Actúan como defensa, los anticuerpos son proteínas de defensa natural contra infecciones o agentes extraños.Permiten el movimiento celular a través de la miosina y actina (proteínas contráctiles musculares).
Resistencia. El colágeno es la principal proteína integrante de los tejidos de sostén.
Energéticamente, estas sustancias aportan 4 Kcal por gramo de energía al cuerpo.
Las proteínas son clasificables según su estructura química en:

Proteínas simples: Producen solo aminoácidos al ser hidrolizados.Albúminas y globulinas: Son solubles en agua y soluciones salinas diluidas (ej.: lactoalbumina de la leche).Glutelinas y prolaninas: Son solubles en ácidos y álcalis, se encuentran en cereales fundamentalmente el trigo. El gluten se forma a partir de una mezcla de gluteninas y gliadinas con agua.Albuminoides: Son insolubles en agua, son fibrosas, incluyen la queratina del cabello, el colágeno del tejido conectivo y la fibrina del coagulo sanguíneo.Proteínas conjugadas: Son las que contienen partes no proteicas. Ej.: nucleoproteínas.Proteínas derivadas: Son producto de la hidrólisis.
En el metabolismo, el principal producto final de las proteínas es el amoníaco (NH3) que luego se convierte en urea (NH2)2CO2 en el hígado y se excreta a través de la orina.


La palabra proteína proviene del griego protos, que significa "lo primero o lo más importante".
Son grandes moléculas que contienen nitrógeno. Son el componente clave de cualquier organismo vivo y forman parte de cada una de sus células y son para nuestro organismo lo que la madera es para el barco.
Cada especie, e incluso entre individuos de la misma especie, tiene diferentes proteínas, lo que les confiere un carácter específico tanto genético como inmunológico. La mayor similitud con los humanos, la encontramos entre los animales mamíferos como los bovinos o porcinos y la menor con las proteínas de los moluscos y las de las plantas.
Las proteínas están formadas por: carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno fundamentalmente, aunque también podemos encontrar, en alguna de ellas, azufre, fósforo, hierro y cobre. Las proteínas se distinguen de los carbohidratos y de las grasas por contener además nitrógeno en su composición, aproximadamente un 16%

De donde se obtiene el nitrógeno: Las plantas lo obtienen de los compuestos amónicos y nitratos del suelo, a partir de los fertilizantes químicos, de los abonos orgánicos o de la materia vegetal en descomposición y, en ciertos casos, gracias a la existencia en sus raíces de nódulos formados por bacterias que fijan el nitrógeno atmosférico; el agua del suelo, y el anhídrido carbónico del aire, les suministran el resto de los elementos básicos a partir de los cuales sintetizan sus proteínas. Los animales obtienen la mayor parte del nitrógeno de sus alimentos, tanto de los de origen vegetal como animal. Como producto de su metabolismo, en excrementos o bien tras la muerte del animal, el nitrógeno vuelve al suelo, donde se recicla y comienza de nuevo el proceso.

Composición de las proteinas

La parte más pequeña en que pueden dividirse son los aminoácidos. Estos aminoácidos son como las letras del abecedario, que con un nº determinado se pueden formar infinidad de palabras. Existen 20 aminoácidos y con ellos se forman todas las proteínas. De estos aminoácidos 8 son esenciales (imprescindibles), es decir los tenemos que ingerir con la dieta ya que nuestro organismo no los puede obtener de ninguna otra forma.

El contenido en aminoácidos tiene importancia nutricional


Dependiendo de que en las proteínas se encuentren o no todos los aminoácidos esenciales, podemos clasificar las proteínas en:

Proteínas completas: tienen todos los aminoácidos esenciales en cantidad suficiente y en la proporción adecuada para mantener la vida y permitir un normal desarrollo y crecimiento. Son denominadas también, de buena calidad o de alto valor biológico (es la capacidad que tiene una proteína, para formar otras nuevas en el individuo que las ingiere). Las encontramos fundamentalmente en los alimentos de origen animal (leche, pescado, carne y huevo), y en la soja de origen vegetal.


Proteínas incompletas: carecen de alguno de los aminoácidos esenciales, se denomina limitante; permiten la vida pero no el crecimiento y desarrollo. Las encontramos en alimentos de origen vegetal: cereales, legumbres y frutos secos mayoritariamente.



¿Podemos conseguir proteínas completas o de alto valor biológico sin consumir alimentos de origen animal, o con ingestas reducidas de estos?


Con la mezcla simultanea de dos proteínas incompletas deficientes en diferentes aminoácidos esenciales (cereales más legumbres), o de cualquier proteína incompleta con otra completa, (cereales y legumbres más carne, pescado, leche o huevos) se logran unas proteínas de buena calidad. A menor calidad de las proteínas de un alimento, habrá que tomar más cantidad del mismo, para cubrir las necesidades. A este hecho se le denomina complementación o suplementación.
Donde se originan las proteinas en el organismo

Entre el 15 y 20% del peso corporal de un adulto, en buen estado fisiológico, está constituido por proteínas. Aproximadamente la mitad se encuentra en la musculatura, la quinta parte en la piel y el resto, en otros tejidos y líquidos orgánicos, salvo en la bilis y en la orina, donde no se encuentran en condiciones normales.

Función de las proteinas

El consumo de proteínas es necesario, además de para aportar todos los aminoácidos esenciales, para cubrir las siguientes funciones:

Plástica: Reparar el desgaste diario, producido en el recambio y la renovación celular y síntesis de nuevos tejidos en situaciones de crecimiento y desarrollo, ante heridas, fracturas o quemaduras por ejemplo.Reguladora: Forman parte de numerosas enzimas, hormonas, anticuerpos o inmunoglobulinas, que llevan a cabo todas las reacciones químicas que se desarrollan en el organismo.Energética: En ausencia o insuficiencia en la ingesta de carbohidratos, o cuando se realiza un consumo de proteínas que supera las necesidades, proporcionan 4 Kcal/g, siendo este el fenómeno más costoso para el organismo, además de implicar una sobrecarga de trabajo para algunos órganos y sistemas.Transporte: Contribuyen al mantenimiento del equilibrio de los líquidos corporales y transportan algunas sustancias, por ejemplo el hierro o el oxígeno.

Las proteínas que tomamos a través de los alimentos no son útiles como tales. Por medio de la digestión, absorción y metabolización han de descomponerse en aminoácidos libres, y con éstos, se forman las proteínas propias de cada organismo.
La digestión de las proteínas, que se ve favorecida por el cocinado, comienza en el estómago gracias a las secreciones gástricas. Continua en el duodeno con la acción conjunta de los jugos pancreáticos e intestinales, reduciéndose a aminoácidos. Estos son absorbidos en el intestino y así pasan al torrente sanguíneo llegando al hígado, donde la utiliza para formar sus propias proteínas y se transforman unos aminoácidos en otros, (con excepción de los esenciales), pasando nuevamente al torrente circulatorio desde donde se redistribuyen hacia órganos y tejidos para formar cada una de las proteínas necesarias.

Una vez cubiertas todas las necesidades, el exceso de aminoácidos se destruye. La parte que no es utilizada se elimina mayoritariamente a través de la orina (90%) y el resto se pierde con las heces y el sudor.
La estimulación de la producción de proteínas (síntesis) está regulada principalmente por la hormona insulina, la hormona del crecimiento y las hormonas tiroideas.


