UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE MEDICINA “AURELIO MELEAN” PROGRAMA DE LICENCIATURA EN NUTRICIÓN Y DIETÉTICA BIOM OLECULAS D E LA VID A LIPIDOS ASIGNATURA: Bioquímica DOCENTE: Dra. Arnéz Camacho Miriam Rosario ESTUDIANTES: Aguilar Crespo Alejandra Mercado Flores Gustavo Mamani Rodriguez Luis Gary Rojas Cossio Iblin Maylin Flores Moya Yamil Rolando Zurita Ledezma Dennis COCHABAMBA-BOLIVIA OCTUBRE 2013 INTRODUCCIÓN El cuerpo humano necesita de muchas cosas para sobrevivir, tanto materiales como sustanciales. Con esto último nos referimos a las comidas, líquidos como el agua fuente de vida; los alimentos nos proporcionan nutrientes y energía esenciales para el diario vivir como carbohidratos, proteínas, vitaminas, minerales y lípidos. ¿QUÉ SON LOS LIPIDOS? Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría biomoleculas) compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el ser hidrófobas (insolubles en agua) y solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. PROPIEDADES QUIMICAS Saponificación: 2 La hidrólisis de los triacilgliceroles puede efectuarse por varios procedimientos, los más comunes utilizan álcalis o enzimas llamadas lipasas. La hidrólisis alcalina recibe el nombre de saponificación, debido a que uno de los productos de hidrólisis es un jabón, de ordinario, de sales de sodio o potasio de los ácidos grasos. Halogenación Los ácidos grasos insaturados, en forma libre o combinada como ésteres en grasas y aceites, reaccionan con los halógenos adicionándose a los dobles enlaces. La reacción de halogenación causa la decoloración de la solución del halógeno. Como el grado de absorción de una grasa o aceite es proporcional al número de dobles enlaces de los ácidos grasos, la cantidad de halógeno que absorbe un lípido puede emplearse como índice del grado de instauración. Hidrogenación Para transformar aceites vegetales en grasas sólidas se ha desarrollado una industria comercial a gran escala. La química de este proceso de conversión es esencialmente idéntica a la reacción de la hidrogenación catalítica de los 3 alquenos. Al proceso de conversión de aceites a grasas por hidrogenación en ocasiones se le llama endurecimiento. Un método consiste en burbujear hidrógeno gaseoso a presión en un tanque de aceite caliente que contiene un catalizador de níquel finamente dispersado. Un ejemplo es la conversión de la trioleína a triestearina. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Carácter anfipático: El ácido graso está formado por un grupo carboxilo y una cadena hidrocarbonada, esta última es la que posee la característica hidrófoba; por lo cual es 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 4 FUNCIÓN ENERGÉTICA: Los lípidos (generalmente en forma de triacilgiceroles) constituyen la reserva energética de uso tardío o diferido del organismo. Su contenido calórico es muy alto (9 Kcal/gramo), y representan una forma compacta y anhidra de almacenamiento de energía. RESERVA DE AGUA: Los lípidos representan una importante reserva de agua. Al poseer un grado de reducción mucho mayor el de los hidratos de carbono, la combustión aerobia de los lípidos produce una gran cantidad de agua (agua metabólica). Así, la combustión de un mol de ácido palmítico puede producir hasta 146 moles de agua (32 por la combustión directa del palmítico, y el resto por la fosforilación oxidativa acoplada a la respiración). PRODUCCIÓN DE CALOR: En algunos animales hay un tejido adiposo especializado que se llama grasa parda o grasa marrón. En este tejido, la combustión de los lípidos está desacoplada de la fosforilación oxidativa, por lo que no se produce ATP, y la mayor parte de la energía derivada de la combustión de los triacilgiceroles se destina a la producción de calor. FUNCIÓN ESTRUCTURAL: El medio biológico es un medio acuoso. Las células, a su vez, están rodeadas por otro medio acuoso. Por lo tanto, para poder delimitar bien el espacio celular, la interface célulamedio debe ser necesariamente hidrofóbico. Esta interface está formada por lípidos de tipo