miércoles, 27 de marzo de 2013




SINTESIS DE LOS LIPIDOS

Podemos entender que los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas principalmente por, Carbono e Hidrogeno y generalmente Oxigeno. Son sustancias heterogéneas que tienen en común varias características como el ser insolubles en agua, son solubles en disolventes orgánicos como el éter, benceno, etc. Están presentes en el tejido de los animales y las plantas. Las grasas o lípidos en el organismo humano sirven como depósitos de energía, como protección de los órganos, aislamiento del frío, transporte de las vitaminas liposolubles disueltas en las grasas y para aportar ácidos grasos esenciales. El cuerpo humano necesita de las grasas para poder realizar la síntesis de ciertas hormonas como la testosterona.
Es por ello que estaremos estudiando en este trabajo la síntesis, metabolismo, anabolismo y catabolismo de los lípidos, los tejidos adiposos.
CONTENIDO
SÍNTESIS DE LOS LIPIDOS
Uno podría predecir que la vía de síntesis de ácidos grasos seria el reverso de su vía de oxidación. Sin embargo, esto no permitiría una regulación distinta para estas dos vías aun cuando estas vías están separadas en distintos compartimientos intracelulares.
La vía de síntesis de los ácidos grasos ocurre en el citoplasma, mientras que su oxidación sucede en la mitocondria. La otra diferencia importante es el uso de co-factores nucleótidos. La oxidación de las grasas incluye la reducción del FAD+ y NAD+. La síntesis de las grasas involucra la oxidación de NADPH. Sin embargo, la química esencial de los dos procesos son el reverso uno del otro. Tanto la oxidación como la síntesis de la grasa utiliza un intermediario activado de dos carbonos, acetil. CoA. Sin embargo, la acetil.Coa en la síntesis de la grasa esta temporalmente unida al complejo enzimático como malonil-CoA.
La síntesis de la malonil-CoA es el primer paso de cometimiento para la síntesis de ácidos grasos y la enzima que cataliza esta reacción, la acetil.Coa carboxilasa (ACC), es el sitio más importante de la regulación de la síntesis de ácidos grasos. Como otras enzimas que transfieren CO2 a sustratos, la ACC requiere como co-factor a la biotina.
La tasa de síntesis de ácidos grasos se controla por el equilibrio entre la ACC monoméricas y la ACC polimérica. La actividad de la ACC requiere polimerización. Este cambio conformacional es incrementado por el citrato e inhibido por los ácidos grasos de cadena larga. La ACC también es regulada por fosforilación (ver después).
Los grupos acetil que son productos de la oxidación de los ácidos grasos están unidos a la CoASH. Como se recordara, la CoA tiene un grupo fosfopantoténico unido al AMP. El transportador de grupos acetil (y grupos acilo para alargamiento) durante la síntesis de ácidos grasos es también un grupo prostético fosfopantoténico, sin embargo, está unido a un hidroxilo de serina en el complejo enzimático de síntesis. La porción transportadora del complejo de síntesis se llama proteína transportadora de acilos, ACP. Esto es de alguna forma una mala denominación en la síntesis de ácidos grasos en eucariotes debido a que la porción ACP del complejo enzimático es simplemente uno de muchos dominios en un solo polipéptido. La acetil.CoA y la malonil-CoA son transferidas a la ACP por acción de la transacilasa acetil.CoA y la transacilasa malonil-CoA, respectivamente. La unión de estos átomos de carbono a la ACP permite que estos entren al ciclo de la síntesis de ácidos grasos.
La síntesis de ácidos grasos a partir de la acetil.CoA y de la malonil-CoA se hace por acción de la sintasa de ácidos grasos, FAS. La enzima activa es un dímero de subunidades idénticas.
Todas las reacciones de la síntesis de ácidos grasos se llevan a cabo por las múltiples actividades enzimáticas de la FAS. De forma similar a la oxidación de ácidos grasos, la síntesis de ácidos grasos comprende 4 actividades enzimáticas. Estas incluyen, β-ceto-ACP sintasa, β-ceto-ACP reductasa, 3-OH acil-ACP dehidratasa y enoil-CoA reductasa. Las dos reacciones de reducción requieren la oxidación de NADPH a NADP+.
