Tema 8: Lípids (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Estructura i funció de biomolècules
Año del apunte 2016
Páginas 15
Fecha de subida 25/04/2016
Descargas 35
Subido por

Vista previa del texto

Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids TEMA 8: LÍPIDS I MEMBRANES BIOLÒGIQUES 1. El lípids Com a macromolècules formen un conjunt molt divers que comparteix dues característiques són insolubles en aigua (només formen micel·les) i solubles en dissolvents orgànics. Altres característiques generals que tenen els lípids són per exemple el fet de ser menys densos que l’aigua, és per això que floten, o el fet de que no condueixen bé la calor.
1.1. Funcions biològiques dels lípids - Magatzem d’energia (compostos reduïts en grans quantitats). La seva oxidació genera energia, és per això que es pot fer un magatzem. Acumulen molta energia en poc pes. Els animals usen els lípids com a reserva energètica per a desplaçar-se millor. Acumulació sense necessitat d’hidratació, es dóna un emmagatzematge massiu. Necessiten ajuda per ser solubles així com transportadors, tenen un enllaç C-C molt estable.
- Aïllament de l’entorn (baixa conductivitat termal i gran capacitat calòrica).
Condueixen malament la calor, per això els animals que viuen en zones fredes presenten de vegades una gran capa de teixit adipós. Absorbeixen l’energia dels cops i per això protegeixen estructures que sovint pateixen algun fregament.
- Repel·lents de l’aigua (hidrofobicitat, prevenció de la pèrdua d’aigua per evaporació). Formació de micel·les.
- Components de membranes, cofactors, molècules de senyal, pigments, antioxidants. Formen les bicapes lipídiques de les membranes, també recobreixen òrgans i li donen consistència o els protegeixen de forma mecànica.
- Altres funcions tan variades com el control de flotació i acústic en mamífers marins… 1.2. Localització dels lípids - A estructures de membranes com la bicapa lipídica.
- Cofactors per enzims com la ubiquitina.
- Molècules senyal; hormones paràcrines i esteroides, factors de creixement, vitamines…com per exemple les hormones prostaglandines.
- Pigments amb derivats lipídics annexants; color dels tomàquets, pastanagues, carbasses, alguns ocells… - Vitamines, sobretot en antioxidants.
1 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids 1.3. Classificació dels lípids Els lípids es classifiquen segons la seva estructura i la seva funció: - Lípids que no tenen àcids grassos, són els insaponificables: colesterol, terpens… - Lípids complexos, lípids que tenen àcids grassos, són els lípids saponificables.
1.3.1.
Els àcids grassos Els àcids grassos són molècules formades per una llarga cadena hidrocarbonada de tipus lineal amb un nombre parell d'àtoms de carboni, pot tenir des de 4 carbonis a 36.
Tenen en un extrem de la cadena un grup carboxil (-COOH). La majoria dels àcids grassos naturals no tenen ramificacions.
Tenen dues parts diferenciades: - Un cap polar, l’extrem on es troba el grup COOH, que a pH fisiològic es troba carregat negativament.
Cos, apolar El cos, compost per la cadena hidrocarbonada que li penja.
CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 Cap, polar CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COO- El cap és la part polar de la molècula, i el cos la part apolar, per això diem que és una molècula amfipàtica.
Poden ser saturats (sense dobles enllaços entre els carbonis de la cadena), monoinsaturats (contenen 1 doble enllaç a la seva cadena) o poliinsaturats (contenen més d’un doble enllaç en la seva cadena).
2 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids La nomenclatura especifica la longitud de la cadena, el nombre de dobles enllaços i les seves posicions. Les lletres gregues indiquen dobles enllaços i es comencen a dir des del punt més allunyat del cap, com per exemple, l’omega 3.
Primer s’escriu el nombre de carbonis que hi ha en total, després dos punts i el nombre de dobles enllaços que hi ha; s’obre parèntesi i s’escriu ∆, i tot seguit, el o els carbonis que tenen el doble enllaç: 18:1(∆9) Els àcids grassos saturats s’empaqueten ordenadament, els àcids grassos insaturats cis s’empaqueten menys regularment degut al gir del doble enllaç. Cal menys energia tèrmica per trencar l’empaquetament desordenat dels àcids grassos insaturats: els àcids grassos insaturats cis tenen un punt de fusió menor. Més absència de dobles enllaços implica necessitar més temperatura per fondre’s.
Hi ha greixos líquids o sòlids a temperatura ambient, i això s’explica perquè hi ha colzes als insaturats i als saturats no.