anfipático, que tienen una parte de la molécula de tipo hidrofóbico y otra parte de tipo hidrofílico. FUNCIÓN INFORMATIVA: Los organismos pluricelulares han desarrollado distintos sistemas de comunicación entre sus órganos y tejidos. Así, el sistema endocrino genera señales químicas para la adaptación del organismo a circunstancias medioambientales diversas. Estas señales reciben el nombre de hormonas. FUNCION AMORTIGUADORA: También amortiguan golpes, como la grasa en las rodillas entre la tibia y el fémur para amortiguar el daño provocado por una caída. AISLANTE ELÉCTRICO: Sirven como aislante eléctrico para las neuronas como la lipoproteína “mielina”. SUSTANCIAS ESENCIALES para la producción de hormonas esteroideas (estrógenos); testosterona y la progesterona. CLASIFICACIÓN Los lípidos se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos como los lípidos saponificables, o no lo poseen ó lípidos insaponificables. 5 LOS LÍPIDOS SAPONIFICABLES Los lípidos saponificables agrupan a los derivados por esterificación u otras modificaciones de ácidos grasos, y se sintetizan en los organismos a partir de la aposición sucesiva de unidades de dos átomos de carbono. En este grupo se incluyen: Ácidos grasos saturados: Son lípidos que no presentan dobles enlaces entre sus átomos de carbono. Se encuentran en el reino animal. Ejemplos: ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, acido margárico, ácido esteárico, ácido araquídico y ácido lignogérico. Ácidos Insaturados: Poseen dobles enlaces en su configuración molecular. Se encuentran en el reino vegetal. Por ejemplo: ácido palmitoleico, ácido oleico, ácido elaídico, ácido linoleico, ácido linolénico y ácido araquidónico y ácido nervónico. Fosfolípidos: Se caracterizan por tener un grupo fosfato en su configuración molecular. Glucolípidos: Son lípidos que se encuentran unidos a un glúcido. 6 LOS LÍPIDOS INSAPONIFICABLES Son derivados por aposición varias unidades isoprénicas, y se sintetizan a partir de una unidad básica de 5 átomos de carbono: el isopreno. En este grupo de lípidos se incluyen: Terpenos: Son derivados del hidrocarburo isopreno. Entre ellos se encuentran las vitamina E, A, K y aceites esenciales. Esteroides: Son derivados del hidrocarburo esterano. Dentro de este grupo se encuentran los ácidos biliares, las hormonas sexuales, la vitamina D y el colesterol. Eicosanoides: Son lípidos derivados de ácidos grasos esenciales tipo omega 3 y omega 6. Dentro de este grupo se encuentran las prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos. REQUERIMIENTO DE LIPIDOS La grasa de la dieta proporciona estructura a todas las membranas celulares, forma parte también de la capa aislante alrededor de los nervios, es la base de muchas hormonas, es necesaria para la absorción de vitaminas liposolubles, y es un importante combustible para los músculos. Los gramos estimados de grasa en la dieta son alrededor de 1,2 gramos por kilogramo de peso corporal. Debido a la ingestión de altas cantidades de grasas saturadas asociadas con las enfermedades crónicas, la cantidad recomendada de grasa saturada en la dieta debe ser inferior al 10%. El tejido adiposo almacena la grasa en forma de triglicéridos. Durante el ejercicio, los triglicéridos se descomponen en ácidos grasos que son metabolizados para producir energía para la contracción muscular. Los ácidos grasos son utilizados como fuente de energía en el músculo como en un ensayo largo, cuando el cuerpo está continuamente haciendo ejercicio o una 7 rutina por más de 20 minutos. Una dieta demasiado baja en grasas puede tener consecuencias graves de salud y en última instancia, puede perjudicar el rendimiento físico. FUENTES DE LÍPIDOS SALUDABLES ÁCIDOS GRASOS MONO INSATURADOS Dentro de ellos podemos destacar el ácido oleico que es muy abundante en el aceite de oliva. Además, estos ácidos grasos se encuentran en el aceite de girasol, la carne de cerdo y algunos frutos secos, sobre todo en las almendras. También los podemos ver en el maní, la palta y el aceite de canola. Son beneficiosos en la