Lípidos 3 (soluciones)

1.- ¿Qué son los lípidos complejos o de membrana? 

Lípidos complejos son los formados por componentes  lipídicos, como los ácidos grasos, unidos a otros que no lo son: alcoholes, glúcidos, ácido fosfórico, derivados aminados, etc. Estos lípidos son constituyentes de las membranas biológicas y, estructuralmente, se dividen en dos grandes grupos: glicerolípidos y esfingolípidos. 

Los glicerolípidos poseen dos moléculas de ácidos grasos esterificados a sendos grupos OH del glicerol, que presenta el otro OH unido a diversos sustituyentes. 

Los esfingolípidos poseen una molécula de ácido graso enlazada con un aminoalcohol llamado esfingosina,  constituyendo la ceramida, que se une a otros sustituyentes. 

Esquemáticamente: 

Según la naturaleza de la parte hidrofílica (variable), los glicerolípidos se dividen en gliceroglucolípidos y glicerofosfolípidos, y los esfingolípidos, en esfingoglucolípidos y esfingofosfolípidos. 

Los lípidos complejos presentan carácter anfipático, dado que  los compuestos que integran una de las partes son hidrófilos (polares), mientras que la parte restante, que contiene los ácidos grasos, se comporta como hidrófoba (apolar). 

2.- ¿Qué son los gliceroglucolípidos (glucoglicerolípidos)? ¿Qué tipo de enlace se establece entre sus componentes? Ponga un ejemplo. 

Los gliceroglucolípidos son 1, 2-diacilgliceroles cuyo grupo OH del carbono 3 está unido a un azúcar. 

Por consiguiente, los gliceroglucolípidos estáncompuestos por glicerol, dos ácidos grasos y un   monosacárido (a veces, un disacárido o un trisacárido). Los ácidos grasos están unidos al glicerol mediante enlace éster. Entre el glicerol y el azúcar se establece un enlace O-glucosídico. 

Por ejemplo, el galactosil diacilglicerol, que está presente en las membranas de los cloroplastos. Esquema: 

3.- ¿Qué son los glicerofosfolípidos (fosfoglicerolípidos o fosfoglicéridos)? Haga un esquema.

Los glicerofosfolípidos son 1, 2-diacilgliceroles cuyo grupo OH del carbono 3 está unido al ácido fosfórico (grupo fosfato), que a su vez puede unirse a diversos compuestos. 

La disposición de los componentes queda reflejada en el siguiente esquema: 

4.- ¿Qué representa la estructura adjunta? ¿Cuál sería su masa molecular? 

• Se trata del esquema del ácido fosfatídico: 1, 2-diacilglicerol-3-fosfato. 

Los OH de las posiciones 1 y 2 del glicerol se han unido a  sendos ácidos grasos, y el OH del C3, al ácido fosfórico, que a pH fisiológico se encuentra ionizado, por lo que a menudo se nombra como grupo fosfato (ver nota). 

• No se puede calcular la masa molecular puesto que los dos ácidos  grasos son variables, razón por la cual habría que escribir “ácidos fosfatídicos” (aunque lo usual es emplear el singular). Para efectuar dicho cálculo hay que concretar los radicales R y R’. 

Nota.- El anión del ácido fosfatídico se designa como fosfatidato: 

5.- Interprete la siguiente estructura molecular. 

Se trata de un glicerofosfolípido. Las posiciones C1 y C2 del glicerol forman un enlace éster con sendos ácidos grasos, mientras que la C3 enlaza con el ácido fosfórico, que está unido a un derivado aminado (etanolamina). 

Su nombre es: 1, 2-diacilglicerol-3-fosfoetanolamina. 

6.- En relación con los lípidos complejos identifique los esquemas A y B. Nombre las partes numeradas. 

7.- En relación con los lípidos complejos, identifique el esquema adjunto y nombre las partes numeradas.

8.- En relación con los lípidos complejos, identifique el esquema adjunto y nombre las partes numeradas.

9.- ¿A qué se llama “fosfolípido”?

Frecuentemente, los lípidos de membrana tales como glicerofosfolípidos y esfingofosfolípidos quedan englobados con la denominación de “fosfolípidos”.

Nota.- Análogamente, los gliceroglucolípidos y los esfingoglucolípidos quedan integrados en los llamados “glucolípidos”.

10.-  Escriba la fórmula del ácido fosfatídico. ¿Tiene carácter anfipático?

• Se trata de un 1, 2-diacilglicerol cuyo grupo OH del C3 se halla esterificado al ácido fosfórico, que a pH fisiológico presenta carga negativa, constituyendo la parte polar. Las cadenas de los ácidos grasos forman la zona apolar.

• El ácido fosfatídico presenta una parte hidrofílica (polar) y otra hidrofóbica (apolar), por lo que posee carácter anfipático.

Nota.- Cuando se representa ionizado suele utilizarse la  denominación de fosfatidato (anión del ácido fosfatídico).

11.- ¿Cómo se representan los lípidos anfipáticos?

De manera muy esquemática se representan con una o dos líneas rectas (o quebradas), equivalentes a las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos, formando la “cola” apolar, y una circunferencia o un círculo que constituye la “cabeza” polar:

12.- En relación con los fosfolípidos en el medio acuoso, ¿a qué se llama efecto hidrofóbico?

En presencia de agua, las “colas” hidrofóbicas de los fosfolípidos tienden a interaccionar creando un espacio hidrofóbico, mientras que la “cabeza” polar interacciona con el agua.

Esta disposición, llamada efecto hidrofóbico, determina que los lípidos anfipáticos, en presencia de agua, puedan presentar   estructuras características: monocapas, micelas y bicapas.

13.- En relación con los fosfolípidos, interprete el siguiente esquema.

Se trata de una micela, es decir, un agregado esferoidal de  fosfolípidos en medio acuoso. Se observa que las colas hidrofóbicas (color verde) quedan dispuestas hacia el interior mientras que las cabezas polares (de color azul) están en la superficie, en contacto con las moléculas de agua.

Las micelas pueden considerarse como  minúsculas gotas de lípidos delimitadas por grupos polares en contacto con el agua. Los agregados micelares en el seno del agua se consideran dispersiones coloidales.

14.- Interprete el esquema adjunto.

Se trata de fosfolípidos dispuestos en monocapa.

Las monocapas se forman en la interfase aire-agua debido a que las “cabezas” hidrofílicas (polares) interaccionan con el agua, mientras que las “colas” hidrofóbicas de los ácidos grasos se orientan hacia el aire.

15.- Interprete el esquema adjunto y reseñe su importancia biológica.

Se trata de una bicapa de fosfolípidos.

Cada bicapa equivale a dos monocapas superpuestas que se han unido por sus zonas hidrofóbicas, correspondientes a las  cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos. Las “cabezas” polares forman una doble superficie hidrofílica, quedando orientada por ambos lados hacia el medio acuoso.

Los lípidos anfipáticos, tales como los fosfolípidos, constituyen en los seres vivos la base estructural de las membranas celulares,  disponiéndose en forma de bicapa, delimitando claramente la interfase célula-medio extracelular.

Además, las bicapas de fosfolípidos son los constituyentes principales del sistema de endomembranas, quedando bien definidos los diversos compartimentos intracelulares propios de las células eucariotas: núcleo, mitocondrias, lisosomas, etc.

16.- En relación con los fosfolípidos, interprete los esquemas 1 y 2.

1 = micela. Se observa que es esférica y que está formada por una sola capa de fosfolípidos. “A” representa el medio acuoso y “B”, las “cabezas” polares en contacto con las moléculas de agua. “C” representa el interior hidrofóbico, ocupado por las cadenas alifáticas (apolares) de los ácidos grasos.

2 = liposoma. Se observa que la estructura está formada por bicapas de fosfolípidos delimitando un compartimento que contiene agua.

Los liposomas se obtienen en el laboratorio y sirven como modelo para el estudio de las propiedades biológicas de las membranas. Además, tienen utilidad como transportadores de diversas sustancias entre el exterior y el interior de las células. En biotecnología se utilizan en determinadas ocasiones para introducir ADN en las células (terapia génica).

17.- Aclare la diferencia entre cerebrósidos y gangliósidos (ilustre con esquemas).

• Los cerebrósidos y los gangliósidos se encuentran fundamentalmente en el sistema nervioso. Son esfingoglucolípidos y, por consiguiente, presentan una estructura molecular derivada de la ceramida.

   ceramida = esfingosina + ácido graso

• Los cerebrósidos son los esfingolípidos más simples y, generalmente, tienen unida a la ceramida una molécula de monosacárido (glucosa o galactosa).

   cerebrósido = ceramida + monosacárido

• Los gangliósidos tienen unida a la ceramida un oligosacárido ramificado.

   gangliósido = ceramida + oligosacárido

• Esquemáticamente:

18.- A partir de la fórmula adjunta presente la de una ceramida.

