BASE MOLECULAR DE LA VIDA

3. LÍPIDOS

Lípidos: son moléculas orgánicas formadas por C, O, H y, algunos, con S y P. Son muy insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos (cloroformo, éter, benceno, xilol,…). Son muy heterogéneos tanto estructural como funcionalmente (energéticos, estructurales, vitamínicos, hormonales,…). Clasificación: existen diferentes criterios de clasificación. Según su estructura molecular pueden ser: saponificables e insaponificables. Saponificables: presentan enlaces éster (-COO-), por lo que forman jabones al reaccionar con bases alcalinas (NaOH, KOH). Son los ácidos grasos y sus derivados mediante enlaces éster (acilglicéridos, lípidos de membrana, ceras) o mediante otras modificaciones. Insaponificables: carecen de enlace éster, por lo que no pueden formar jabones. La mayoría derivan del isopreno (molécula con 5 C), por lo que se llaman en general isoprenoides (terpenos y esteroides). Otros se forman por oxidación de ácidos grasos (eicosanoides).

3.1. ÁCIDOS GRASOS

Son ácidos orgánicos con un grupo carboxilo unido a una larga cadena alifática (hidrocarbonada). Son importantes combustibles celulares, que pueden hallarse libres (plasma, citoplasma), pero suelen estar unidos mediante enlace éster a otras moléculas. Se diferencian entre sí por la longitud de la cadena alifática (de 4 a 24 C normalmente, casi siempre un número par) y por el grado de saturación: saturados (todos los enlaces entre carbonos son simples (-C-C-) e insaturados (con un doble enlace (monoinsaturados (-C=C-)) o con más de uno (poliinsaturados). Ácidos grasos saturados: sin dobles enlaces. Abundantes en grasas animales, manteca de cacao y aceites de palma y coco. Destacan el palmítico (16 C: hexadecanoico, 16:0) y el esteárico (18 C: octadecanoico, 18:0). Ácidos grasos insaturados: con uno (monoinsaturados) o varios (poliinsaturados) dobles enlaces. Ácido oleico: octadecenoico (18:1 ω 9 o 18:1 n-9). Ácido linoleico: octadecadienoico (18:2 ω 6 o 18:2 n-6) (Nota: sólo es necesario indicar el primer doble enlace, el resto siempre se sitúan quedando un metileno (-CH2-) en medio, o sea, cada tres C). Ácidos grasos esenciales: los ácidos poliinsaturados (linoleico, α-linolénico y araquidónico) se denominan esenciales (se llamaron vitamina F) porque no se pueden sintetizar y han de tomarse con la dieta. Son precursores de moléculas reguladoras similares a las hormonas. Se denominan también omega-3 (α-linolénico) y omega-6 (linoleico y araquidónico), por el lugar donde tienen sus dobles enlaces. Propiedades físicas de los ácidos grasos: son moléculas anfipáticas, con una zona apolar, lipófila o hidrófoba, insoluble en agua (cadena alifática) y otra polar, lipófoba o hidrófila, soluble en agua (grupo carboxilo). Los saturados forman cadenas extendidas, por lo que se empaquetan fuertemente y presentan interacciones por puentes de H entre los grupos carboxilos y por enlaces de Van der Waals entre las cadenas alifáticas. Debido a estos enlaces, su punto de fusión es alto, por lo que estos ácidos grasos y sus derivados suelen ser sólidos a temperatura ambiente. Por su parte, los insaturados, tienen curvaturas en sus cadenas por los dobles enlaces, lo que dificulta el empaquetamiento y las interacciones, por lo que su punto de fusión es menor: suelen ser líquidos a temperatura ambiente. Propiedades químicas de los ácidos grasos: las insaturaciones facilitan la rotura de las moléculas, formando aldehídos volátiles de sabor y olor a rancio (la vitamina E lo impide). Son capaces de formar enlaces éster con alcoholes y otras moléculas. Cuando se hidrolizan con álcali, se forman sales de ácidos grasos, llamadas jabones. Este proceso es la saponificación. 3.2. ACILGLICÉRIDOS Ésteres de la glicerina o glicerol (que es un trialcohol, el propanotriol) con 1 (monoacilglicéridos), 2 (diacilglicéridos) o 3 (triacilglicéridos) ácidos grasos. Los más importantes son los triacilglicéridos. Triacilglicéridos, triglicéridos o grasas: ésteres de la glicerina o glicerol con 3 ácidos grasos saturados o insaturados, iguales (triacilgliceroles simples: tripalmitina, triestearina, trioleína); o diferentes (triacilgliceroles mixtos). Funciones de las grasas Reserva energética en plantas (vacuolas de frutos secos y semillas oleaginosas) y animales (adipocitos del tejido adiposo). Aportan más energía que los glúcidos (9 Kcal frente a 4 Kcal) y requieren menos agua. Cada gramo de grasa tiene unas 6 veces más energía que un gramo de glucógeno hidratado. Además, las grasas sirven de almohadilla protectora y aislante térmico. Los animales tienen un tejido especial, el adiposo pardo o marrón, que proporciona calor a los animales hibernantes y mamíferos jóvenes (bebés). Clasificación de las grasas: se clasifican en base al punto de fusión, que depende de la longitud y saturación de sus ácidos grasos. Sebos: sólidos. Grasa de ovejas, cabras, vacas… Ácidos grasos largos y saturados. Mantecas: semisólidas. Cerdo, humanos y otros animales. Depende de la alimentación. Aceites: líquidas. Tienen ácidos grasos insaturados y/o de cadena corta. En plantas oleaginosas: frutos (oliva, ácido oleico (monoinsaturado)); semillas (girasol, maíz, sésamo, soja, lino,…; linoléico (poliinsaturado, ω-6)). Algas y pescado azul tienen ω-3: linolénico, eicosapentanoico. Los aceites de semillas pierden la vitamina E al extraerse, por lo que se oxidan (se enrancian). El aceite de oliva virgen mantiene la vitamina E y no se oxida.

3.3. CERAS

Son mezclas complejas de lípidos apolares, sobre todo formados por la unión de un ácido graso de cadena larga y un alcohol también de cadena larga (alcoholes grasos) . Debido a su tamaño, son moléculas muy apolares, sólidas e hidrófobas, por lo que tiene función protectora y estructural. Así, se hallan en: Glándulas sebáceas de vertebrados: secretan ceras que impermeabilizan y protegen piel, pelo y plumas. Cutícula de invertebrados: su exoesqueleto contiene ceras impermeabilizantes. Hojas, frutos y tallos jóvenes: llevan un recubrimiento céreo contra la sequedad y los parásitos. Cera de abeja: para panales. Ácido palmítico con alcohol miricílico. Lanolina: grasa de la lana de ovejas. Espermaceti: producido por los cachalotes para su flotabilidad (se usa en cosmética y perfumería).

3.4. LÍPIDOS COMPLEJOS O DE MEMBRANA

Formados por sustancias lipídicas (ácidos grasos) y no lipídicas (alcoholes, glúcidos, ácidos fosfóricos, derivados aminados, etc). Forman parte de las membranas biológicas. Son moléculas anfipáticas, con una región apolar o hidrófoba (cadenas alifáticas de los ácidos grasos unidos mediante enlace éster a un alcohol (glicerol o esfingosina); y una zona polar o hidrófila (resto de componentes no lipídicos, unidos también al alcohol). Hay dos tipos: glicerolípidos (con glicerina) y esfingolípidos (con esfingosina). 3.4.1. Glicerolípidos Molécula de glicerina (un trialcohol: el propanotriol) unida por enlace éster a dos ácidos grasos y a otra molécula que puede ser un monosacárido o el ácido ortofosfórico. Gliceroglucolípidos: el tercer alcohol de la glicerina se une, mediante O-glucosídico, a un monosacárido. Se encuentran en membranas de bacterias y células vegetales. Glicerofosfolípidos: (o fosfolípidos) el tercer –OH de la glicerina se esterifica con una molécula de ácido ortofosfórico que, a su vez, forma enlace éster con un –OH de un derivado aminado o de un polialcohol. La molécula formada por la glicerina, los dos ácidos grasos y el ortofosfórico se denomina ácido fosfatídico. Por tanto, los fosfolípidos se consideran derivados del fosfatídico y se nombran con el prefijo fosfatidil seguido del grupo al que se unen: fosfatidil etanolamina, fosfatidil colina (lecitina), fosfatidil serina, fosfatidil glicerol y fosfatidil inositol. Un fosfatídico puede unirse a otro fosfatidil glicerol, dando un fosfolípido doble, el difosfatidilglicerol, abundante en membranas mitocondriales y bacterianas (cardiolipina). Propiedades de los glicerofosfolípidos: aunque los fosfolípidos son insolubles en agua, su carácter anfipático les permite formar agregados en el agua. Estos agregados pueden ser de 3 tipos: Micelas: son gotas lipídicas (también las forman los jabones) con los grupos polares hacia afuera, en contacto con el agua: emulsiones (mayonesa). Monocapas: se extienden sobre la superficie del agua, con las regiones polares en contacto con el agua. Bicapas: en gran concentración, los fosfolípidos forman bicapas, equivalentes a dos monocapas unidas por sus regiones hidrófobas, empaquetadas y protegidas de la fase acuosa. Las bicapas suelen plegarse sobre sí mismas, formando liposomas, vesículas huecas llenas de agua. Las membranas biológicas actuales son bicapas lipídicas, pero con otras muchas moléculas como esfingoglucolípidos, colesterol y glucoproteínas. 