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• Valentina Cifuentes Montt

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• Biofísica

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1. Represente la estructura de los siguientes lípidos: a) 1-palmitoil, 2-oleil-fosfatidil colina

b) Glucosil-ceramida

c) 1-oleil-2-estearoil-3-palmitoil-glicerol

d) 1-estaroil-2-linoleil-fosfatidil-etanolamina

e) Galactocerebrósido

f) Esfingomielina

g) Cardiolipina

h) Lactosil-ceramida

i) Trioleina

2. Indique cuáles de los ácidos grasos representados pertenecen a las series metabólicas ω3 (Omega 3); ω6 (omega 6) y ω9 (omega 9) Existen dos ácidos grasos poliinsaturados indispensables que el organismo no puede sintetizar, el ácido linoleico (AL) y el ácido alfa linolénico (ALN), que deben obtenerse de la dieta y se les conoce como ácidos grasos indispensables (AGIs). Estos ácidos grasos pertenecen a la familia n–6 o n–3, también conocidos como ω– 6 u ω–3, respectivamente. Estas dos familias se diferencian por la posición del primer doble enlace, contando a partir del extremo metilo de la molécula del ácido graso. La indispensabilidad es debido a que los mamíferos carecen de las enzimas necesarias para insertar dobles enlaces en los átomos de carbono que están más allá del carbono 9 a partir del carboxilo terminal. En humanos, para producir las series de ácidos grasos ω−3 y ω−6, los ácidos linoleico y α-linolénico son metabolizados por un mismo sistema enzimático microsomal que va alternando los procesos de desaturación y elongación para producir nuevos ácidos grasos poliinsaturados de cadena más larga. 3. Respecto al 1-palmitoil, 2-oleil fosfatidil serina: a) Indicar qué tipo de lípido es y cuál es su función. Es un fosfolípido, la principal función de estos es estructural, siendo parte de la bicapa lipídica en la membrana plasmática de las células b) Escribir su estructura [palmítico = 16:0; oleico = 18:1(Δ 9)] ¿Cuáles son las regiones estructurales importantes para su función? Razónalo.

Cabeza hidrofóbica

Cabeza hidrofílica

Presenta una región hidrofílica y otra hidrofóbica. La cabeza hidrofílica, que “ama el agua”, contiene un grupo fosfato cargado negativamente. En una membrana bicapa la cabeza se dirige hacia afuera y está en contacto líquido con el medio acuoso de adentro y de fuera de la célula. Debido a que el agua es una molécula polar, fácilmente forma interacciones electrostáticas con la cabeza hidrofílica. La parte hidrofóbica, que “odia el agua”, consta de dos colas de ácidos grasos no polares. Las colas pueden interactuar fácilmente con otras moléculas no polares, pero interactúan poco con el agua. Debido a esto, es energéticamente más favorable que estas colas se oculten en el interior de la membrana, donde están protegidas del agua circundante. La bicapa formada por estas interacciones es una buena barrera entre el interior y el exterior de la célula, porque el agua y otras sustancias polares o cargadas no pueden cruzar fácilmente el interior hidrofóbico de la membrana. 4. Respecto al 1 - esteroil - 2,3 - dipalmitoil glicerol Responder a las mismas cuestiones (esteárico 18:0) a) Indicar qué tipo de lípido es y cuál es su función Es un triaglicerol, su principal función es de almacenamiento de energía, transporte de ácidos grasos y de aislamiento. b) Escribir su estructura, ¿Cuáles son las regiones estructurales importantes para su función? Razónalo.

Su función va depender de la presencia o no de dobles enlaces en su estructura, clasificándolos en ácidos grasos saturados (animales) e insaturados (vegetales). Para este tipo de lípidos su composición es de ácidos grasos saturados.

5. Hacer un esquema que represente la estructura del colesterol, y los grupos funcionales más importantes. ¿Qué vitaminas derivan del núcleo del esterol? ¿En qué se diferencian de él?

Los esteroles son esteroides con 27 a 29 átomos de carbono. Su estructura química deriva del ciclopentanoperhidrofenantreno o esterano, una molécula de 17 carbonos formada por tres anillos hexagonales y uno pentagonal. En los esteroles, se añade una cadena lateral de 8 o más átomos de carbono en el carbono 17 y un grupo alcohol o hidroxilo (-OH) en el carbono 3. Estas sustancias se encuentran en abundancia en los organismos vivos, sobre todo en animales y en algunas algas rojas. En los animales superiores (Incluido el hombre) se encuentra principalmente el colesterol, el cual es un constituyente importante de membranas y precursor de sustancias fisiológicamente importantes (Hormonas, Ácidos biliares, Vitamina D). En los hongos y levaduras se encuentra principalmente el Ergosterol, del cual deriva la vitamina D2. La diferencia entre la vitamina D con el colesterol, está en su estructura química. Vitamina D dD

