Lípidos.
Los lípidos son compuestos químicos que ayudan al buen
funcionamiento de los seres vivos, son un conjunto de moléculas orgánicas, la
mayoría biomoléculas, 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 hidrofóbicas o
insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos como el benceno. En el
uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, aunque
las grasas son sólo un tipo de lípidos, el más conocido.
Estructura
los lípidos forman cadenas con otros compuestos convirtiéndose en
compuestos insaturados, alifáticos lineales o estructuras de anillo. Algunos
son aromáticos, mientras que otros no lo son. Algunos son flexibles, mientras
que otros son rígidos o semiflexibles hasta alcanzar casi una total
flexibilidad molecular, algunos comparten carbonos libres y otros forman
puentes de hidrógeno. La mayoría de los lípidos tienen algún tipo de carácter
polar, además de poseer una gran parte no polar. Generalmente el "bulto" que poseen en su
estructura es no polar o hidrofóbico ("que le teme al agua" o
"rechaza al agua"), lo que significa que no interactúa bien con
solventes polares como el agua. Otra parte de su estructura es polar o
hidrofílica ("que ama el agua" o "goza en la presencia del
agua") y tenderá a asociarse con solventes polares como el agua. Esto los
hace moléculas anfipáticas (que tienen porciones hidrofóbicas e hidrofílicas).
En el caso del colesterol, el grupo polar es sólo un –OH (hidroxilo o alcohol).
En el caso de los fosfolípidos, los grupos polares son considerablemente más
largos y más polares.
Los fosfolípidos, o más precisamente, glicerofosfolípidos, consisten en
un glicerol en el cual hay ligados otras dos "colas" de derivados de
ácidos grasos por enlaces éster y un grupo "cabeza" conectado por un
enlace éster fosfato. Los ácidos grasos son cadenas de hidrocarburos sin
ramificaciones, conectadas por enlaces sencillos (ácidos grasos saturados) o
por enlaces sencillos y dobles (ácidos grasos insaturados). Las cadenas usualmente
son de 10 a 24 grupos de carbono de largo. Los grupos cabeza de los
fosfolípidos que se encuentran en las membranas biológicas son la
fosfatidicolina (lecitina), fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina y el
fosfatidilinositol, cuyo grupo cabeza puede ser modificado por la adición de
uno o más grupos fosfato. Mientras que los fosfolípidos son el principal
componente de las membranas biológicas, otros componentes lipídicos como los
esfingolípidos y los esteroles (como el colesterol en las membranas de las
células animales) también son encontrados en las membranas biológicas.
En un entorno acuoso, las cabezas de los lípidos tienen a orientarse
hacia su entorno polar, mientras que las colas hidrofóbicas tienden a minimizar
el contacto con el agua. Las colas no polares de los lípidos (U) tienden a juntarse, formando una bicapa
lipídica (1) o una micela (2). Las cabezas polares (P)
se orientan hacia el entorno acuoso. Las micelas se forman cuando lípidos
anfipáticos de una sola cola son colocados en un entorno polar, mientras que
las bicapas lipídicas se forman cuando fosfolípidos de dos colas son colocados
en un ambiente polar (Fig. 2). Las micelas son esferas de una sola capa y
solamente pueden llegar hasta cierto tamaño, mientras que las bicapas pueden ser
considerablemente más largas. También pueden formar túbulos (pequeños tubos).
Las bicapas que se doblan hacia sí mismas forman una esfera vacía, creando así
un compartimiento separado acuoso, y es en esto en lo que consiste
esencialmente la membrana plasmática.
Figure 2: Auto-organización
de los lípidos. Se muestra una bicapa lipídica a la derecha y una micela a la
izquierda.
Las micelas y las bicapas se separan del ambiente polar mediante un proceso
conocido como “efecto hidrofóbico”. Cuando se disuelve una sustancia no polar
en un entorno polar, las moléculas polares (por ejemplo, agua en una solución
acuosa) se acomodan de manera más ordenada alrededor de la sustancia no polar
disuelta debido a que las moléculas polares no pueden formar puentes de
hidrógeno con las moléculas no polares. Es por esto que, en un entorno acuoso,
las moléculas polares del agua forman una caja ordenada de “clatrato” alrededor
de la molécula no polar disuelta. De cualquier manera, cuando la molécula no
polar se separa del líquido polar, la entropía (el estado de desorden) de la
molécula polar en el líquido se incrementa. Esto es esencialmente una forma de
fase de separación, similar a la separación espontánea que ocurre cuando se
ponen juntos agua y aceite.
La auto-organización depende de la concentración del lípido presente en
la solución. Debajo de la concentración crítica de la micela, los lípidos
forman una sola capa en la superficie del líquido y son dispersados en la
solución. En la primera concentración crítica de la micela (CMC-I), los lípidos
se organizan en micelas esféricas; en la segunda concentración crítica de la
micela (CMC-II), en tubos alongados; y en el punto laminar (LM o CMC-III), en
laminillas apiladas de tubos. La CMC depende de la composición química,
principalmente en el radio del área de la cabeza y de la longitud de la cola.
La forma de bicapa lipídica son el fundamente de todas las membranas biológicas
y de los liposomas.
Ácidos Grasos
Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena
hidrocarbonada de tipo lineal, y con un número par de átomos de carbono. Tienen
en un extremo de la cadena un grupo carboxilo
(-COOH).
Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos :
ü Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples
entre los átomos de carbono. Son ejemplos de este tipo de ácidos
el mirístico (14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C)
.
ü Los ácidos grasos insaturados tienen uno o varios enlaces
dobles en su cadena y sus moléculas presentan codos, con cambios de
dirección en los lugares dónde aparece un doble enlace. Son ejemplos el oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles enlaces).
Existen ácidos grasos que no pueden ser sintetizados por los mamíferos
(como el hombre) a pesar de ser imprescindibles para el funcionamiento del
organismo, por lo que deben ingerirse en la dieta. A este tipo de ácidos grasos
se les denomina ácidos grasos esenciales y pertenecen a este grupo el ácido linoleico, el linolénico
y el araquidónico, precursores de otras moléculas importantes.
Propiedades de los ácidos grasos
ü Solubilidad. Los ácidos grasos
poseen una zona hidrófila, el grupo carboxilo
(-COOH) y una zona lipófila, la cadena
hidrocarbonada que presenta grupos metileno (-CH2-) y grupos metilo (-CH3)
terminales. Por eso las moléculas de los
ácidos grasos son anfipáticas, pues por
una parte, la cadena alifática es apolar y por tanto, soluble en
disolventes orgánicos (lipófila), y por otra,
el grupo carboxilo es polar y soluble en
agua (hidrófilo).
Desde el punto de vista químico, los ácidos grasos son capaces
de formar enlaces éster con los grupos alcohol de otras moléculas. Cuando estos
enlaces se hidrolizan con un álcali, se rompen y se obtienen las
sales de los ácidos grasos correspondientes, denominados jabones, mediante un proceso denominado saponificación
CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS
Los lípidos se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su
composición ácidos grasos (Lípidos saponificables) o no lo posean ( Lípidos
insaponificables ).
Ø Lípidos saponificables. Los lípidos saponificables químicamente son
ésteres de ácidos grasos, cuya hidrólisis mediante una base origina una sal
conocida como jabón, motivo por el cual reciben este nombre. Los lípidos
saponificables se pueden clasificar a su vez en lípidos simples y complejos.
ü LÍPIDOS SIMPLES. Son lípidos
saponificables en cuya composición química sólo intervienen carbono, hidrógeno
y oxígeno. Son ejemplos de lípidos simples los acilglicéridos y las ceras.
· Acilglicéridos. Son lípidos simples formados
por la esterificación de una, dos o tres moléculas de ácidos grasos con una
molécula de glicerina. También reciben el nombre de glicéridos o grasas
simples. Los acilglicéridos frente a bases dan lugar a reacciones de
saponificación en la que se producen moléculas de jabón. Según el número de
ácidos grasos, se distinguen tres tipos de estos lípidos:
§
los monoglicéridos, que contienen
una molécula de ácido graso
§
los diglicéridos, con dos
moléculas de ácidos grasos
§
los triglicéridos, con tres
moléculas de ácidos grasos. Los triacilglicéridos que a temperatura ambiente
son líquidos se les conoce como aceites y se encuentran fundamentalmente
en los vegetales. Los que son sólidos se les llama grasas y son propios
de la mayoría de los animales. Constituyrn la principal reserva energética de
las células vegetales y animales, proporcionando un rendimiento energético de
9.4 kcal/g.
·
Ceras. Las ceras son ésteres de ácidos grasos de
cadena larga, con alcoholes también de cadena larga. En general son sólidas y
totalmente insolubles en agua. Todas las funciones que realizan están
relacionadas con su impermeabilidad al agua y con su consistencia
firme. Así las plumas, el pelo , la piel, las hojas, frutos, están
cubiertas de una capa cérea protectora. Una de las ceras más conocidas es la
que segregan las abejas para confeccionar su panal.
ü LÍPIDOS COMPLEJOS. Son lípidos
saponificables en cuya estructura molecular además de carbono, hidrógeno y
oxígeno, hay también nitrógeno, fósforo, azufre o un glúcido. Son las principales
moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de la membrana, por lo que
también se llaman lípidos de membrana. Son
también moléculas anfipáticas.
·
Fosfolípidos. Se caracterizan por
presentar un ácido ortofosfórico en su zona polar. Son las moléculas más
abundantes de la membrana citoplasmática. Algunos ejemplos de fosfolípidos:
§
Glucolípidos. Son lípidos complejos que se
caracterizan por poseer un glúcido. Se encuentran formando parte de las bicapas
lipídicas de las membranas de todas las células, especialmente de las
neuronas. Se sitúan en la cara externa de la membrana celular, en donde
realizan una función de relación celular, siendo receptores de moléculas
externas que darán lugar a respuestas celulares. Ejemplos de glucolípidos son
la fosfatidietanolamina y la fosfatidilcolina.