La ceramida resulta cuando queda establecido el enlace amida al eliminarse agua entre el grupo carboxilo de un ácido graso y el amino de la esfingosina:

Completando la fórmula resulta:

19.- Formule una ceramida con el ácido graso “C24:0”.

C24:0 es la nomenclatura abreviada de un ácido graso saturado de 24 carbonos (ácido lignocérico): CH₃-(CH₂)₂₂-COOH.

20.- A la ceramida del ejercicio anterior únale el ácido fosfórico y la colina (consulte su libro). ¿Cuál es el compuesto resultante?

Cuando la ceramida se une a la fosfocolina resulta el compuesto llamado esfingomielina:

La esfingomielina es abundante en la “vaina de mielina” que recubre las prolongaciones de muchas células nerviosas (axones mielínicos).

21.- Identifique los componentes numerados considerando que  el esquema adjunto corresponde a un fosfolípido. ¿Cómo se llamaría el conjunto si falta el nº 5?

22.- ¿Qué son las fosfolipasas? Razone la respuesta e ilustre con un esquema.

Las fosfolipasas (PL) son las enzimas capaces de romper (hidrolizar) los enlaces que hay entre los componentes de los fosfolípidos. Se distinguen varios tipos de fosfolipasas:

• Fosfolipasa A₁ (PLA₁). Esta hidrolasa rompe el enlace éster que hay entre el ácido graso y la posición 1 del glicerol.
• Fosfolipasa A₂ (PLA₂). Hidroliza el enlace éster que une la  posición 2 del glicerol con el ácido graso.
• Fosfolipasa C (PLC). Hidroliza el enlace fosfoéster  que hay entre la posición 3 del glicerol y el ácido fosfórico.
• Fosfolipasa D (PLD). Rompe el enlace el enlace fosfoéster  que hay entre el fosfórico y el alcohol aminado u otro componente.

Esquemáticamente:

23.- Indique detalladamente el tipo de enlace que se establece entre los componentes de un fosfolípido (consulte su libro).

Considerando un glicerofosfolípido, entre cada ácido graso y el glicerol se establece un enlace tipo éster carboxílico, previa eliminación de agua entre los grupos COOH y HO. Entre el glicerol y el fosfórico y entre éste y el alcohol aminado considerado (etanolamina), se establecen sendos enlaces tipo fosfoéster.

Nota.- El fosfolípido resultante estaría ionizado si se considera el pH fisiológico.

24.- Aclare el significado de “ion mixto” referido a un fosfolípido (ilustre con un ejemplo).

La formación de iones mixtos o dipolares tiene lugar cuando, además del carácter anfipático (debido a la presencia de una zona hidrofílica y otra hidrofóbica), en la parte polar coexisten la carga eléctrica negativa y la positiva, por estar ionizados los grupos funcionales, constituyendo en tal caso un ion mixto (dipolar) o zwitterion.

Por ejemplo:

25.- ¿Qué son y cómo se originan los lisofosfolípidos?

Los lisofosfolípidos son los compuestos que resultan cuando la molécula de fosfolípido pierde un ácido graso. Se originan por la acción de las fosfolipasas A₁ y A₂:

La fosfolipasa A₁ (PLA₁) genera un lisofosfolípido al liberar el ácido graso unido a la posición 1 del glicerol.

La fosfolipasa A₂ (PLA₂) genera un lisofosfolípido al liberar el ácido graso unido a la posición 2 del glicerol.

Esquemáticamente:

26.- En relación con las fosfolipasas, ¿a qué puede deberse la inflamación que provoca la picadura de las abejas?

Los venenos de las abejas contienen fosfolipasas (A2) que hidrolizan el enlace éster de los fosfolípidos de membrana  liberando ácido araquidónico, un precursor de los diferentes eicosanoides que, a su vez, desencadenan la inflamación.

27.- ¿Cuál es el resultado de la acción de las fosfolipasas C y D (PLC y PLD)? Complete el esquema adjunto.

• La fosfolipasa C (PLC) origina, por un lado, un diacilglicerol y, por otro, la “cabeza” polar.

• La fosfolipasa D (PLD) rompe el enlace entre los dos componentes que forman la “cabeza” polar, originando ácido fosfatídico y dicha “cabeza” sin el fosfato.

• El esquema propuesto quedaría completado así:

28.- Nombre las estructuras moleculares A y B y marque en ellas la parte polar.

A y B son representaciones esquemáticas de glicerofosfolípidos (fosfoglicéridos):

A = fosfatidilcolina (lecitina).