6. Definir los siguientes términos: a. lípido Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría biomoléculas), que están constituidas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida por oxígeno. También pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Debido a su estructura, son moléculas hidrófobas (insolubles en agua), pero son solubles en disolventes orgánicos no polares como la bencina, el benceno y el cloroformo lo que permite su extracción mediante este tipo de disolventes. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (como los triglicéridos), estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y reguladora (como las hormonas esteroides). b. regulador autocrino Los eicosanoides son un grupo diverso de moléculas, similares a las hormonas, demasiado potentes producidas en la mayoría de los tejidos de los mamíferos. Entre ellas se incluyen las prostaglandinas, los tromboxanos y los leucotrienos. Juntos, los eicosanoides median una amplia variedad de procesos fisiológicos, incluidos la contracción de los músculos lisos, la inflamación, la percepción del dolor y la regulación del flujo sanguíneo. También intervienen en varias enfermedades, como el infarto miocárdico y la artritis reumatoide. Debido a que en general son activos en la célula en que se producen, los eicosanoides se consideran reguladores autocrinos en lugar de hormonas. c. compuesto anfipático Compuesto que cuenta con un extremo soluble en agua, conocido como hidrofílico, enlazado mediante una cadena de hidrocarbono con otro extremo insoluble en agua, es decir hidrofóbico. La curiosidad de las moléculas anfifílicas es que son los suficientemente largas como para que cada uno de los extremos manifieste sus propias características de solubilidad. d. bicapa lipídica Una bicapa lipídica es una membrana delgada hecha de dos capas de lípidos moléculas. Estas membranas son láminas planas que forman una barrera continua y delimitan a las células. La membrana celular de todos los organismos vivos y muchos virus está compuesta de una bicapa lipídica, como son las membranas que rodean el núcleo de la célula y otras estructuras subcelulares. La bicapa lipídica es la barrera que mantiene a iones, proteínas y otras moléculas compartimentadas y les impide la libre difusión. Las bicapas lipídicas son ideales para este papel porque, aunque son sólo de unos pocos mm de espesor, son impermeables a la mayoría de las moléculas solubles en agua (hidrófilomoléculas). e. terpeno Los terpenos son un grupo enorme de moléculas, perteneciente a los isoprenoides, que se encuentran en gran medida en los aceites esenciales de las plantas.

Los terpenos se clasifican según el número de residuos de isopreno que contienen. f. acuaporína Las acuaporinas son proteínas intrínsecas de membrana que funcionan como canales para el pasaje de agua. Hasta el presente han sido identificadas diez acuaporinas en tejidos de mamíferos (denominadas AQPO-9). Casi todas las membranas plasmáticas de las células animales son, al menos, moderadamente permeables al agua y pueden mantener un equilibrio osmótico en condiciones externas estables. Pero el valor de la permeabilidad osmótica de muchos tipos celulares excede ampliamente el que puede ser atribuido a la bicapa lipídica. Este hecho se atribuye, generalmente, a la expresión de acuaporinas en el tejido. Estructuralmente las acuaporinas son proteínas de tamaño pequeño (N30kDa). Contienen seis dominios transmembrana con los sitios carboxilo y amino terminal de orientación citoplasmática. 7. Indicar la función principal de las siguientes clases de lípidos: a. fosfolípidos Los fosfolípidos desempeñan múltiples funciones en los seres vivos. Son los primeros y más importantes componentes estructurales de las membranas. Además, cuantiosos fosfolípidos son agentes emulsionantes y agentes superficiales activos. Los fosfolípidos son muy adecuados para estas funciones debido a que, al ser sales de ácidos grasos, son moléculas anfipáticas. El dominio hidrófobo está formado en gran parte por las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos; el dominio hidrófilo, que se denomina grupo de cabeza polar, contiene fosfato y otros grupos cargados o polares. b. esfingolípidos Los esfingolípidos son componentes importantes de las membranas animales y de las vegetales. Todas las moléculas de esfingolípidos contienen un aminoalcohol de cadena larga. En los animales, este alcohol es principalmente la esfingosina. La fitoesfingosina se encuentra en los esfingolípidos de los vegetales. El núcleo de cada clase de esfingolípido es una ceramida, un derivado amida de ácido graso de la esfingosina. Las ceramidas también son precursoras de los glucolípidos. La función de los glucolípidos no es aún clara. Determinadas moléculas de glucolípido pueden unir toxinas bacterianas, así como células bacterianas, a las membranas celulares animales. c. aceites Los aceites constituyen una reserva de energía importante para las frutas y para las semillas. Debido a que estas moléculas contienen cantidades relativamente grandes de ácidos grasos insaturados.