prevención de las enfermedades cardiovasculares, ya que contribuyen a aumentar en nuestro organismo los niveles de lipoproteínas de alta densidad HDL (o “colesterol bueno“) que se encargan principalmente de retirar el exceso de “colesterol malo” de nuestros tejidos. Se recomienda consumir entre un 10 y un 15 % del aporte calórico total. ÁCIDOS GRASOS POLIINSATURADOS Son conocidos como grasas esenciales y no pueden ser sintetizados por el organismo humano. Podemos distinguir dos tipos de ácidos grasos poliinsaturados: omega 3 y omega 6. ÁCIDOS GRASOS OMEGA 6: Destacamos el ácido linoleico principalmente. Se encuentran en el aceite vegetal de semillas (girasol y cártamo, soja, maíz) Ácidos grasos omega 3: Principalmente el ácido linolénico, presente en los pescados grasos (pescados azules) y los aceites de pescados y marisco, además de en los aceites de semillas y en las verduras de hoja verde. Los ácidos grasos poliinsaturados hacen que disminuyan los niveles de colesterol total y LDL. Se recomienda una ingesta del 2,5 por ciento del aporte calórico total e ingerir de una a tres raciones semanales de pescado azul. METABOLISMO DE LOS LIPIDOS Lípidos son absorbidos en el intestino y se someten a la digestión y el metabolismo antes de que puedan ser utilizadas por el cuerpo. La mayoría de los lípidos dietéticos son las grasas y las moléculas complejas que el cuerpo necesita para romper con el fin de utilizar y obtener energía. DIGESTIÓN DE LÍPIDOS 8 Digestión de las grasas se compone de estas grandes etapas: 1) Absorción 2) Emulsificación de grasas 3) Digestión de las grasas 4) Metabolismo de las grasas 5) Degradación 1. Absorción de lípidos Ácidos grasos de cadena corta (hasta 12 carbonos) son absorbidos directamente. Triglicéridos y grasas en la dieta son insolubles en agua y por lo tanto su absorción es difícil. Para lograr esto, la grasa en la dieta se descompone en partículas pequeñas que aumenta el área expuesta para ataque rápido por las enzimas digestivas. 2. Emulsificación de grasas Grasas en la dieta se someten a la Emulsificación que conduce a la liberación de ácidos grasos. Esto se produce por simple hidrólisis de los enlaces éster de los triglicéridos. Las grasas se descomponen en pequeñas partículas por acción detergente y mezclado mecánico. Se realiza la acción detergente por jugos digestivos, pero sobre todo por las grasas parcialmente digeridas (ácidos grasos jabones y monacylglycerols) y por sales biliares. Las sales biliares como el ácido cólico contienen un lado que es hidrofóbica (repelente al agua) y otro lado de amar o hydrophhillic de agua. Esto les permite disolver en una interface aceite-agua, con la superficie hidrofóbica en contacto con los lípidos para ser absorbido y la superficie hidrofílica en el medio acuoso. Esto se llama la acción detergente y emulsiona las grasas y produce micelas mixtas. Micelas mixtas sirven como vehículos de transporte para menos lípidos solubles en agua de los alimentos y también para el colesterol, vitaminas liposolubles A, D, E y K. 3. Digestión de las grasas Después de la emulsificación las grasas son hidrolizadas o por las enzimas secretadas por el páncreas. La enzima más importante involucrada es la lipasa pancreática. Lipasa pancreática rompe vínculos éster primario, el 1 o los 3 enlaces éster. Esto convierte los triglicéridos 2-monoglicéridos (29 monoacylglycerols). Menos del 10% de triglicéridos siendo unhydrolyzed en el intestino. 4. Metabolismo de las grasas Ácidos grasos de cadena corta entrar directamente en la circulación, pero la mayoría de los ácidos grasos es reesterificados con glicerol en los intestinos de los triglicéridos de forma que entren en la sangre como partículas de lipoproteínas llamadas quilomicrones. Lipasa actúa sobre estos quilomicrones forma los ácidos grasos. Estos pueden ser almacenados como grasa en el tejido adiposo, su utiliza para producir energía en cualquier tejido con mitocondrias utilizando oxígeno y reesterified a los triglicéridos en el hígado y exportados como lipoproteínas llamadas VLDL (lipoproteínas de muy baja densidad). VLDL tiene un resultado similar como quilomicrones y eventualmente se convierte en LDL (lipoproteínas de baja densidad). Insulina simula lipasa. Durante la inanición durante largos períodos de tiempo también puede convertir los ácidos grasos a cuerpos cetónicos en el hígado. Estos cuerpos cetónicos pueden utilizarse como fuente de energía por la mayoría de las células que tienen mitocondrias. 