Los lípidos
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Este documento describe las características y clasificación de los lípidos. Los lípidos son moléculas orgánicas que no se disuelven en agua y se clasifican en saponificables e insaponificables. Los lípidos saponificables incluyen ácidos grasos, triglicéridos, y céridos. Los ácidos grasos son la unidad básica de los lípidos y varían en longitud de cadena y grado de saturación. Cumplen funciones energéticas, protectoras y estructurales en los organismos.
Los lípidos
- 1. TEMA 3 LOS LÍPIDOS. CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍPIDOS. CLASIFICACIÓN: LÍPIDOS SAPONIFICABLES E INSAPONIFICABLES. LÍPIDOS DE INTERÉS BIOLÓGICO: ESTRUCTURA Y FUNCIONES. INTRODUCCIÓN A LOS LÍPIDOS Los lípidos son moléculas orgánicas, por tanto están constituidas por C, H y O, y en ocasiones aparecen elementos en menor cantidad como N, P y S. Son un grupo muy heterogéneo, tanto por su composición estructural, como por sus funciones. ● CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍPIDOS -Son moléculas que generalmente no se disuelven en medios acuosos pero sí en disolventes orgánicos (aguarrás, acetona, benceno, cloroformo, etc.). Cuando no se disuelven en agua dan lugar a estructuras llamadas micelas (gotas diminutas de lípidos que en un medio acuoso se disponen de tal forma que los grupos polares reaccionan con el medio acuoso, y la cadena carbonada (cadena alifática) queda en el interior de la micela. Al no disolverse en agua generan dispersiones coloidales. Las características comunes son: -Son menos densos que el agua, por tanto flotan en ella. -Son untuosos al tacto. -Presentan gran variedad de estructuras moleculares y de funciones (energética, hormonal, protectora, estructural) CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS Se realiza en base a su estructura molecular y propiedades químicas y se distinguen: Lípidos saponificables y los lípidos insaponificables. LÍPIDOS SAPONIFICABLES Se forman por esterificación de uno, o más ácidos grasos, con otras sustancias (alcohol, ácidos). En esta reacción intervienen un grupo alcohol -OH y un ácido -COOH, dando lugar a un enlace éster y liberándose una molécula de agua. Se llaman saponificables porque al añadirle una base (sosa, por ejemplo) se originan jabones. I) Lípidos simples: son aquellos formados por C, H y O. 1.1- Ácidos grasos 1.2- Triglicéridos o grasas 1.3- Céridos (ceras) 1.4- Eicosanoides II) Lípidos complejos: en sus moléculas están presentes el C, H y O, pero también pueden aparecer N, P y S. 1.5- Glicerolípidos (fosfolípidos y glucolípidos) 1.6- Esfingolípidos
- 2. LÍPIDOS INSAPONIFICABLES Son aquellos lípidos que no presentan ácidos grasos en su composición y por tanto no den lugar a reacciones de esterificación. Como consecuencia, estos lípidos al añadirles una base no dan lugar a jabones (no dan lugar a reacciones de saponificación). Los lípidos insaponificables son: 2.1- Terpenos (isoprenoides) 2.2- Esteroides LÍPIDOS SAPONIFICABLES Todos están formados por ácidos grasos. Ácidos grasos Son moléculas formadas por una cadena, generalmente lineal, hidrocarbonada, (llamada cadena alifática) y un grupo carboxílico (COOH) que origina la cabeza polar. En realidad son la unidad básica molecular de todos los lípidos (excepto de los lípidos insaponificables). Existen gran número y variedad de ácidos grasos pero sus diferencias se deben a las siguientes propiedades: Longitud de la cadena alifática: en base a esto se distinguen ácidos grasos de cadena corta (de 4 a 6 carbonos), de cadena media (de 8 a 10 carbonos), o de cadena larga (de 12 a 20 carbonos). Los ácidos grasos solo presentan números de carbono pares. Grado de saturación: se distinguen ácidos grasos saturados e insaturados. Los saturados son aquellos que no presentan dobles enlaces en sus cadenas. Están presentes en las grasas de origen natural, aunque también los podemos encontrar en el aceite de coco y palma, el más conocido es el ácido palmitico, que presenta 16 átomos de carbono, procede de hidrocarburo hexadecano, que al oxidarse un grupo metilo (CH3) se convierte en un ácido, que recibe el nombre de ácido hexadecanoico. Abreviadamente se representa con la notación 16:0 (16 nº de carbonos, 0 nº enlaces dobles). Los ácidos grasos insaturados, son aquellos que pueden presentar un doble enlace o más, el más conocido es el ácido graso oleico, y el linoleico, se obtienen de las semillas, siendo la mayoría por tanto de origen vegetal. Los ácidos grasos insaturados con un doble enlace reciben el nombre de monoinsaturados, y si tienen más de un enlace se les da el nombre de poliinsaturados. Se representan 18:3w3. (18, nº átomos de carbono, 3, nº de enlaces dobles, 3, átomos de carbono en el que esta el primer enlace doble). El ácido araquinódico, el linoleico y el linolénico son algunos de los ácidos grasos
- 3. esenciales, denominados así porque no pueden ser sintetizados por el ser humano y por tanto necesitamos obtenerlos a partir de la dieta. Ambos son precursores de los eicosanoides, e intervienen de procesos de regulación al igual que las hormonas. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ÁCIDOS GRASOS Son moléculas anfipáticas: lo que quiere decir que tienen una cabeza polar hidrófila y una cadena apolar, hidrófoba. Los ácidos grasos saturados presentan una conformación extendida, esto permite que las moléculas se empaqueten unas con otras. Este empaquetamiento viene determinado por la formación de enlaces intermoleculares. Las cadenas alifáticas se unen mediante enlaces o fuerzas de Van der Waals, en cambio las cabezas polares se unen mediante puentes de H. Los ácidos grasos insaturados debido a que no presentan una conformación tan extendida, debido a los dobles enlaces (especialmente los de configuración –cis- que presentan mayores curvaturas). Como consecuencia de estas curvaturas, las moléculas de ácidos grasos insaturados no van a presentar empaquetamientos como los ácidos saturados y las uniones mediante enlaces de Van der Waals entre las moléculas de ácidos grasos insaturados van a ser más débiles. Debido a lo anteriormente expuesto, los ácidos grasos saturados van a presentar un punto de fusión mayor que el de los de los insaturados. Esta característica va a determinar que, generalmente, los ácidos grasos saturados se encuentran en estado sólido a temperatura ambiente, mientras que los ácidos grasos insaturados se encuentran líquidos a temperatura ambiente. Una implicación biológica de esta propiedad son la formación de placas ateromatosas, en el caso de los ácidos grasos saturados (muy comunes en triglicéridos) en las venas de los seres humanos obstruyendo la circulación sanguínea y aumentando el riesgo de formación de trombos. PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ÁCIDOS GRASOS Los ácidos grasos presentan facilidad para oxidarse (siendo mayor esta facilidad en los ácidos grasos insaturados). Cuando una cadena alifática se oxida se forman grupos aldehídos que dan el sabor y el olor rancio tan característicos. Todos los ácidos grasos pueden dar lugar a diferentes moléculas lipídicas, por reacciones de esterificación. Además los ácidos grasos pueden originar en presencia de una base y calor la sal correspondiente (jabón) y el alcohol, a este proceso se la llama saponificación, y es químicamente la reacción inversa a la esterificación. Cuando se encuentran en un medio acuoso los ácidos grasos forman una estructura muy característica denominada micela, formación característica de las emulsiones. