21.10: Ácidos Carboxílicos Bioquímicamente Interesantes
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Los ácidos carboxílicos están muy extendidos en la naturaleza, a menudo combinados con otros grupos funcionales. Los ácidos alquilcarboxílicos simples, compuestos de cuatro a diez átomos de carbono, son líquidos o sólidos de bajo punto de fusión que tienen olores muy desagradables. Los ácidos grasos son componentes importantes de las biomoléculas conocidas como lípidos, especialmente grasas y aceites. Como se muestra en la siguiente tabla, estos ácidos carboxílicos de cadena larga suelen ser referidos por sus nombres comunes, que en la mayoría de los casos reflejan sus fuentes. Una frase mnemotécnica para los ácidos grasos naturales C 10 a C 20 cáprico, láurico, mirístico, palmítico, esteárico y araquídico es: "C urly, L arry & M oe P erform S illy A ntics” (tenga en cuenta que los nombres de los tres chiflados están en orden alfabético).
Curiosamente, las moléculas de la mayoría de los ácidos grasos naturales tienen un número par de átomos de carbono. Los compuestos análogos compuestos por números impares de átomos de carbono son perfectamente estables y se han elaborado sintéticamente. Dado que la naturaleza produce estos ácidos de cadena larga uniendo unidades de acetato, no es sorprendente que los átomos de carbono que componen los productos naturales sean múltiplos de dos. Los dobles enlaces en los compuestos insaturados enumerados a la derecha son todos cis (o Z).
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ÁCIDOS GRASOS |
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Las siguientes fórmulas son ejemplos de otros ácidos carboxílicos naturales. Las estructuras moleculares van de simples a complejas, a menudo incorporan una variedad de otros grupos funcionales, y muchos son quirales.
Aspirina, ácido araquidónico y prostaglandinas
Las prostaglandinas fueron descubiertas por primera vez y aisladas del semen humano en la década de 1930 por Ulf von Euler de Suecia. Pensando que habían venido de la glándula prostática, les llamó prostaglandinas. Desde entonces se ha determinado que existen y se sintetizan en prácticamente todas las células del cuerpo. Las prostaglandinas, son como hormonas en que actúan como mensajeros químicos, pero no se mueven a otros sitios, sino que funcionan justo dentro de las células donde se sintetizan. Las prostaglandinas son ácidos carboxílicos insaturados, consistentes en un esqueleto de 20 carbonos que también contiene un anillo de cinco miembros. Se sintetizan bioquímicamente a partir del ácido graso, el ácido araquidónico. Ver el gráfico de la izquierda. La forma única del ácido araquidónico causada por una serie de dobles enlaces cis ayuda a ponerlo en posición para hacer el anillo de cinco miembros.
Estructura de la prostaglandina E2 (PGE 2)
Las prostaglandinas son ácidos carboxílicos insaturados, consistentes en un esqueleto de 20 carbonos que también contiene un anillo de cinco miembros y se basan en el ácido graso, el ácido araquidónico. Hay una variedad de estructuras uno, dos o tres dobles enlaces. En el anillo de cinco miembros también puede haber dobles enlaces, una cetona o grupos alcohol.
Hay una variedad de efectos fisiológicos asociados con las prostaglandinas, incluyendo:
- Activación de la respuesta inflamatoria, producción de dolor y fiebre. Cuando los tejidos están dañados, los glóbulos blancos se inundan hasta el sitio para tratar de minimizar la destrucción del tejido. Como resultado se producen prostaglandinas.
- Los coágulos de sangre se forman cuando se daña un vaso sanguíneo. Un tipo de prostaglandina llamada tromboxano estimula la constricción y coagulación de las plaquetas. Por el contrario, el PGI2, se produce para tener el efecto contrario en las paredes de los vasos sanguíneos donde no se deben formar coágulos.
- Ciertas prostaglandinas están involucradas en la inducción del trabajo de parto y otros procesos reproductivos. La PGE2 causa contracciones uterinas y se ha utilizado para inducir el parto.
- Las prostaglandinas están involucradas en varios otros órganos como el tracto gastrointestinal (inhiben la síntesis de ácidos y aumentan la secreción de moco protector), aumentan el flujo sanguíneo en los riñones y los leucotrienos promueven la constricción de los bronquios asociados al asma.
Modelo de bola y barra de la molécula de aspirina, tal como se encuentra en estado sólido. Datos de difracción de rayos X monocristalinos de Kim, Y.; Machida, K.; Taga, T.; Osaki, K. (1985). “Redeterminación de Estructura y Análisis de Empaque de Cristal de Aspirina”. Chem. Pharm. Toro. 33 (7): 2641-2647. ISSN 1347-5223.
Efectos de la aspirina y otros analgésicos en la producción de prostaglandinas
Cuando ves que las prostaglandinas inducen inflamación, dolor y fiebre, lo que te viene a la mente pero la aspirina. La aspirina bloquea una enzima llamada ciclooxigenasa, COX-1 y COX-2, la cual está involucrada con el cierre del anillo y la adición de oxígeno al ácido araquidónico que se convierte en prostaglandinas. El grupo acetilo en la aspirina se hidroliza y luego se une al grupo alcohol de la serina como un éster. Esto tiene el efecto de bloquear el canal en la enzima y el araquidónico no puede ingresar al sitio activo de la enzima. Al inhibir o bloquear esta enzima, se bloquea la síntesis de prostaglandinas, lo que a su vez revive algunos de los efectos del dolor y la fiebre. También se cree que la aspirina inhibe la síntesis de prostaglandinas involucrada con la coagulación sanguínea no deseada en la enfermedad coronaria. Al mismo tiempo, una lesión mientras toma aspirina puede ocasionar un sangrado más extenso.
Colaboradores
- Charles Ophardt, Professor Emeritus, Elmhurst College; Virtual Chembook
William Reusch, Professor Emeritus (Michigan State U.), Virtual Textbook of Organic Chemistry