miércoles, 9 de abril de 2008

REPORTE DE LA PRACTICA DE LIPIDOS



SAPONIFICACIÓN DE LIPIDOS




EN ESTA PRACTICA SOLO COMPROBAMOS TEORICAMENTE Y PRACTICAMENTOS CON UN POCO DE ACEITE DE COCO QUE PONIENDOLE A HERVIR EN BAÑO MARIA Y AGREGANDO HIDROXIDO DE SODIO Y ACIDO CLORIDRICO Y ALCOHOL ETILICO PUDIMOS OBTENER LA LIBERACIÓN DE LOS LIPIDOS EN MOLECULAS DE JABÓN Y GLICEROL LOS CUALES SE COMPROBO QUE FUERAN EL RESULTADO DE LA SAPONIFICACIÓN DEL LIPIDO PONIENDO UN POCO DE NUESTRA SUSTANCIA OBTENIDA (JABÓN + GLICERINA) EN POCO DE AGUA AGITAMOS Y SE FORMO LA ESPUMA COMPROBANDO ASÍ QUE LA SAPONIFICACIÓN DEL LIPIDO FUE EXITOSA.
A SU VEZ DESPUES DE LA SAPONIFICACIÓN COMPROBADA EN SEGUIDA SE COMPROBO LO QUE LO PASA EN NUESTRO ORGANISMO CON LAS SALES BILIARES A NIVEL DEL DUODENO , ESTO QUE OCURRE EN LA DILSOLUCIÓN DE LOS LIPIDOS EN AGUA Y ESTO ES DEBIDO A LA EMULSIÓN DE LAS SALES BILIARES, TRASLADANDO ESTO A LA PRACTICA SE COLOCO UN POCO DE LA SUSTANCIA OBTENIDO (JABÓN + GLICEROL) EN UN POCO DE AGUA Y UN POCO DE LIPIDO Y SE DISOLVIO CONCLUYENDO QUE LAS SALES BILIARES ACTUAN COMO JABONES A NIVEL INTESTINAL (DUODENO) POR QUE DISULVEN A LOS LIPIDOS EN AGUA.



PRODUCTO OBTENIDO (JABÓN + GLICEROL)

LA COMPROBACÓN DE LA SAPONIFICACIÓN (IZQUIERDO) Y EMULCIÓN (DERECHA).















LIPIDOS

LIPIDOS O GRASAS

Las grasas, también llamadas lípidos, conjuntamente con los carbohidratos representan la mayor fuente de energía para el organismo.
Como en el caso de las proteínas, existen grasas esenciales y no esenciales.
Las esenciales son aquellas que el organismo no puede sintetizar, y son: el ácido linoléico y el linolénico, aunque normalmente no se encuentran ausentes del organismo ya que están contenidos en carnes, fiambres, pescados, huevos, etc.
Bioquimicamente, las grasas son sustancias apolares y por ello son insolubles en agua. Esta apolaridad se debe a que sus moléculas tienen muchos átomos de carbono e hidrógeno unidos de modo covalente puro y por lo tanto no forman dipolos que interactuen con el agua. Podemos concluir que los lípidos son excelentes aislantes y separadores. Las grasas están formadas por ácidos grasos.
En términos generales llamamos aceites a los triglicéridos de origen vegetal, y corresponden a derivados que contienen ácidos grasos insaturados predominantemente por lo que son líquidos a temperatura ambiente. (aceites vegetales de cocina, y en los pescados, ver cuadro)
Para el caso de las grasas, estas están compuestas por triglicéridos de origen animal constituidos por ácidos grasos saturados, sólidos a temperatura ambiente. (manteca, grasa, piel de pollo, en general: en lácteos, carnes, chocolate, palta y coco).
Las grasas cumplen varias funciones:
Energeticamente, las grasas constituyen una verdadera reserva energética, ya que brindan 9 KCal (Kilocalorías) por gramo.
Plásticamente, tienen una función dado que forman parte de todas las membranas celulares y de la vaina de mielina de los nervios, por lo que podemos decir que se encuentra en todos los órganos y tejidos. Aislante, actúan como excelente separador dada su apolaridad.
Transportan proteínas liposolubles.
Dan sabor y textura a los alimentos.
Las ácidos grasos insaturados son importantes como protección contra la ateroesclerosis (vulgarmente arteriosclerosis) y contra el envejecimiento de la piel. Estos vienen dados en los aceites de girasol, maíz, soja, algodón y avena. Siempre que se somete al calor a estos aceites, ocurre el proceso conocido como hidrogenación, cambiando su configuración a aceite saturado, por lo que su exceso es nocivo para la salud. (generando la aparición de ateromas - ateroesclerosis). La ateroesclerosis consiste en la formación de placas de ateroma que tapan la luz de las arterias.

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en disolventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, aunque las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).