EL ANABOLISMO
El anabolismo es la fase del metabolismo en la que a partir de unos pocos precursores sencillos y relativamente oxidados se obtienen moléculas orgánicas cada vez más complejas y reducidas.
Podemos distinguir tres tipos de anabolismo:
1.-ANABOLISMO AUTÓTROFO: FOTOSÍNTESIS.
La fotosíntesis es un proceso que llevan a cabo las células fotolitótrofas en el que, utilizando la energía luminosa capturada por ciertos pigmentos, se sintetiza materia orgánica a partir de materia inorgánica. Su ecuación global puede escribirse como sigue: El CO2 puede sustituirse en esta ecuación por sales minerales como nitratos o sulfatos, que también se incorporan a la materia orgánica por este procedimiento.
CO2 + H2O + LUZ → MATERIA ORGÁNICA + O2
Puede apreciarse que la ecuación presenta un gran parecido con la de la respiración celular. Veremos que no se trata de una simple coincidencia. La fotosíntesis tiene lugar principalmente en los cloroplastos, siendo la principal función que desempeña este orgánulo en las células de las plantas verdes y de las algas. Sin embargo, algunas células procariotas (como ciertas bacterias y las algas cianofíceas) también realizan la fotosíntesis a pesar de no poseer estos orgánulos, ya que poseen pigmentos fotosintéticos asociados a sus respectivas membranas plasmáticas. Las reacciones de la fotosíntesis pueden agruparse en dos grandes bloques: la fase luminosa, en la que la energía de la luz capturada por los pigmentos fotosintéticos se transforma en energía química del ATP y NADPH, y la fase oscura, en la que la energía acumulada en estos dos compuestos es utilizada para transformar el dióxido de carbono y las sales minerales en materia orgánica. Vamos a considerar en primer lugar la naturaleza y localización de los pigmentos encargados de capturar la energía luminosa, y a continuación analizaremos en detalle las dos fases de la fotosíntesis.
2.-ANABOLISMO AUTÓTROFO: QUIMIOSÍNTESIS.
La quimiosíntesis es un proceso que llevan a cabo las células quimiolitótrofas, las cuales son capaces de utilizar la energía liberada en la oxidación de moléculas inorgánicas sencillas para fijar la materia inorgánica en forma de materia orgánica. Sólo un reducido número de bacterias, entre las que destacan las bacterias del suelo que oxidan el amoníaco a nitritos y estos a nitratos, pueden llevar a cabo este proceso.
La quimiosíntesis, de manera análoga a la fotosíntesis consta de dos fases:
a) En la primera fase, análoga a la fase luminosa de la fotosíntesis, se obtiene energía química en forma de ATP y coenzimas reducidos a partir de la oxidación de compuestos inorgánicos sencillos tales como amoníaco, nitritos, azufre y sus derivados, hierro y otros. Cada grupo de organismos quimiosintéticos está especializado en la obtención de energía a partir de un determinado tipo de compuestos inorgánicos.
b) En la segunda, el ATP y coenzimas reducidos obtenidos en la fase anterior son utilizados para reducir compuestos inorgánicos transformándolos en compuestos orgánicos. Esta segunda fase es muy similar, tanto para el carbono como para el nitrógeno, a la fase oscura de la fotosíntesis.
3.- ANABOLISMO HETERÓTROFO.
Las rutas del anabolismo heterótrofo son comunes para todas las células. En ellas se sintetizan macromoléculas fuertemente reducidas a partir de moléculas orgánicas relativamente oxidadas.
Las células autótrofas obtienen estas moléculas precursoras fabricándolas en el anabolismo autótrofo, mientras que las células heterótrofas las obtienen a partir del catabolismo de distintos tipos de biomoléculas ingeridos en el alimento.
El anabolismo heterótrofo es un proceso endergónico y como tal consume energía química que es aportada por el ATP y coenzimas reducidos. La mayoría de las reacciones del anabolismo heterótrofo tienen lugar en el hialoplasma de la célula; algunas finalizan en el retículo endoplasmático o en el aparato de Golgi. Muchas rutas del anabolismo heterótrofo recorren en parte el camino inverso de las correspondientes rutas catabólicas aprovechando aquellas reacciones que son claramente reversibles. Las reacciones irreversibles se evitan dando "rodeos metabólicos".
A continuación haremos un breve resumen de las principales rutas del anabolismo heterótrofo:
a) Anabolismo de glúcidos.- Se realiza en dos fases sucesivas: la síntesis de la glucosa y la síntesis de polisacáridos. La síntesis de la glucosa se realiza a partir del ácido pirúvico en una ruta denominada gluconeogénesis. Esta ruta recorre en gran parte el camino de la glucolisis en sentido ascendente. Cuando en este camino se encuentra una reacción irreversible se evita mediante una secuencia alternativa que consta de varias reacciones. En las células autótrofas los fosfatos de triosa obtenidos en el ciclo de Calvin se incorporan a la gluconeogénesis, de la cual son intermediarios, sirviendo así de nexo entre el anabolismo autótrofo y el heterótrofo. La síntesis de polisacáridos se lleva a cabo a partir de glucosa fosforilada en un proceso enzimático que consume energía del UTP o del ATP.
b) Anabolismo de lípidos.- La síntesis de triacilglicéridos requiere glicerina y ácidos grasos. La glicerina, en forma de glicerolfosfato, se obtiene por reducción de la dihidroxiacetona, o bien se recicla la que procede de la hidrólisis de otros lípidos. Los ácidos grasos se sintetizan a partir de acetil-CoA en un proceso catalizado por varios enzimas que forman el complejo de la ácido graso sintetasa. La síntesis de ácidos grasos requiere gran cantidad de poder reductor, que es aportado por el NADPH.
c) Anabolismo de proteínas.- La síntesis de aminoácidos se realiza mediante reacciones de transaminación, inversas a las que tienen lugar en la degradación de los mismos, en las que el grupo amino del ácido glutámico es transferido a diversos esqueletos carbonados presentes en la célula, los cuales proceden del ciclo de Krebs o de otras rutas afines. El ensamblaje de los aminoácidos para formar proteína se lleva a cabo en los ribosomas siguiendo las instrucciones cifradas en la secuencia de nucleótidos del DNA.
d) Anabolismo de ácidos nucleicos.- Aunque los nucleótidos, o sus componentes moleculares, que proceden de la hidrólisis de unos ácidos nucleicos generalmente se reciclan para sintetizar otros, a veces puede ser necesario sintetizarlos "ex novo". La ribosa y la desoxirribosa se obtienen en la ruta de las pentosas. El ácido fosfórico es un componente habitual de las células. Las bases nitrogenadas se sintetizan mediante complejas secuencias de reacciones que parten de los esqueletos de diversos aminoácidos.
CATABOLISMO DE LOS LÍPIDOS.
Los lípidos son un grupo de sustancias celulares muy variadas
Los hay estructurales como el colesterol, los fosfolípidos, muchos terpenos, los céridos...
Mensajeros intercelulares como los esteroides, prostaglandinas...
Los hay de reserva energética como los triacilglicéridos
Cada tipo de lípido tiene su via degradativa.
Los de los terpenos y esteroides es muy diferente de la de los ácidos grasos
De todas las rutas catabólicas vamos a estudiar la de los triacilglicéridos por ser los que más se movilizan en células y organismos pluricelulares al ser moléculas de reserva energética
- La gran mayoría son TAG.- La lipólisis empieza a partir de la rotura de los enlaces de los TAG.- Como reserva de energía aporta aproximadamente el doble de energía que la glucosa.- Es una manera de tener una reserva de un sustrato muy energético en relativamente pocoespacio.- La degradación tiene lugar en las mitocondrias, pero viene determinada por otros sustratos.- El cerebro, en caso de necesidad puede usar los cuerpos cetónicos, que son en realidadderivados de los AG.
Comiendo
En ayuno
En ayuno en el intestino no
hay aporte, por lo que el flujo
comenzará en el T.A.
- La reesterificación, la cetogénesis, y la esteroidogénesis se han de realizar en tejidosespecializados. La cetogénesis es exclusivamente hepática.