5. Degradación Los ácidos grasos se desglosan por Beta oxidación. Esto ocurre en las mitocondrias o en peroxisomas para generar acetil-CoA. El proceso es el inverso de la síntesis de ácidos grasos: fragmentos de dos emisiones de carbono se quitan del extremo carboxilo del ácido. Esto ocurre después de hidrogenación, hidratación y oxidación para formar un ácido beta-ceto. El acetil-CoA, a continuación, se convierte en ATP, CO2y H2O utilizando el ciclo del ácido cítrico y libera energía de 106 ATP. Ácidos grasos insaturados requieren pasos enzimáticos adicionales para la degradación. ¿LOS EXCESOS O DEFICIENCIAS QUE ALTERACIONES ORIGINA? EXCESO Cuando se consume en exceso, se acumulan en el tejido adiposo y además en la sangre trayendo consigo problemas de colesterol y triglicéridos altos en sangre, representando un alto riesgo para padecer enfermedades del corazón, incrementando las probabilidades de sufrir infartos y ateroesclerosis. Las grasas saturadas son las responsables de estas enfermedades, y son las 10 grasas de origen animal, como el tocino, la manteca, la grasa de la carne, etc. Aunque las grasa insaturadas (aceites vegetales) son mejores para proteger al corazón, no debemos confiarnos ya que al ser expuestas al calor estas se convierten en grasas saturadas. DEFICIT La falta de grasas puede representar un peligro para la vida, el porcentaje de grasa en el cuerpo debe estar siempre dentro de los límites aceptables para no sufrir una descompensación. Las grasas son las responsables de mantener al sistema nervioso en buen estado, transportar hormonas, etc. Incluso el colesterol es un precursor de las hormonas en el cuerpo. OTRAS RESPUESTAS EL EXCESO DE LÍPIDOS ALTERA LA REPOLARIZACIÓN CARDIACA Un estudio italiano, muestra un alargamiento del intervalo Q-T (re polarización cardiaca) tras la infusión de triglicéridos en pacientes sanos, lo que podría explicar una gran parte de las muertes súbitas que se producen en sujetos con exceso de lípidos en la sangre. Un estudio italiano muestra la influencia que ejerce la elevación de los lípidos, en la re polarización cardiaca. La elevación de los lípidos lleva asociado un aumento en la producción de adrenalina, y produce un alargamiento en la re polarización cardiaca, que puede ser causa de muerte súbita y graves arritmias. Las concentraciones elevadas de ácidos grasos están relacionadas con un mayor número de contracciones ventriculares precoces y mayor riesgo de muerte súbita. También están asociados a un estímulo en el sistema nervioso simpático y a una activación de los canales de calcio en miocitos ventriculares. DEFICIT No cubre las necesidades energéticas del individuo en el día sin generar sobresfuerzo del metabolismo del cuerpo. Esto daría paso a un déficit de energía para el trabajo a realizar en el día (perdida de la masa magra). Alteraciones de las funciones: El cuerpo se adapta a todo tipo de situaciones en este caso pasa que para que el cuerpo no pierda energía apaga por así decirlo ciertas funciones en el cuerpo no vitales para mantener las que si son produciendo cambios metabólicos adaptativos. Alteración de composición: Cuando no se consume los lípidos adecuados ni en la calidad necesaria el cuerpo no puede formar tejidos celulares y si los 11 forma son de baja calidad pasa cuando consume grasas saturadas o hidrogenadas, por lo tanto las estructuras vitales están recubiertas por material de baja calidad. 