Características generales


Los lípidos son biomoléculas muy diversas; unos están formados por cadenas alifáticas saturadas o insaturadas, en general lineales, pero algunos tienen anillos (aromáticos). Algunos son flexibles, mientras que otros son rígidos o semiflexibles hasta alcanzar casi una total flexibilidad molecular; algunos comparten carbonos libres y otros forman puentes de hidrógeno.
La mayoría de los lípidos tiene algún tipo de carácter polar, además de poseer una gran parte apolar o hidrofóbico ("que le teme al agua" o "rechaza al agua"), lo que significa que no interactúa bien con solventes polares como el agua. Otra parte de su estructura es polar o hidrofílica ("que ama el agua" o "que tiene afinidad por el agua") y tenderá a asociarse con solventes polares como el agua. Esto los hace moléculas anfipáticas (que tienen porciones hidrofóbicas e hidrofílicas). En el caso del colesterol, el grupo polar es sólo un –OH (hidroxilo o alcohol). En el caso de los fosfolípidos, los grupos polares son considerablemente más largos y más polares.


Clasificación biológica


Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean (lípidos insaponificables).

Lípidos saponificables
Simples. Lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Acilglicéridos. Cuando son sólidos se les llama grasas y cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites.
Céridos (ceras)
Complejos. Son los lípidos que además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que forman las membranas celulares.



Son las unidades básicas de los lípidos saponificables, y consisten en moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada con un número par de átomos de carbono (12-22) y un grupo carboxilo terminal. La presencia de dobles enlaces en el ácido graso reduce el punto de fusión. Los ácidos grasos se dividen en saturados e insaturados.
Saturados (ácidos láurico, mirístico, palmítico, esteárico, araquídico y lignogérico).
Insaturados (ácidos palmitoleico, oleico, linoleico, linolénico y araquidónico).
Los denominados ácidos grasos esenciales no pueden ser sintetizados por el organismo humano y son el ácido linoleico, el ácido linolénico y el ácido araquidónico, que deben ingerirse en la dieta.

Propiedades físicoquímicas:

Carácter Anfipático. Ya que el ácido graso esta formado por un grupo carboxilo y una cadena hidrocarbonada, esta última es la que posee la característica hidrófoba; siendo responsable de su insolubilidad en agua.
Punto de fusión: Depende de la longitud de la cadena y de su número de insaturaciones, siendo los ácidos grasos insaturados los que requieren menor energía para fundirse.
Esterificación. Los ácidos grasos pueden formar ésteres con grupos alcohol de otras moléculas
Saponificación. Por hidrólisis alcalina los ésteres formados anteriormente dan lugar a jabones (sal del ácido graso)
Autooxidación. Los ácidos grasos insaturados pueden oxidarse espontáneamente, dando como resultado aldehídos donde existían los dobles enlaces covalentes.

Funciones de los lípidos

Los lípidos desempeñan diferentes tipos de funciones biológicas:

Función de reserva energética. Los triglicéridos son la principal reserva de energía de los animales ya que un gramo de grasa produce 9,4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que las proteínas y los glúcidos sólo producen 4,1 kilocalorías por gramo.
Función estructural. Los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol forman las bicapas lipídicas de las membranas celulares. Los triglicéridos del tejido adiposo recubren y proporcionan consistencia a los órganos y protegen mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos.
Función reguladora, hormonal o de comunicación celular. Las vitaminas liposolubles son de naturaleza lipídica (terpenoides, esteroides); las hormonas esteroides regulan el metabolismo y las funciones de reproducción; los glucolípidos actúan como receptores de membrana; los eicosanoides poseen un papel destacado en la comunicación celular, inflamación, respuesta inmune, etc.
Función relajante. Los lípidos se acumulan en el tejido adiposo formando grandes tejidos grasosos que se manifiestan en aumento de peso en caso de sedentarismo, lo que aumenta la concentración de la hormona TRL en sangre. En la neurohipófisis, esta elevada concentración de TRL estimula la hipófisis para que inhiba la secreción hormona ACTH provocando una sensación relajamiento general del cuerpo, según los últimos estudios de la Universidad de Cabo Soho.




WEB PARA SABER ALGO MAS SOBRE LIPIDOS: http://www.youtube.com/watch?v=7hOfXpSngEE




METABOLISMO DE LOS LIPIDOS



Los lípidos son moléculas con grandes diferencias estructurales de unas a otras. Tienen características comunes de insolubilidad en agua. Tienen 2 funciones preferentes:


- Componentes esenciales de membrana (fosfolípidos).
- Depósito de energía más importante de la célula (triglicéridos).


Los triacilgliceroles son los principales sustratos energéticos, almacenados en el citosol de las células del tejido adiposo. El hígado es muy importante en el metabolismo de lípidos y síntesis de ácidos grasos. Cuando sobra energía sintetiza lípidos. Los ácidos grasos suelen tener un número par de átomos de C. Se diferencian en la longitud de la cadena y el número de insaturaciones.
En la síntesis de una grasa se une 1 glicerol con 3 ácidos grasos para dar triacilglicerol:


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La ruptura es por hidrólisis mediante una lipasa. Los ácidos grasos se degradarán dando C2 que es el acetil-CoA que entrará en el C.A.C. dando CO2. El glicerol mediante glicolisis da piruvato y éste acetil-CoA que sigue el mismo proceso. El glicerol viene de la glucosa por medio de la ruta glicolítica. Para sintetizar grasas hacen falta hidratos de carbono porque la glucosa es necesaria para formar C3. También a partir de acetil-CoA.
Las grasas son un buen almacén de energía, mejor que el glucógeno porque los componentes de los triacilgliceroles están muy reducidos, se obtiene más energía al oxidarlos. Las grasas son insolubles en agua y el glucógeno es soluble, por lo que puede estar en forma hidratada. Esto es importante a la hora de almacenar porque con el mismo pero del glucógeno se obtiene menos energía porque está menos reducido y parte es agua. Obtenemos 6 veces más energía de la grasa.
Fuentes de triacilglicéridos Dieta:


El 90% de los lípidos son triacilgliceroles (TG), otros fosfolípidos (PL), otros colesterol (C) y ésteres del colesterol (EC). Hay que hidrolizarlos antes de que entren en el intestino. Si las grasas son insolubles y el enzima es soluble hay un problema. Para que el enzima pueda actuar han de estar en forma de emulsión,lo que se consigue con sales biliares y movimientos peristálticos del intestino. El enzima que hidroliza los lípidos es una lipasa del intestino, segregada por el páncreas en forma de precursor inactivo llamado prolipasa. El precursor se activa en presencia de una proteína producida en la pared intestinal llamada colipasa. La lipasa digiere las grasas hidrolizando el enlace éster y liberando los ácidos grasos. Normalmente libera los de los extremos dando 2.monoacilglicerol. Una vez dentro del intestino se vuelven a unir formando el triacilglicerol. Se han de romper para poder pasar. Una vez resintetizado va por el torrente sanguíneo a todo el organismo. Como la sangre es acuosa al sintetizarlos en la mucosa se unen a lípidos polares (PL, E, EC) y con proteínas (lipoproteínas). Las lipoproteínas hacen que sean solubles. Hay varios tipos según su composición, aunque la estructura es muy parecida en todas. La de la mucosa intestinal es la quilomicrón. Porcentaje de TG muy alto, hasta el 95%, con lo que son muy poco densas. Pasan a la sangre transportando TG por el sistema linfático. Una vez en la sangre son usados por 2 tipos de células, las hepáticas y los adipocitos. En la célula sólo entran los ácidos grasos, por lo que una la lipoproteínlipasa los separa. Los ácidos grasos pueden ir libres por la sangre unidos a la proteína albúmina de la sangre (seroalbúmina).


Tejido adiposo


En el tejido adiposo los ácidos grasos se pueden almacenar en forma de TG. Estos se hidrolizan y sintetizan continuamente, por lo que cuando falta glucosa los ácidos grasos salen a la sangre y se usan como sustrato energético. La lipasa está controlada hormonalmente, existe en dos formas según esté fosforilada (activa) o no por la proteínquinasa A. Hormonas como el glucagón producen un aumento del nivel de AMP que activa PKA que a su vez activa a la lipasa. Si el nivel de glucosa sube se secreta insulina que bloquea la lipasa.

Células hepáticas


Los ácidos grasos se almacenan en forma de TG que se sintetizan e hidrolizan continuamente. El hígado es un sitio muy importante se síntesis de ácidos grasos a partir de otras moléculas. A partir de sustratos sobrantes sintetiza ácidos grasos que por esterificación dan TG, que son enviados al tejido adiposo unidas a proteínas en lipoproteínas distintas a los quilomicrones. Estas son sintetizadas por el hígado,tienen distinta proporción de componentes. Tienen muy poca densidad, las VLDL (Very Low Density Level). Su función es transportar los ácidos grasos sintetizados por exceso de hidratos de carbono.
Para recogerlos el adipocito se necesita un enzima igual al anterior que los hidrolice. La lipoproteína suelta parte de los TG y pasa a LDL, más densa y especialmente rica en colesterol, que manda a tejidos periféricos. La HDL es más densa, el colesterol en esta forma no es malo porque se transporta de vuelta al hígado para ser metabolizado. El tejido adiposo no puede degradar el glicerol porque no puede fosforilarlo. El hígado sí puede (glicolisis, gluconeogénesis).
Degradación de ácidos grasosPrimera etapa: activación.
La degradación de ácidos grasos ocurre en la mitocondria y la lipasa está en el citosol. Para poder entrar en la mitocondria ha de activarse. En el citosol se une al CoA. Este es un punto de control importante. Se activa por medio del ATP. La reacción transcurre en 2 etapas:
Se activa uniéndose al nucleótido. La parte del nucleótido forma un derivado activado.
Se cede el grupo al CoA. El PPi se hidroliza con pirofosfatasa, lo que desplaza la reacción a la derecha.
Esta es una reacción previa al metabolismo de ácidos grasos. Entra 1 ATP y sale 1 AMP. Siempre que esto ocurre es como si se gastaran 2 ATP.

Segunda etapa: transporte dentro de la mitocondria.


El CoA no tiene transportador. El grupo acilo entra transfiriéndose a una molécula de la membrana de la mitocondria que la transporta (translocasa). El único modo de que entre es por medio de la carnitina que recoge el ácido graso y lo mete dentro en forma de acilcarnitina (ambos).
La transferasa da el acilo y deja el CoA en el citosol. Está localizada en la membrana interna de la mitocondria mirando al citosol. Dentro de la mitocondria hay otro enzima igual que cumple la función inversa (carnitina aciltransferasa II). La CAT1 es el punto de control más importante.
Tercera etapa: β -oxidación.
Se oxida el C β del ácido graso separando C2 en forma de acetil-CoA. Los 4 enzimas de la mitocondria no están dispuestos formando un complejo. Consta de 4 etapas:
Balance: si el ácido graso tiene número par de átomos de C sólo quedará acetil-CoA. Si hubiera sido el palmitato (16 C):
palmítico ® 8 acetil-CoA, 7 NADH y 7 ATP
Degradación del acetil-CoA en el ciclo del ácido cítrico.
Se darán 8 vueltas del C.A.C. ® 16 CO2, 24 NADH, 8 FADH2 y 8 GTP.
O lo que es lo mismo, a 12 ATP por vuelta, 96 ATP.
Los NADH y FADH2 de la β -oxidación dan 35 ATP más.
Total ATP: 131 ATP de la degradación 1 molécula de palmítico.
Balance de la oxidación del palmitato: 16 CO2 y 131 ATP de los que se deben restar 2 porque se forma palmitoilCoA con gasto de ATP.
Balance neto: 129 ATP.
16 C + 129 ADP + 129 Pi ® 16 CO2 + 129 ATP
La degradación sólo ocurre en presencia de O2 porque es necesario para regenerar los coenzimas. Todo el metabolismo dentro de la mitocondria es aerobio.
Como cada vez que pasan 2 e- por la cadena de transporte electrónico se forma H2O, de lo que resultan 146 moléculas de H2O. Las grasa son fuente de energía y de agua.
Un ácido graso está más reducido que un hidrato de carbono, por lo que se obtiene más energía:
ácido graso: 129 ATP/16 C = 8.1 ATP/C
glucosa: 36 ATP/6 C = 6 ATP/C
Las reacciones de la β -oxidación son iguales a las del C.A.C.. Las 4 etapas de la β -oxidación son iguales a las de regeneración del oxalacetato:
Si el ácido graso tiene un número impar de átomos de C el residuo C3 que queda al final (propionil -CoA) se metaboliza incorporándose al C.A.C.:
propionil CoA + CO2 ® C4 (succinil CoA)

Biosíntesis de ácidos grasos saturados:


Se da en el citosol. Preferentemente en células hepáticas, adipocitos y glándulas mamarias. En la síntesis se produce reducción, hará falta aportar e-. Los dadores no son NADH y FADH2sino el NADPH (provienente de la ruta de los fosfatos de pentosa). Todos los intermediarios (la cadena que se sintetiza) están unidos al grupo SH de la ACP (Acil Carrier Protein). El grupo prostético se llama fosfopanteteína y es igual a un trozo del CoA. Se unen moléculas C2 sucesivamente. Si el ácido graso es impar el primer C2 es el propionil-CoA. Primero se une un acetil-CoA y luego es preciso que el acetil-CoA esté activado por medio de una carboxilación que da como resultado malonil-CoA. El CO2 solo tiene una función catalítica, favorece la condensación y luego se separa.

Síntesis:


El acetil-CoA se forma a partir de piruvato por la piruvato deshidrogenasa dentro de la mitocondria. También puede venir de la β -oxidación,para que salga al citosol se condensa con oxalacetato para dar citrato, Si hay mucha energía el C.A.C. está inhibido. El citrato por medio de una transportador sale al citosol y se rompe liberando los C2.
Como el OAA no tiene transportador ha de pasar a malato (igual que en el C.A.C). El malato se transforma en piruvato:


El piruvato ya puede volver dentro y dar OAA otra vez. Para sintetizar acetil-CoA ha de sobrar energía y haber hidratos de carbono. Para que pueda salir el citrato ha de estar parado el C.A.C., es decir,sobrar energía y haber hidratos de carbono (para que hayan piruvato y oxalacetato). El OAA siempre está en niveles bajos en la mitocondria. Al sobrar hidratos de carbono se sintetiza ácidos grasos.
Activación del acetil-CoA.
Esta es la etapa limitante de la velocidad y el punto de control más importante. Todas las carboxilasas tienen biotina. La reacción ocurre en 2 etapas. La biotina, que está unida covalentemente al enzima, se une al CO2 para que sea más fácil transferirlo. Se forma carboxibiotina. Se agrega el acetil-CoA y se transforma en malonil-CoA.
En E. Coli se han hallado 3 cadenas distintas con funciones específicas:
- Cadena portadora de biotina (unida a Lys).
- Cadena que carboxila la biotina (carboxilasa) catalizando la reacción.
- Cadena que transfiere el grupo al acetil-CoA (transcarboxilasa).
El citrato es un modulador positivo de la acetil-CoA carboxilasa. Si hay citrato hay acetil-CoA y el enzima más importante de la ruta está en forma activa: activa el punto de control y saca el acetil-CoA del citosol.

Condensación:


Participan 7 enzimas. En procariotas hay 7 cadenas distintas pero en eucariotas forman un complejo enzimático llamado sistema ácido graso sintasa. El complejo ofrece la ventaja de la rapidez. Varias actividades catalíticas residen en la misma cadena, son multifuncionales. En la parte central del complejo está la ACP con un largo brazo al que se unen los intermediarios por medio del grupo SH. También participa otro SH de una Cys.
El primer C2 es el acetil-CoA y luego todos son malonil-CoA. Si el ácido graso es impar el primero es el propionil-CoA. En el proceso de carga del enzima se transfieren al SH de la ACP por medio de la ACP acetil/malonil transferasa. El primer C2 es transferido a la Cys guardando el malonil-CoA en la ACP. Se produce una reacción de condensación entre acetilo y malonilo facilitada por la descarboxilación, que dirige la reacción. El enzima condensante es la oxoacil ACP sintasa y es donde está localizada la Cys. Se forma acetoacil.
Para reducir el carbonilo hay 3 etapas inversas de la β -oxidación:
Reducción formándose grupo hidroxilo en el C β

Deshidratación

Reducción:
Ahora se une con otro malonil-CoA y vuelve a empezar.
HS - Cys
CH3 - CH2 - CH2 - CO - CH2 - CO - S - ACP
El último C es el que forma el grupo carbonilo. Cuando el resto es de 16 carbonos cesa la actividad de la ácido graso sintasa porque no puede cargar con una cadena tan larga y poner 2 más. Se hidroliza y se separa el palmitato. Si hay insaturaciones se ponen luego y si la cadena es más larga se hace en otro sitio. Algunos insaturados son esenciales y no se pueden sintetizar, se han de ingerir.