B = fosfatidilserina.

La parte polar está formada por el fosfórico y el compuesto nitrogenado (colina o serina).

29.- Nombre las estructuras moleculares A y B e indique lo que resulta tras la acción de la fosfolipasa C (PLC) y la D (PLD), respectivamente.

• A = fosfatidilglicerol.

Esquemáticamente:

• B = fosfatidilinositol.

Esquemáticamente:

30.- Internet: “EC 3.1.1.4” y “EC 3.1.1.32”. Escriba sus nombres y el resultado de la acción enzimática partiendo de la fosfatidilcolina (sin fórmulas).

• EC 3.1.1.4 corresponde a la enzima fosfolipasa A₂ (PLA₂). Libera el ácido graso de la posición 2 y genera un lisofosfolípido:

• EC 3.1.1.32 corresponde a la enzima fosfolipasa A₁ (PLA₁). Libera el ácido graso de la posición 1 y genera el correspondiente lisofosfolípido:

31.- (Consulte su libro). Escriba la fórmula de una lecitina.

La fórmula de la fosfatidilcolina (fosfatidil colina) se puede presentar así:

32.- Considerando que la figura adjunta corresponde al modelo de bolas de una lecitina, identifique las partes numeradas.

33.- Complete el proceso siguiente considerando la acción de las fosfolipasas A₁ y A₂ (PLA₁ y PLA₂).

El proceso completo sería así:

Lisofosfolípidos resultantes:

• 2-acilglicerol-3-fosfocolina.

• 1-acilglicerol-3-fosfocolina.

34.- (Consulte su libro). Escriba la fórmula de una cefalina.

La fórmula se puede presentar así:

35.- Partiendo del esquema adjunto (cefalina), indique lo que se origina tras la acción de las diversas fosfolipasas.

El resultado de la acción de las fosfolipasas sobre la fosfatidil etanolamina (cefalina) es el siguiente:

• PLA₁. Resulta ácido graso y lisofosfolípido.

• PLA₂. Resulta ácido graso y lisofosfolípido.

• PLC. Resulta diacilglicerol y fosfato de etanolamina.

• PLD. Resulta ácido fosfatídico y etanolamina.

Esquemáticamente:

36.- ¿Qué son y dónde se hallan las cardiolipinas? Haga un esquema (consulte su libro o Internet).

Cada cardiolipina está constituida por dos moléculas de ácido fosfatídico unidas mediante otra de glicerol. La estructura esquemática es:

Las cardiolipinas se hallan en las membranas bacterianas y en la membrana interna mitocondrial. El nombre se debe a que son muy abundantes en el músculo cardiaco.

37.- ¿Qué son terpenos?

Los terpenos o isoprenoides son lípidos insaponificables derivados de la polimerización de una molécula llamada isopreno (2-metil-1, 3-butadieno).

Los terpenos son frecuentes en los aceites esenciales de las plantas.

Como consecuencia de la polimerización pueden resultar cadenas moleculares lineales o cíclicas.

La fórmula molecular del isopreno es: C₅H₈. 

38.- Escriba la molécula de isopreno de varias formas.

Por ejemplo:

39.- Escriba la fórmula del isopreno y su representación  esquemática, numerando las posiciones de los carbonos en la cadena principal. Voltee o gire dicho esquema.

• En la representación esquemática se omiten los átomos de C y de H, quedando sugeridas las posiciones.

• Diversas presentaciones del esquema:

40.- ¿Cómo se clasifican los terpenos? Cite ejemplos.

Según el número de isoprenos constituyentes se distinguen los siguientes tipos:

• Monoterpenos. Formados por dos isoprenos. Ejemplos: mentol, limoneno, geraniol.

• Sesquiterpenos. Formados por tres isoprenos. Por ejemplo, el  farnesol, precursor del escualeno.

• Diterpenos. Formados por cuatro isoprenos. Ejemplos: el fitol (componente de la clorofila) y las vitaminas A, E y K.

• Triterpenos. Formados por seis isoprenos. El más importante es el escualeno, precursor  del colesterol.

• Tetraterpenos. Formados por ocho isoprenos. Ejemplos: carotenos, licopenos y xantofilas (pigmentos fotosintéticos de los vegetales).

El β-caroteno está considerado como provitamina A ya que su rotura en el tubo digestivo produce dos moléculas de dicha vitamina.

• Politerpenos. Formados por la polimerización de numerosos isoprenos.  Ejemplo: el caucho, polímero integrado por miles de moléculas de isopreno dispuestas linealmente.

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