12 INVESTIGACIÓN PRUEBAS DE IDENTIFICACION DE LIPIDOS OBJETIVO GENERAL Que el estudiante sea capaz de identificar la presencia de lípidos en algunos alimentos considerando las propiedades químicas y biológicas que caracterizan a los diferentes tipos de lípidos, aplicando técnicas de reconocimiento, su aprendizaje construido y desarrollando sus habilidades y criterio en el manejo de insumos, materiales y equipos de laboratorio. EXPERIMENTO 1 Coloca una gota de aceite comestible en un portaobjetos y agrega una gota de sudán III, coloca el cubreobjetos y observa en el microscopio glóbulos de grasa teñidos de rojo. Observamos las grasas que existen en el aceite de oliva. EXPERIMENTO 2 Coloca una gota de leche en un portaobjetos y agrega una gota de sudán III, coloca el cubreobjetos y observa en el microscopio glóbulos de grasa teñidos de rojo. Observamos las grasas que se ve en la leche 13 EXPERIMENTO 3 OBJETIVOS Aplicar técnicas adecuadas para identificar a los lípidos según sus propiedades características Aplicar reacciones de reconcomiento especifico de algunos lípidos Realizar pruebas de solubilidad de los ácidos grasos con diferentes sustancias por medio de la preparación de distintas soluciones en tubos de ensayos y una agitación fuerte, observando cada una de las mezclas entre aceite de maíz y agua destilada, HCl, Éter y etanol, respectivamente. Poner en práctica lo aprendido MATERIALES Y MÉTODOS *Proporcionados por el laboratorio Baño maría 21 tubos de ensayo 3 mecheros 3 gradillas 3 vasos precipitado con agua 12ml Hidróxido de sodio al 40% 15ml de alcohol 10ml de cloroforma, éter o benceno 15 gotas de solución de sudan III en frasco cuentagotas 12ml solución de Hidróxido sódico al 20% *Proporcionados por el estudiante: 10ml de aceite vegetal 3bilis de pollo fresco METODOLOGÍA I. Se utilizará La experimentación directa, acompañada de La observación y La deducción. RESULTADOS “LÍPIDOS”. SAPONIFICACIÓN Las grasas reaccionan en caliente con el hidróxido sódico o potásico descomponiéndose en glicerina y ácidos grasos. Éstos se combinan con los iones sodio o potasio del hidróxido para dar jabones. Bueno es una reacción 14 química entre un ácido graso (o un lípido saponificable, portador de residuos de ácidos grasos) y una base o alcalino, en la que se obtiene como principal producto la sal de dicho ácido. Estos compuestos tienen la particularidad de ser anfipáticos, es decir tienen una parte polar y otra apolar (o no polar), con lo cual pueden interactuar con sustancias de propiedades dispares. Por ejemplo, los jabones son sales de ácidos grasos y metales alcalinos que se obtienen mediante este proceso. El método de saponificación en el aspecto industrial consiste en hervir la grasa en grandes calderas, añadiendo lentamente sosa cáustica (NaOH), agitándose continuamente la mezcla hasta que comienza esta a ponerse pastosa. La reacción que tiene lugar es la saponificación y los productos son el jabón y la glicerina: CH3-(CH2)n–COO–CH2+NaOH CH2OH CH3-(CH2)n-COO Na CH3-(CH2)n -COO – CH+ NaOH CHOH CH3-(CH2)n- COO Na CH3-(CH2)n –COO–CH2+NaOH CH2OH I molécula de GRASA + CH3-(CH2)n-COO Na 3 moléculas de ALCALI 3 moléculas de JABON 15 1mólecula de GLICERINA ANEXOS 16 17 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADpido http://recursostic.educacion.es/primaria/ludos/web/pb/al/al05.html http://cb10laura.blogspot.com/2011/05/2-lipidos-propiedades-quimicas.html http://www.ehu.es/biomoleculas/lipidos/lipid2.html https://sites.google.com/a/ps.edu.pe/biologiaps/bioquimica/lipidos/clasificacion-delos-lipidos https://sites.google.com/site/214moleculasorganicas/clasificacion-segun-la-funcion http://nutricioncienciaydanza.blogspot.com/2011/08/requerimiento-de-lipidos.html http://www.fao.org/docrep/field/003/ab492s/ab492s02.htm http://www.med.UNC.edu/Neurology/Files/Documents/Child-TeachingPDF/Overview%20OF%20LIPID%20METABOLISM.pdf http://www.unifr.ch/Biochem/assets/files/Schneiter/Cours/Voet_Pratt/Voet_chap_20 _new.pdf http://NSDL.NISCAIR.res.in/Bitstream/123456789/561/1/Lipids.pdf http://lipidlibrary.AOCS.org/Lipids/whatdo/File.pdf http://www.Chem.UCLA.edu/Harding/Notes/notes_14C_lipids.pdf http://www.Albany.edu/faculty/cs812/bio366/L04_Lipids.pdf http://Science.Marshall.edu/Castella/chm204/chap19.pdf 18