§
Esfingolípidos. También abundan en las
membranas de células vegetales y animales, especialmente en el tejido nervioso.
Su estructura presenta tres componentes: un aminoalcohol insaturado (Esfingosina)
al cual se une un ácido graso saturado, con lo que se constituye una estructura
llamada ceramida. El tercer componente es una molécula polar que se une
al ácido graso y es la que permite diferenciar entre los distintos tipos de
esfingolípidos:
·
Esfingomielinas. Se forman al unirse el ácido
fosfórico con la colina o la etanolamina
(fosforilcolina o fosforiletanolamina) a la ceramida. Abundan en las membranas
de las células de animales superiores (por ejemplo en las vainas de mielina)
·
Cerebrosidos. En este tipo de
esfingolípidos el tercer compuesto es un monosacárido, generalmente galactosa
(membranas de neuronas) o glucosa (en otros tejidos animales)
·
Gangliósidos. Formados por la unión de una
ceramida o un oligosacárido complejo. Abundan en la materia gris del cerebro.
Sus funciones parecen relacionarse con el reconocimiento entre las células del
mismo tejido.
Ø
Lípidos insaponificables. Se caracterizan porque no
contienen ácidos grasos en su estructura. Se agrupan en tres familias
distintas, según la molécula de la cual deriven (isopreno, esterano o
prostanoato). Aparecen en las células en cantidades menores que los lípidos
saponificables, pero entre ellos hay sustancias biológicamente muy activas,
como algunas vitaminas y hormonas.
ü Terpenos o Isoprenoides. La denominación de
isoprenoides se debe a que todos son polímeros que se construyen por repetición
de unidades de isopreno, con estructura lineal o cíclica. Son moléculas
lineales o cíclicas que cumplen funciones muy variadas, entre los que se pueden
citar:
·
Esencias vegetales como el mentol,
el geraniol, limoneno, alcanfor, eucaliptol,vainillina.
·
Vitaminas, como la vit.A (función
importante en la percepción de la luz), vit. E (interviene en el metabolismo de
lípidos e impide su autooxidación), vit.K (participa en la coagulación de la
sangre).
·
Pigmentos vegetales, como la
carotina y la xantofila. Presentan en su estructura muchos dobles enlaces
conjugados, lo que hace que los electrones estén muy desubicados y sean
fácilmente excitables, de ahí su función como pigmentos fotosintéticos.
ü Esteroides. Los esteroides son lípidos que se
derivan del esterano, que es un compuesto tetracíclico. Difieren entre sí por
el número y la posición de los dobles enlaces, así como por los grupos
sustituyentes en distintas posiciones. Comprenden dos grandes grupos de
sustancias:
·
Esteroles.
Todos poseen un grupo OH en posición A3 y una cadena alifática (de más de 8
átomos de Carbono) en D17. Estos esteroides derivan por ciclación del
escualeno. De esta forma se inicia la ruta de biosíntesis del colesterol,
abundante esteroide que forma parte de las membranas plasmáticas de las células
animales a las que confiere fluidez y estabilidad, y de algunas lipoproteínas
del plasma sanguíneo (LDL). En los animales el colesterol es un precursor de
muchos otros esteroides como:
ü Ácidos biliares. Por ejemplo el ácido cólico. Son
compuestos que colaboran en la emulsión
de los lípidos intestinales, lo que facilita su digestión y absorción
ü Vitamina D. De la que hay muchas formas distintas, pero
todas necesarias para la absorción y el metabolismo del Calcio
ü
Hormonas. Como la aldosterona y el
cortisol (regula la síntesis del glucógeno) producidas por la corteza
suprarrenal; las hormonas sexuales tanto masculinas como femeninas:
testosterona y estradiol
ü
Prostaglandinas. Se trata de una familia de lípidos derivados del ácido prostanoico.
Todas realizan una función reguladora u hormonal local, y aunque producen
efectos diferentes, en general provocan
disminución de la presión sanguínea y contracción de la musculatura
lisa, la producción
de sustancias que regulan la coagulación de la sangre
y cierre de las heridas; la aparición de la fiebre como defensa de las
infecciones; la reducción de la secreción de jugos gástricos.
Funciones de los lípidos. Los
lípidos desempeñan diferentes tipos de funciones biológicas:
- Función de
reserva energética: Los lípidos son la principal fuente de energía
de los animales ya que un gramo de grasa produce 9,4 kilocalorías en las
reacciones metabólicas de oxidación, mientras que las proteínas y los
glúcidos sólo producen 4,1 kilocalorías por gramo.
- Función
estructural: Los lípidos forman las bicapas lipídicas de las membranas
celulares. Además recubren y proporcionan consistencia a los órganos y
protegen mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos como el tejido
adiposo. En este grupo hay tres tipos generales:
- Función catalizadora,
hormonal o de mensajeros químicos: Los lípidos facilitan
determinadas reacciones químicas y los esteroides cumplen funciones
hormonales.
- Función
transportadora: Los lípidos se absorben en el intestino
gracias a la emulsión de las sales biliares y el transporte de lípidos por
la sangre y la linfa se realiza a través de las lipoproteínas.
