SEMANA N° 14
SEMINARIO Nº II-5: LIPIDOS EN MEMBRANAS. ÁCIDO ARAQUIDÓNICO E INFLAMACIÓN. LECTURA RECOMENDADA Biosíntesis de los productos del ácido araquidónico y su repercusión sobre la inflamación. Los ácidos grasos y la salud. Lipoproteínas, vías de síntesis. Colesterol mutante previene la demencia.
1. ¿Cuál es la estructura molecular de los lípidos encontrados en los seres vivos? Químicamente, los lípidos son:
Derivados por esterificación y otras modificaciones de ácidos orgánicos monocarboxílicos, llamados ácidos grasos. Derivados por aposición y posteriores modificaciones de unidades isoprenoides. Fundamentalmente su estructura química es hidrocarbonada (alifática o aromática), con gran cantidad de enlaces C-H y C-C. La naturaleza de estos enlaces 100% covalente y su momento dipolar es mínima. Están constituidos básicamente por tres elementos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O); en menor grado aparecen también en ellos nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S).
Figura . Fosfolípido fosfatidilc olina. Tomada de "Biología celular y molecular" de Gerald Karp
2. ¿Cómo se clasifican los lípidos?
Comentado [WFA1]: Comentado [WFA2R1]:
Comentado [WFA3]: Los conceptos q SATURADOS MONOINSATURADOS INSATURADOS ÁCIDOS GRASOS
PROSTAGLANDINAS*
POLIINSATURADOS
PROSTANOIDES
PROSTACICLINAS
EICOSANOIDES
LEUCTRIENOS
TROMBOXANOS
LIPOXINAS ACEITES SIMPLES
TRIACILGLICÉROLES* GRASAS
CERAS SAPONIFICABLES
GLICEROFOSFOLÍPIDOS FOSFOLÍPIDOS ESFINGOFOSFOLÍPIDOS POLARES CEREBRÓSIDOS
S O D I P Í L
ESFINGOGLUCOLÍPIDOS ESFINGOLÍPIDOS COMPLEJOS
GANGLIÓSIDOS ESFINGOMIELINAS
TRIACILGLICEROLES* APOLARES
ÉSTERES DE COLESTEROL
TERPENOS INSAPONIFICABLES
ESTEROIDES PROSTGLANDINAS*
Nota Los conceptos presentados con asterisco contienen términos en las distintas j e r a r q u í a s y t i p o , q u e s o n e s p e c i f i c a d o s e n l o s l i b r o s : Triacilgliceroles: * Donald Voet, Judith G. Voet, Charlotte W. Pratt. Fundamentos de bioquímica. *Thomas Devlin. Bioquímica. 4° Edición . Prostaglandinas: *Harper. Bioquímica ilustrada. 29° Edición. * Universidad de Los Andes. Venezuela. Bioquímica Tema 2. 3. ¿Qué y cuáles son los lípidos esenciales? ¿Qué rol tienen en el desarrollo de las membranas? Los lípidos esenciales o ácidos grasos esenciales son sustancias indispensables para el buen funcionamiento del organismo y que este no los sintetiza, razón por la cual deben obtenerse por medio de la dieta, se tratan de los ácidos grasos polinsaturados (ácidos grasos que poseen más de un doble enlace entre sus carbonos). Existen dos familias de ácidos grasos polinsaturados: Omega 3: Su principal molécula es el ácido alfa-linoleico Omega 6: Su principal molécula es el ácido linoleico
Estos ácidos grasos son indispensables, una dieta variada y rica en pescado asegura un aporte suficiente de estos compuestos. Los ácidos linoleico y alfa-linoleico no son sintetizados por el organismo, ni por animales sino por las plantas de modo que deben suministrarse con los alimentos. Los ácidos omega 3 y 6 llevan a cabo numerosas funciones fisiológicas, son un componente importante de las membranas celulares de todos los tejidos, por lo que desempeñan un papel estructural y funcional en varios sistemas como el nervioso, cardiovascular, hormonal e inmunitario. Desempeñan un papel importante en la estructura de las membranas celulares, especialmente en el cerebro, donde intervienen en la neurotransmisión, los lípidos polinsaturados omega 3 y 6 se concentran en los fosfolípidos de las membranas celulares, donde son librados por una
enzima de la membrana, la fosfolipasa A2. Estos lípidos se incorporan a membranas celulares en todos los tejidos del cuerpo. 4. ¿Cuál es el rol del colesterol en condiciones de salud y de enfermedad?