3 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids Els àcids grassos saturats, que només tenen enllaços simples entre els àtoms de carboni. Aquesta circumstància permet la unió entre diverses molècules mitjançant ponts d'hidrogen. Com més llarga sigui la cadena (més carbonis), major és la possibilitat de formació de ponts d'hidrogen. Per això, a temperatura ambient, els àcids grassos saturats solen trobar-se en estat sòlid Com més llarga sigui la cadena hidrocarbonada més hidrofòbic és el lípid i com més dobles enllaços tingui, més moviment té (com l’oli, que és insaturat, els insaturats tenen més mobilitat que els saturats). Els àcids grassos insaturats, que tenen un o diversos enllaços dobles en la seva cadena. Les seves molècules presenten colzes, amb canvis de direcció en els llocs on apareix un doble enllaç. La distància entre els carbonis no és la mateixa que la que hi ha en els altres enllaços de la molècula i això origina que les molècules tinguin més problemes per a formar ponts d'hidrogen. Per això, a temperatura ambient, els àcids grassos insaturats solen trobar-se en estat líquid.
4 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids El doble enllaç en cis afecta de forma ≠ que el trans: - Enllaç cis: menys corbat, 2 substituents a la mateixa banda. Distorsiona més, costa molt apilar.
- Enllaç trans: més corbat però distorsiona menys perquè segueix més o menys la forma de la cadena.
1.4. Lípids saponificables 1.4.1.
Triacilglicerols Formen part del grup dels acilglicèrids, que són lípids simples formats per l’esterificació d'una, dues o tres molècules d'àcids grassos amb una molècula de glicerina. També reben el nom de glicèrids o greixos simples. La unió es dóna entre els grups -OH de cada molècula. S'allibera una molècula d'aigua per cada enllaç èster. Segons el nombre d’àcids grassos es distingeixen monoglicèrids, diglicèrids i triglicèrids o triacilglicerols, que tenen tres molècules d’àcids grassos.
La majoria dels àcids grassos dels sistemes biològics es troben en forma de triacilglicerols. Els triacilglicerols són la primera forma de magatzem dels lípids (greix corporal). Aquests són menys solubles en aigua que els àcids grassos degut a la manca del grup carboxilat carregat. També són menys densos que l’aigua: greixos i olis suren.
1.4.1.1.
Greixos saludables vs. No saludables La majoria dels greixos natural són barreges de triacilglicerols simples i barrejats.
5 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids Els lípids es tornen rancis en contacte amb l’oxigen. Per evitar-ho, es sotmeten a una hidrogenació parcial.
La hidrogenació parcial de greixos insaturats converteix molts dobles enllaços cis a enllaços simples i alguns a dobles enllaços trans. Els àcids grassos trans poden empaquetar més regularment, i mostren punts de fusió més alts que les formes cis.
Els efectes no saludables dels greixos trans passen a ingestes de 2-7 g/dia (20-60 kcal a ingestes diàries de 2.000 kcal).
1.4.2.
Ceres Les ceres biològiques són èsters d’àcids grassos llargs (de C14 a C36, saturats i insaturats) amb alcohols de cadena llarga (C16 a C30). Els seus punts de fusió (60 a 100 C) són superiors que els dels triacilglicèrids. En general són sòlides i totalment insolubles en aigua. Tenen molta hidrofobicitat, són estructures molt llargues que no tenen polaritat.
Totes les funcions que realitzen estan relacionades amb la seva impermeabilitat a l'aigua i amb la seva consistència ferma. Així les plomes, el pèl, la pell, les fulles, fruits, estan recoberts d'una capa de cera protectora. Una de les ceres més conegudes és la que segreguen les abelles per a confeccionar el seu rusc, el tricontanoil palmitat és el component majoritari de la cera de les abelles.
D‘entre les funcions que tenen els lípids es troba regular la flotació dels animals, per exemple en els catxalots, que tenen en el front un orgànul molt gran, que és l’espermaceti. Aquest té una composició lipídica molt variable, tant que els lípids presenten diferents temperatures de fusió. Així al fons del mar, a una temperatura 6 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids determinada tenen lípids sòlids fet que incrementa el seu pes i els permet quedar-se submergits, i quan pugen més cap a munt, els lípids canvien de estat perquè incrementa la temperatura, i fan que l’animal pesi menys, així el catxalot no ha de fer tota la potència necessària per moure’s amunt i a vall sota de l’aigua.
L’espermaceti del catxalot té unes 4 tones d’oli d’espermaceti, que és una barreja de triacilglicerols i ceres, amb abundant un d’àcids contingut grassos insaturats. Aquesta barreja és líquida comença a a 37ºC però solidificar a temperatures inferiors als 30C. Es creu que una de les funcions d’aquest oli és la de regular la flotabilitat de l’animal: per diferents mecanismes fisiològics refreda l’oli en les immersions de forma que a profunditats de 1000 a 3000 metres (on el catxalot captura calamars sense competir amb altres espècies) l’oli seria semi-sòlid, més proper a la densitat de l’aigua a aquelles temperatures i profunditats, permetent al catxalot restar sense esforçar-se en nedar. En pujar a la superfície l’oli es fondria amb el que disminuiria la seva densitat essent propera a la de l’aigua a temperatura ambient.