Etapas del catabolismo de los lípidos
- Lipólisis: degradación de los TAG generando 3AG y glicerol.
- Se trata de un proceso secuencial
TAG -> AG + 1,2 DAG ; TAG – lipasa
1,2 DAG -> AG + 2 MAG ; DAG – lipasa
2 MAG -> AG + Glicerol ; MAG – lipasa
TAG -> 3 AG + Glicerol
- La TAG lipasa provoca toda la reacción, y es un ejemplo de la regulación en cascada ya quese trata de un enzima muy regulado.
- No se puede producir la reesterificación ya que el glicerol y la G3P se están usando para laGNG.
- El transporte de AG implica:
- Transporte entre órganos
- Transporte intermembrana
- Transporte intracelular
-El transporte interórganos viene facilitado por la unión del AG con la albúmina.
- El transporte a través de la matriz o de la membrana viene facilitado por transportadores como las FABP, que les permiten la entrada.
- El transporte intracelular viene facilitado por moléculas de FABP de menor peso molecular que las anteriores, ya que permiten el transporte, igual que lo hacía la albúmina en la sangre. Estas proteínas las llevarán hasta la membrana mitocondrial, donde serán introducidas gracias al transporte CAT, o transporte de Acil carnitina.
- La membrana es impermeable al Acil CoA, pero permite el paso de Acil Carnitina, translocándola con carnitina.
- En el interior la Acil Carnitina reacciona a Carnitina y Acil CoA.
- Encontraremos diversos tipos de sintetasas, dependiendo del AG sobre el que se vaya a actuar.
- En caso de ser un ácido graso de cadena corta, podrá atravesar todas las membranas, y será finalmente activado por otra sintetiza ya en el interior de la mitocondria.
- El proceso de la β - oxidación recibe ese nombre, porque se producen roturas de enlace a nivel α - β
.- Se conocen α y ω oxidaciones
METABOLISMO DE LOS LÍPIDOS
• Al igual que en el metabolismo de los carbohidratos, el metabolismo de lípidos consiste en:
– Digestión
– Transporte
– Almacenamiento
– Degradación
– Biosíntesis
Digestión de lipidos
• Los lípidos más abundantes en los alimentos son los aceites y las grasas. Ambos son triacilgliceroles (triglicéridos).
• Los otros componentes más abundantes son fosfolípidos.
• Los lípidos de la dieta deben ser degradados en el intestino a ácidos grasos para su absorción por el epitelio intestinal.
• La digestión de los lípidos ocurre en las interfases lípidoagua.
• En el lumen intestinal son incorporados en micelas formadas con la ayuda de las sales biliares.
• El enlace éster de los triacilgliceroles y fosfolípidos en las micelas está orientado hacia el exterior, permitiendo su hidrólisis por lipasas solubles secretadas por el páncreas (lipasa y fosfolipasa A2).
• Las lipasa pancreática digiere los triacilgliceroles en ácidos grasos y monoacilglicerol, hidrolizando los enlaces ésteres.
•Su mecanismo catalítico es parecido al de las proteasas de serina.
Sales biliares
• Son moléculas anfipáticas sintetizadas en el hígado a partir de colesterol y secretadas por la vesícula biliar.
• Facilitan la digestión de las grasas en el intestino.
Absorción y transporte de lípidos
• Las micelas que contienen a los productos de la digestión son absorbidas por las células de la mucosa intestinal a través de la membrana plasmática.
• En estas células de la mucosa intestinal se resintetizan los triacilgliceroles.
• Para su transporte, los triacilgliceroles se empacan en partículas de lipoproteínas llamadas quilomicrones que se liberan al sistema linfático, desde donde pasan a la sangre.
• Los quilomicrones contienen fundamentalmente un tipo de proteína: la apolipoproteína B-48.
• Los quilomicrones también funcionan en el transporte del colesterol y de las vitaminas liposolubles (A, D, E y K) ingeridos en la dieta.