El colesterol es el principal esterol del organismo humano. Los esteroles son un tipo de grasas naturales presentes en el organismo. El colesterol se encuentra en nuestro cuerpo formando parte de membranas celulares, lipoproteínas, ácidos biliares y hormonas esteroideas. El principal trastorno que provoca el colesterol en el organismo cuando se encuentra en exceso lo constituye la producción de depósitos de grasas en arterias vitales, causando aterosclerosis, accidente cerebrovascular y enfermedad vascular periférica. El colesterol es también un importante constituyente de los cálculos biliares. El colesterol asociado a las lipoproteínas de baja densidad se le denomina LDL-colesterol, y se le conoce como "colesterol malo", ya que es la principal lipoproteína que lleva el colesterol del hígado al resto del organismo. Al colesterol asociado a la lipoproteína HDL se le denomina HDL-colesterol, y se le conoce como "colesterol bueno" ya que su principal función es recoger el colesterol de los tejidos, y llevarlo al hígado. Muchas veces solemos asociar el colesterol a enfermedades especialmente las cardiovasculares. Sin embargo cada vez hay más datos que muestran que este lípido tiene una gran importancia para la salud del cerebro, donde se encuentra una cuarta parte del colesterol del cuerpo. Han descubierto que la alteración muy común de un gen que controla el tamaño de las partículas de colesterol ralentiza la evolución de la demencia y protege contra la enfermedad de Alzheimer. Esta mutación consiste en el cambio de un aminoácido (isoleucina) por otro (valina) en el gen para la proteína transportadora de ésteres de colesterol (CETP). Las p ersonas con esta mutación mostraron un enlentecimiento de la pérdida de memoria.
5. ¿Cuál es el precursor para la síntesis de ácido araquidónico? El ácido araquidónico (AA) o ácido eicosatetraenoico
Es un ácido graso poliinsaturado de la serie omega 6, formado por una cadena de 20 carbonos con cuatro dobles enlaces cis en las posiciones 5, 8, 11 y 14, por esto es el ácido 20:4(5,8,11,14). Su fórmula química estructural es: CH3 –(CH2)4 –CH=CH –CH2 –CH=CH –CH2 –CH=CH –CH2 –CH=CH –(CH2)3 –COOH La presencia de dobles enlaces ofrece a la molécula varios sitios potenciales de oxidación enzimática o química, que junto con el posterior reordenamiento, permite la formación de diferentes lípidos con distintas actividades biológicas; el ácido araquidónico es, pues, precursor de diversas moléculas. El ácido araquidónico está presente en los fosfolípidos de las membranas de las células, y es el precursor en la producción de eicosanoides. El ácido araquidónicose obtiene a partir del ácido linoleico, que no se puede sintetizar y se obtiene de la dieta, y luego desaturarlo en los sitios clave. Las enzimas que producen estas desaturaciones en C5, C6 o C9 se llaman Δ5-eicosatrienoil-CoA desaturasa, Δ6-oleoil(linolenoil)-CoA desaturasa y Δ9-estearoil-CoA desaturasa.
6. Grafique la cascada del ácido araquidónico.
Tomada del libro de Bioquímica de Thomas Devlin
7. ¿Qué grupos de moléculas son llamadas eicosanoides y por qué?
Han sido llamadas eicosanoides a las familias de prostaglandinas, leucotrienos y compuestos similares porque derivan de ácidos grasos esenciales de 20 carbonos que contienen 3, 4 o 5 dobles ligaduras: ácido 8, 11, 14 eicosatrienoico (ácido dihomolinolénico): ácido 5,8,11,14 eicosatetranoico (ácido araquidónico) y ácido 5,8,11,14,17 eicosapentaenoico. En seres humanos el ácido araquidónico es el precursor más abundante y proviene del ácido linoleico de los alimentos (ácido 9, 12 octadecadienoico) o se ingiere como parte de la dieta.
8. ¿Bajo qué forma se encuentra el ácido araquidónico en las células?
El ácido araquidónico no existe en forma libre en el interior de las células, pero normalmente esa esterificado en los fosfolípidos de membrana especialmente en la posición del C2 de la fosfatidilcolina y del fosfotidilinositol. Su liberación desde los depósitos celulares de lípidos depende de la acción de acilhidrolasas y, en particular fosfolipasa A2 y en plaquetas del ser humano por la diacilglicerol lipasa. El ácido araquidónico se libera de los fosfolípidos por la activación de las fosfolipasas celulares (C, A2 o ambas) o el incremento de las concentraciones citosólicas de calcion que también activan las enzimas anteriormente enunciadas
9. ¿Cuál es el rol de la fosfolipasa 2 en el metabolismo del ácido araquidónico?
Todo parece indicar que los estímulos físicos propenden a que penetre el ión-calcio a la célula al alterar su membrana y así activar la fosfolipasa A2, la cual hidroliza los fosfolípidos de membrana (fosfatidilcolina y fostadiletanolamina) con liberación de ácido araquidónico. Por otro lado la fosfolipasa C desdobla el enlace fosfodiester, con lo cual se forma 1,2 diglicérido. Después de lo anterior, intervenciones sucecivas de la lipasa de diflicérido liberan ácido araquidónico a partir d el diglicérido 10. ¿Cuál es la acción de las ciclooxigenasas sobre el ácido araquidónico?
La síntesis de prostaglandinas ocurre en forma gradual por un complejo de enzimas microsómicas de distribución muy amplia. En esta vía de síntesis, la primera enzima es la endoperóxido de prostaglandina, llamada también ciclooxigenasa. Existen 2 isoformas de la enzima que son reconocidas por sus iniciales COX-1, COX2.2 La primera se expresa en forma constitutiva prácticamente en todas las células y presenta gran ubicuidad, sin embargo, la COX2 no aparece en forma constitutiva en las células, pero puede ser inducida por citocinas, factores de crecimiento y endotoxinas, efecto que es bloqueado por la administración de corticosteroides. Las ciclooxigenasas actúan sobre el ácido araquidónico y provocan 2 acciones diferentes: una que oxigena y produce una estructura en anillo y forma el endoperóxido cíclico PGG2 y una actividad de peroxidasa que transforma PGG2 en PGH2. Los endoperóxidos G y H son químicamente inestables, pero por acción enzimática se transforman en diversos productos que incluyen prostaglandinas (PGE2, PGD2 y PGF2 a o prostaciclina (PGI2) y tromboxano (TXA2).4,5 Casi todos los tejidos pueden sintetizar los productos intermedios e inestables denominados endoperóxidos cíclicos a partir del ácido araquidónico una vez libre, sin embargo, su biotransformación varía en cada tejido y depende de la batería enzimática que exista en él; por ejemplo, pulmón y bazo pueden sintetizar toda la diversidad de sustancias señaladas anteriormente, pero a diferencia de estos 2 órganos, las plaquetas sólo cuentan con la tromboxano sintetasa y carecen de enzimas para sintetizar prostaglandinas, por lo que las plaquetas son elementos formes de la sangre con capacidad exclusivamente agregantes.
Conclusiones:
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Los lípidos son clasificados de acuerdo a diversos criterios, entre ellos por su solubilidad o insolubilidad, su polaridad o apolaridad, y en saponificables o no saponificables. Los acidos grasos esenciales son acidos necesarios para el funcionamiento del metabolismo de nuestro organismo, tenemos fundamentalmente a acidos omega 3 y 6 como por ejemplo el acido linoleico (omega 6) o el DHA. La fosfolipasa A2, la cual hidroliza los fosfolípidos de membrana (fosfatidilcolina y fostadiletanolamina) con liberación de ácido araquidónico. Por otro lado la fosfolipasa C desdobla el enlace fosfodiester, con lo cual se forma 1,2 diglicérido Las lipooxigenasas catalizan la oxigenación de ácidos poliédricos hasta originar los hidroxiperóxidos lípidos. El ácido araquidónico, que contiene varias dobles ligaduras en su configuración, es su sustrato, el cual es metabolizado hasta dar diversos productos con el grupo hidroxi-peroxi en distintas posiciones. Los metabolitos derivados del ácido araquidónico tienen una repercusión principal en diversos procesos, fundamentalmente en la inflamación. El leucotrieno B4 y HETE aumentan la qu imiotaxis.
Referencias bibliográficas: 1. Presscott SM, Majerus PW. Characterization of 1, 2 diacylglicerol hidrolysis in human p la-telets. Demostration of an arachidonye-monoacyl-glicerol intermediate. J Biol Chem 1983;258:764-9. 2. Smith WL. Prostanoide biosynthesis and mechanism of action. Am J Physical 1992;268:F181-F191. 3. Okazaki T, Sogawo N, Okita JR, Bleasdal JE, McDonald PC, Johnston JM. Diecyglycerol metabolism and arachidonic, acid release in human fetal membranes and decidera Vera. J Biol Chem 1981;256:7316 -21. 4. Sameulsson B, Cronstrom E, Green K, Hamberg M, Hammarstrom S. Prostaglandins. Ann Rev Bioechem 1975;44:669-95. 5. Siso E. The molecular biology of mammalian arachidonic and metabolism. Am J Physical 1991;260:L 13 -L 28. 6. Moncada S, López Jaramillo P. Función de la pared vascular. El endotelio vascular, prostaciclina y óxido nítrico. En: López Borrasca A, eds. Enciclopedia Iberoamericana de Hematología st ed. Vol. III. Salamanca: Ediciones Universidad de Salamanca, 1992:48-57. 7. Moncada S, Vane JR. Pharmacology and endogenous roles of Prostaglandin endoperoxidem, thromboxine A2 and prostacyclin. Pharmacol Rev 1979;30:293-331. 8. Robins St. Patología estructural y funcional. V ed. Interamericana McGraw-Hill, 1995:57-102. 9. Facultad de estomatología salvador allende esq ayestarán, Andrés O.
Pérez Ruiz 1. Revistas cubanas de estomatología. [Online]. Available from: http://www.pdg.cnb.uam.es/cursos/BioInfo2001/pages/Farmac/PRACTICAS/cox/cox.html [Accessed 12 June 2015].
Read more: http://www.ukessays.com/tools/vancouver-referencing/reference.php#ixzz3cr62LNPG
10. Lecturas recomendadas