1.4.3.
Lípids estructurals en membranes Els tres tipus de lípids més abundants a les membranes biològiques de les cèl·lules animals són els fosfolípids, els glicolípids i el colesterol.
Els lípids de membrana són amfipàtics. S’empaqueten entre ells per la seva capa hidrofòbica formant bicapes. Els esterols també són components estructurals de membranes.
7 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids 1.4.3.1.
Fosfolípids Ocupen la major part de les membranes cel·lulars. L’estructura general que tinguin serà en funció del que hi tinguin esterificat. Es caracteritzen per presentar un àcid fosfòric en la seva zona polar.
1.4.3.1.1.
Glicerofosfolípids o fosfoglicèrids Els glicerofosfolípids (també denominats fosfoglicèrids) són els lípids majoritaris de les membranes biològiques. Consisteixen en glicerol-3-fosfat esterificat en els C-1 i C-2 a àcids grassos i en el grup fosforil a un grup X (molt polar ò carregat).
En general els fosfoglicèrids tenen un àcid gras saturat, de 16 a 18 C en la posició C-1 i un àcid gras insaturat de 18 a 20 C en la posició C-2. Són amfipàtics. Tenen esterifica un glicerol format per dos àcids grassos i un grup fosfat carregat negativament. La polaritat varia en funció del que acompanyi al grup fosfat. Els grups X que poden esterificar el grup fosforil dels fosfoglicèrids són: 8 8 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids 1.4.3.2.
Esfingolípids Deriven de l’esfingosina o dihidroesfingosina, un aminoalcohol de 18 C. No contenen glicerol. El grup amí està esterificat (formant una amida) amb un àcid gras. Els fosfoesfingolípids estan formats per una molècula anomenada ceramida. La ceramida està formada per un àcid gras i una esfingosina. Un exemple és la esfingomielina, composta per la ceramida, un àcid fosfòric i una molècula amb grup alcohol, com un aminoalcohol.
El grup X està unit per un enllaç glicosídic (glicolípids) o fosfodièster (fosfolípids).
Distingim 3 subclasses d’esfingolípids diferint en el grup X : - Esfingomielines (que tenen fosfocolina, al tenir fosfat també es classifiquen com - fosfolípids) - Glicoesfingolípids (es classifiquen com a glicolípids) - Gangliòsids (es classifiquen com a glicolípids) 9 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids Una altra subclasse d’esfingolípids són els glicolípids neutres, que són aquells que a pH 7 no tenen càrrega i es classifiquen segons la grandària del sucre que tenen esterificat: - Cerebròsids si només tenen un únic monosacàrid unit a la ceramida.
- Globòsids si tenen dos o més monosacàrids units a la ceramida.
- Gangliòsids tenen oligosacàrids com a grup X, porten unit un sucre molt gros.
Com a mínim, un dels monosacàrids ha de ser l’àcid N-acetilneuramínic, també conegut com àcid siàlic. Gran importància fisiològica: els seus “caps” amb carbohidrat s’estenen més enllà de les membranes cel·lulars, actuant com receptors d’algunes hormones.
Tots ells com a motlle tenen esfingosina.
1.5. Lípids insaponificables o sense àcids grassos 1.5.1.
Esterols Es troben dins dels esteroides, que són lípids que deriven d'una molècula anomenada esterà o ciclopentaperhidrofenantrè (molècula amb quatre anells). Contenen un nucli esteroide format per 4 anells fusionats, quasi planar.
10 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids Un grup hidroxil (cap polar) al anell A. El colesterol i Colesterol esterols relacionats estan presents a les membranes de la majoria de cèl·lules eucariotes i modulen la fluïdesa i la permeabilitat. El colesterol forma part de lipoproteïnes, es transporten als teixits via el torrent sanguini. Moltes hormones són derivats d’esterols. Com el colesterol i les vitamines D. El colesterol forma part estructural de les membranes a les quals confereix estabilitat. És la molècula base que serveix per a la síntesi de gairebé tots els esteroides.
- En les membranes biològiques és imprescindible que hi hagi colesterol, perquè la seva estructura condicionarà la disposició dels elements a la membrana 1.5.2.
Hormones esteroides Els esteroides són derivats oxidants d’esterols. Transmeten missatges entre teixits. Són transportades pel cos a través del torrent sanguini, normalment lligades a proteïnes transportadores. Moltes de les hormones esteroides són hormones sexuals.
Un exemple són les hormones suprarenals i les hormones sexuals. Entre les hormones sexuals es troben la progesterona, que prepara els òrgans sexuals femenins per a la gestació; i la testosterona, responsable dels caràcters sexuals masculins.