3.4.2. Esfingolípidos Son derivados de la ceramida = ácido graso + esfingosina (aminoalcohol) mediante enlace amida. Se clasifican en: Esfingoglucolípidos: ceramida + monosacárido (glucosa, galactosa, N-acetilglucosamina, N-acetilgalactosamina, fucosa…), mediante enlace O-glucosídico. Cerebrósidos: simples, con glucosa o galactosa. Gangliósidos: complejos, con cadenas ramificadas de oligosacáridos. Básicamente son glucoconjugados que forman parte de membranas celulares, dándoles rigidez y como parte del glicocálix (comunicación, antígenos, grupos sanguíneos, apoptosis, …). Esfingofosfolípidos: ceramida + ácido ortofosfórico + etanolamina o colina mediante sendos enlaces éster. Forman las esfingomielinas, abundantes en el tejido nervioso (vaina de mielina).

3.5. TERPENOS O ISOPRENOIDES

Lípidos insaponificables derivados del isopreno (2-metil-1,3-butadieno). Se clasifican en: Monoterpenos: unión de 2 isoprenos. Esencias vegetales: mentol, alcanfor, limoneno, geraniol,… Diterpenos: unión de 4 isoprenoides. Fitol (parte de la clorofila A); vitaminas liposolubles A, E y K. Triterpenos: 6 isoprenos. Precursores del colesterol (escualeno). Tetraterpenos: 8 isoprenos. Pigmentos fotosintéticos carotenoides: carotenos y xantofilas. Politerpenos: miles de isoprenos. Caucho (Hevea brasiliensis).

3.6. ESTEROIDES

Derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno, esterano o gonano, que tiene cuatro anillos carbonados unidos: A, B, C y D. Se diferencian por los sustituyentes en el gonano y los dobles enlaces. Entre los principales están: Sales biliares: anfipáticas, con propiedades detergentes: emulsionan las grasas y facilitan su digestión y absorción. Esteroles: con un alcohol en el C3 y una cadena alifática en el 17, así como un doble enlace en el anillo B (C5=C6). Grupo vitamina D: formada a partir de provitaminas vegetales o animales y por radiación UV sobre la piel. Colesterol: en membranas biológicas de animales. Da resistencia y rigidez. Es el precursor de los demás esteroides. Hormonas esteroides: corteza suprarrenal (cortisona, aldosterona); hormonas sexuales (testosterona, estrógenos, progesterona); ecdisonas (muda de artrópodos). 3.6. EICOSANOIDES Son moléculas lipídicas derivadas de la oxidación de ácidos grasos esenciales (omega 3 y 6). Todos tienen 20 C. Actúan como mediadores en el sistema nervioso, el sistema inmune y la respuesta inflamatoria. Los eicosanoides no cuentan con ácidos grasos en su estructura, aunque sean derivados de ellos, por lo que forman parte de los lípidos insaponificables junto con los terpenos y los esteroides. Se clasifican en prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y otros derivados.

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