Transporte de lípidos
• Los triacilgliceroles sintetizados en el hígado se transportan por la sangre en otro tipo de lipoproteínas llamadas lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL)
• Los ácidos grasos se transportan en complejo con la albúmina sérica, que es la proteína má abundante del plasma sanguíneo.
• Las sales de Na + o K+ de los ácidos grasos son jabones, por lo que si exceden una cierta concentración en forma libre son muy tóxicos.
• Los lípidos también se transportan a través de la sangre como cuerpos cetónicos, que son moléculas producto del catabolismo de los ácidos grasos y que se usan como fuente de energía en los tejidos periféricos bajo determinadas condiciones.
Almacenamiento de lípidos
• Los quilomicrones y las VLDL se unen a las lipoproteín lipasas de la membrana plasmática de las células de músculo y tejido adiposo, fundamentalmente.
• De nuevo, los triacilgliceroles se degradan por una lipoproteín lipasa a ácidos grasos y monoacilglicerol para ser incorporados a las células. El glicerol se transporta al hígado o al riñón.
• En las células de músculo y tejido adiposo se resintetizan los triacilgliceroles y se almacenan.
• La composición de la grasa almacenada, es decir su proporción relativa en mono, di o triacilgliceroles y el tipo de ácido graso que contienen, depende del organismo.
• La transformación de las grasas de la dieta en las grasas características de cada organismo la realiza el hígado.
Degradación de lípidos
• Se llama movilización al proceso de liberación de los ácidos grasos de la grasa almacenada cuando se necesita degradarla para producir ATP.
• La movilización de los ácidos grasos está regulada por una cascada controlada por hormonas (adrenalina y glucagón), semejante a la que regula el metabolismo de carbohidratos.
• Los triacilgliceroles se hidrolizan a glicerol y ácidos grasos por una triacilglicerol lipasa sensible a hormonas.
• Una vez que se liberan los ácidos grasos en el tejido adiposo, difunden a través de la membrana celular y se transportan al hígado unidos a la albúmina.
Hígado graso
• Una excesiva movilización de los ácidos grasos puede llevar a la formación de un hígado graso, que contienen una gran proporción de tejido graso no funcional.
• El hígado graso también puede resultar de la exposición a químicos que destruyen las células hepáticas, las cuales son reemplazadas por tejido graso.
• Una deficiencia de colina y metionina puede también producir hígado graso, porque se produce una deficiencia en la síntesis de fosfolípidos y por tanto de lipoproteínas, afectándose así el transporte de los lípidos desde el hígado.
Degradación y síntesis de ácidos grasos
• La degradación y la síntesis de los ácidos grasos son
procesos sencillos esencialmente uno el reverso del otro.
• Los cuatro pasos que son opuestos en la degradación y en la síntesis son:
– Oxidación (reducción)
– Hidratación (deshidratación)
– Oxidación (reducción)
– Ruptura de enlace (condensación)
• Se parte siempre de grupos acilo activados, por lo que ambos procesos comienzan con reacciones de activación.
EL TEJIDO ADIPOSO
El Tejido adiposo desempeña la función de reserva energética y sirve también de aislante térmico y amortiguador mecánico Está constituido por adipocitos , células redondas y fijas que contienen en su interior una gota de grasa que derivan del firoplasto. Este tejido forma el panículo adiposo de la piel y el tuétano (o médula amarilla) del interior de los huesos. El protoplasto y el núcleo celular quedan reducidos a una pequeña área cerca de la membrana citoplasmática. El resto es ocupado por grandes gotas de grasa que se encuentran en estado semi-líquido.
Tipos de tejidos adiposos
Existen dos tipos de tejidos: Tejido adiposo blanco. Tejido adiposo marrón o pardo
Tejido adiposo blanco (TAB)
Es unilocular su color es dado según la dieta, en los primates amarillo por su alto contenido de carotenos. Cada adipocito contiene una gota central grande de lípido y el citoplasma ha sido reducido aun fino reborde de la célula, el núcleo esta desplazado hacia la zona periférica, es oval con cromatina de grano fina, no contiene nucleolo, posee organelas pocas mitocondrias algo de retículo endoplasmático rugoso y liso y un pequeño complejo de golgi. La gota de lípidos esta limitada por pequeños filamentos, este tejido es muy vascularizado, cada célula esta en contacto por lo menos con un capilar.