Entre les hormones suprarenals es troba la cortisona, que actua en el metabolisme dels glúcids, regulant la síntesi de glicogen.
11 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids Els eicosanoides són hormones lipídiques paràcrines presents en baixes quantitats de senyalització entre les cèl·lules veïnes. Les prostaglandines són lípids constituïts per una molècula bàsica de 20 àtoms de carboni que formen un anell ciclopentà i dues cadenes alifàtiques. Les funcions són diverses, entre elles destaquen: - La producció de substàncies que regulen la coagulació de la sang i tancament de les ferides.
- L’aparició de la febre com defensa contra les infeccions.
- La reducció de la secreció de sucs gàstrics.
Actuen com a hormones locals.
1.5.3.
Lipoproteïnes Els lípids es transporten formant lipoproteïnes, concretament, quilomicrons que són conjunts d’una proteïna molt gran amb el triglicèrid a transportar. També ho fan en forma de colesterol VLDL, LDL i HDL.
Es necessiten les lipoproteïnes per portar lípids ja que els lípids són hidrofòbics, com es transporten doncs? Amb lípids que tenen una part hidrofílica adherida al solvent, i que a dins tenen la part hidrofòbica que estabilitza els lípids hidrofòbics que es volen 12 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids transportar amb algunes proteïnes que es barregen per contribuir amb l’estabilització dels lípids.
El colesterol és un lípid imprescindible, el que no es pot abusar d’ell. És millor tenir més HDL que LDL, però sense tenir moltes LDL podríem tenir problemes. Però no esta gaire ben dit que hi hagi un colesterol bo i un de dolent, depèn de les quantitats, tot en excés és dolent; si hi ha molt colesterol, s’acumularà a les parets de les venes, artèries… produint col·lapses 1.6. Membranes biològiques - Defineixen límits a la cèl·lula - Permeten una importació i exportació de ions i elements controlats, inclús contra gradient.
- Poden retenir elements (metabòlits i ions) dins de la cèl·lula contra-gradient.
- Reben senyals externes i transmeten la informació dins la cèl·lula.
- Dins de la cèl·lula també proveeixen compartimentització a la cèl·lula.
- Produeixen i transmeten senyals nervioses.
- Magatzem d’energia com a gradient protons i síntesi ATP.
- Contenen Receptors, Canals, Enzims… L’estructura bàsica de la membrana és la de bicapa lipídica perquè així termodinàmicament troba afavorit el fet que les parts hidrofòbiques entrin en contacte entre elles i que la part hidrofílica estigui exposada al solvent; com les estructures no estan connectades entre elles és una estructura dinàmica, que és mou  model de mosaic fluid.
Les necessitats de cada membrana determinen la seva composició lipídica, tot i seguir l’estructura definida de la bicapa lipídica, la quantitat de lípids que hi haurà a una 13 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids banda o a l’altra variarà: si hi haurà molt o poc colesterol, si els lípids estaran conjugats… tot això variarà en funció de si és la monocapa interna o externa i també en funció de la localització de la cèl·lula.
Sempre hi haurà uns elements prioritaris, però els tipus varien en funció del RER, REL, lisosoma, nucli, Golgi, plasma… Apart de fosfolípids, les membranes tenen altres tipus de lípids, com colesterol i glicolípids. En particular, les membranes plasmàtiques eucariotes contenen una gran quantitat de colesterol, que potencia la impermeabilitat de la bicapa. El colesterol degut a la seva estructura condiciona molt la forma de disposar-se dels lípids del seu voltant. El colesterol dona fluïdesa a les membranes.
1.6.1.
Proteïnes de membrana Encara que la estructura bàsica de les membranes ve determinada per la bicapa lipídica, la major part de les funcions dinàmiques de les membranes són realitzades per les proteïnes de membrana. La quantitat i els tipus de proteïnes presents en les 14 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 8: Els lípids membranes depenen molt de la seva funció. Els responsables de fer activitat no són els lípids sinó les proteïnes. Els lípids fan d’estructures. Les característiques d’una proteïna de membrana no seran les mateixes que les d’una proteïna citoplasmàtica. Les proteïnes que travessen tota la membrana, és a dir, les transmembranals o integrals, tenen una regió que toca el citoplasma i una altra que toca a la regió intracel·lular, i hi ha altres proteïnes que només toquen la part de la monocapa externa o només la interna. És molt fàcil diferenciar una proteïna totalment integrada que una parcialment integrada ja que les proteïnes integrals són fàcilment identificables.
Si jo tenim una proteïna amb 3 porcions transmembranals, i mirem la seva cadena d’aminoàcids, veurem 3 porcions que funcionarien com a blocs molts hidrofòbics.
Una proteïna dins del citoplasma amb moltes parts hidrofòbiques no és estable.
15 ...