Esterificación


La conversión de TG a ácidos grasos + glicerol ocurre continuamente en el tejido adiposo. Cuando sobra energía se sintetizan TG con ácidos grasos y glicerol. La glucosa aporta el Gd3P necesario, por lo que sólo se esterificará cuando sobren hidratos de carbono. Cuando hay poca glucosa se degradan grasas. La lipasa está regulada por hormonas, cuando está fosforilada es activa. La activación la desencadena el glucagón que a través de la cascada enzimática pone en marcha la PKA que fosforila la lipasa. Cuando la concentración de glucosa es alta se secreta insulina que favorece la esterificación. Se sintetizan ácidos grasos a partir de acetil-CoA y su degradación da la misma molécula. La síntesis a partir de acetil-CoA se da cuando la carga energética es alta y hay hidratos de carbono (para sacar acetil-CoA con OAA). No deben haber ácidos grasos.

Puntos de regulación:


- Síntesis: punto de control es el enzima que modifica el acetil-CoA, la acetil-CoA carboxilasa.
- Degradación: enzima que activa acetil-CoA para entrar ácidos grasos e mitocondria transfiriéndolos a la carnitina, la carnitina aciltransferasa I.
Regulación de la síntesis: acetil-CoA carboxilasa.
- Regulada a nivel hormonal por glucagón (inhibe) e insulina (activa).
- Regulado también alostéricamente:
Modulador +: citrato, que favorece la conformación más activa además de sacar el acetil-CoA.
Modulador -: palmitoil-CoA, que es el producto de la reacción. También la carga energética, concretamente el AMP.
- Regulado covalentemente Fosforilada es inactiva. Si la quinasa está favorecida bloquea la síntesis de ácidos grasos y si lo es la fosfatasa activa el enzima. La insulina favorece la fosfatasa y el glucagón la quinasa.
-Regulación a largo plazo: el enzima puede variar su concentración, se puede inducir su síntesis. El ayuno prolongado y luego una dieta rica en hidratos de carbono y pobre en grasa aumenta mucho la concentración del enzima.
Regulación de la degradación: carnitina aciltransferasa 1.
Es modulador - el malonil-CoA que es el producto de la acetil-CoA carboxilasa. Si sube su concentración es porque sobra energía y hay hidratos de carbono y al estar inhibido el enzima no pueden entrar los acetil-CoA en la mitocondria.

Cuerpos cetónicos:


Acetoacetato: (CH3) - (CO) - (CH2) - (COO-)
Hidroxibutirato: (CH3) - (CHOH) - (CH2) - (COO-)
Acetona: (CH3) - (CO) - (CH3)
Al degradar ácidos grasos se obtiene acetil-CoA que puede ir al C.A.C. si hace falta energía, pero hace falta OAA. Si faltan hidratos de carbono el acetil-CoA no puede entrar en el C.A.C. porque el OAA forma glucosa. Si no hay hidratos de carbono los niveles de OAA están comprometidos y no podemos degradar acetil-CoA. Cuando se ayuna y en la diabetes (enfermedad en la que no se usan bien los hidratos de carbono y es como si no hubiera glucosa) se degradan muchos ácidos grasos. Aumenta mucho la concentración de acetil-CoA que no puede ir al C.A.C. por lo que forma complejos cetónicos, de los cuales se puede obtener energía.

Formación:
Se forman sobre todo en el hígado dentro de las mitocondrias por condensación:
El otro cuerpo cetónico se convierte en hidroxibutirato por medio de una deshidrogenasa y la acetona se obtiene del acetoacetato por medio de una descarboxilación. El acetoacetato se usa convirtiéndolo en acetoacil-CoA recibiendo una molécula de HSCoA del succinil-CoA
Todos los tejidos menos el hepático puede usar los cuerpos cetónicos como sustrato energético porque tienen la transferasa. Si la concentración de cuerpos cetónicos es muy alta disminuye el pH de la sangre, el enfermo hace olor a acetona y puede llegar al coma diabético. El cerebro puede acostumbrarse a usar cuerpos cetónicos en condiciones de ayuno prolongado, lo que evita tener que degradar proteínas.



PARA VER INFORMACIÓN SOBRE METABOLISMO : http://www.youtube.com/watch?v=rD2HWHbgdWs