1. Gran gota lipídica
2. Núcleo
3. Filamentos que limitan la gota lípidica
4. Capilar
Este tejido esta subdividido por pequeños tabiques de tejido conectivo en pequeños lobulillos no muy definidos, esto es más visible en zonas que la función de este tejido es amortiguar ejemplo los gluteos allí los tabiques de tejido conectivo son gruesos y dividen en camaras la grasa entre la piel y las capas inferiores.
En el ayuno las células adiposas liberan gradualmente los lípidos almacenados y la vacuola central disminuye de tamaño. El tejido adiposo blanco se encuentra distribuido como grasa subcutánea y panículo adiposo en el mesenterio en la zona retroperitoneal. En los niños una capa de grasa uniforme cubre todo el cuerpo, mientras que en los adultos se acumula en algunas zonas y estas son diferentes en el hombre y la mujer constituye uno de los caracteres sexuales secundarios. En la mujer de trata de las mamas, la cadera, nalgas y muslos mientras que en el hombre la nuca, la región lumbosacra y las nalgas.
En ciertas zonas de acumulación de grasa no liberan lípidos durante el ayuno. Así por ejemplo en las grasas acumuladas en los orbitales de los ojos, rodillas, palmas de manos, plantas de pies puesto que la función en estas zonas es de tipo mecánico, de sostén y para amortiguar golpes.
Funciones del tejido adiposo blanco
Es un aislante del frío y del calor. Actúa como una almohadilla y también como un almacén de reservas nutritivas. Este tipo de tejido cumple funciones de rellenado, especialmente en las áreas subcutáneas. También sirve de soporte estructural. Finalmente tiene siempre una función de reserva. La grasa varía, es de diferente consistencia, líquida o sólida.
Tejido adiposo marrón o pardo (TAM)
Uno de los mecanismos para aumentar la temperatura reside en las propias mitocondrias. Estos orgánulos son los centrales energéticos de las células y como tales son las encargadas de proporcionar calor cuando es necesario.
El tejido adiposo marrón (pardo) es el encargado de la termogénesis sin estremecimientos de los recién nacidos (localizado en el cuello y en la espalda), en los animales hinbernantes y en los animales de experimentación inducida por la dieta. El agente encargado en la termogénesis inducida por el frio en la grasa marrón es la proteína desacopladora,“UCP-1”(termogenina), localizada exclusivamente en la membrana interna del tejido adiposo marrón.
La UCP-1 transporta protones hacia el interior a través de la membrana mitocondrial interna y de este modo actúa desacoplando la síntesis de ATP del transporte electrónico.
La termogénesis es el resultado de la activación de nervios simpáticos del cerebro en respuesta ala exposición al frio, con la consecuente liberación de noradrenalina (hormona y neurotransmisor) que se une a los a los receptores β-adrenérgicos de las membranas celulares de las células grasas marrones.
La unión de la noradrenalina a los receptores β-adrenérgicos produce la liberación de cAMP y la activación de la proteína quinasa A, lo que da lugar ala estimulación de la lipólisis (reacción mediante la cual los lípidos del organismo son metabolizados para producir ácidos grasos y glicerol).
La producción de ácidos grasos libres durante la lipólisis activa la UCP-1 para el transporte de protones hacia adentro a través de la membrana.La estimulación crónica inducida por el frío del receptor β-adrenérgico por la noradrenalina da lugar a un incremento de la estimulación del gen UCP-1, ala estimulación de la biogénesis mitocondrial y finalmente hiperplasia (aumento de tamaño) de tejido adiposo marrón iniciando un desacoplamiento del gradiente de protones y la liberación de la energía del gradiente en forma de calor.Recientemente se han descubierto en tejidos que no son el tejido adiposo marrón, otras cuatro proteínas desacopladoras, UCP-2, UCP-3, UCP-4 y UCP-5 con secuencias de aminoácidos similares a UCP-1 pero no se a podido identificar su funcionalidad exacta lo que a aumentado su investigación, se especula un probable papel en la obesidad y la regulación del gasto energético.

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