d. grasas La primera función de las grasas es que son la principal forma de almacenamiento y transporte de los ácidos grasos. Una segunda función importante es la de proporcionar aislamiento en bajas temperaturas. e. esteroides El colesterol, una molécula importante de los animales, es un ejemplo de un esteroide. Además de ser un componente esencial de las membranas de las células animales, el colesterol es precursor de la biosíntesis de todas las hormonas esteroideas, de la vitamina D y de las sales biliares. f. carotenoides Los carotenoides, son un grupo perteneciente a los terpenos, donde su función principal es darle la pigmentación de color naranja que se encuentran en la mayoría de las plantas. Son los únicos tetrapertenos. 8. Las esfingomielinas son moléculas anfipáticas. Dibujar la estructura de una esfingomielina. Identificar las regiones que son hidrofílicas y las que son hidrofóbicas.

Región hidrofílica Región hidrofóbica

9. Indicar factores que influyen sobre la fluidez de las membranas. El termino fluidez describe la resistencia de los componentes de la membrana al movimiento. El movimiento lateral rápido de las moléculas lipídicas es al parecer causal del funcionamiento adecuado de muchas de las proteínas de la membrana. La fluidez de una membrana la determina en gran medida el porcentaje de ácidos grasos insaturados de sus moléculas de fosfolípidos y su composición y distribución de colesterol. El colesterol da estabilidad a la membrana debido a su sistema de anillos rígido y a su capacidad de establecer interacciones de van der Waals con cadenas de hidrocarburos contiguas. Sin embargo, la fluidez sigue siendo alta

debido a su penetración incompleta en la membrana y a la cola de hidrocarburos flexible. 10. Explicar la diferencia entre la facilidad del movimiento lateral de los fosfolípidos y la dificultad del movimiento de cambio de localización de los mismos de una capa a otra en la bicapa lipídica. Las bicapas lipídicas son fluidos bidimensionales en los que las moléculas de lípidos pueden intercambiar con facilidad su lugar con moléculas vecinas de la bicapa está sumamente restringido, debido a la dificultad que posee la cabeza polar para atravesar el medio hidrofóbico de la matriz de la membrana. De allí que no sea un movimiento que ocurra de manera espontánea sino que está mediado por enzimas denominadas flipasas. Tanto los movimientos de difusión lateral como el de rotación se llevan a cabo sobre la misma hemimembrana de la bicapa lipídica. 11. ¿De qué ácido graso proceden la mayoría de los eicosanoides? Nombrar tres tipos diferentes de eicosanoides. Los eicosanoides se derivan del ácido araquidónico o del EPA. Su producción comienza después de que alguno de estos dos últimos es liberado de moléculas fosfolipídicas de la membrana por medio de la enzima fosfolipasa A2. 1. las prostaglandinas 2. Los tromboxanos 3. Los leucotrienos 12. La vitamina E es: a. un ácido graso b. un tocoferol c. una quinona d. una prostaglandina 13. ¿Cuál de las siguientes funciones no corresponde a los triacilgliceroles? Explique a. almacenamiento de energía b. aislamiento c. estructura de la membrana La membrana plasmática no solo define los límites de la célula, sino que también le permite interactuar con su ambiente de forma controlada. Las células deben excluir, absorber y excretar varias sustancias, todas en cantidades específicas. También deben ser capaces de comunicarse con otras células, identificándose y compartiendo información entre ellas.

Para realizar estas funciones, la membrana plasmática necesita lípidos, los cuales crean una barrera semipermeable entre la célula y su entorno, proteínas y carbohidratos. Los lípidos aptos para esta tarea son los fosfolípidos, debido a que son anfipáticos, tienen una parte polar y otra no polar. Los tracilgliceroles no cumplen con esto debido a que no presentan carga. 14. ¿De cuál de las siguientes propiedades de las membranas biológicas no son directamente responsables los lípidos? Explique a. permeabilidad selectiva b. capacidad de repararse c. fluidez d. transporte activo de iones La membrana plasmática celular regula la entrada de las moléculas de nutrientes y la salida de los productos de desecho. Además, controla las concentraciones iónicas intracelulares. Debido a que las bicapas lipídicas son en general impenetrables por los iones y por las sustancias polares, en las membranas celulares deben estar insertados componentes específicos de transporte. Los mecanismos de transporte biológico se clasifican según sus requerimientos energéticos. En el transporte pasivo no hay un aporte directo de energía. Por el contrario, el transporte activo requiere energía para transportar las moléculas en contra de un gradiente de concentración.

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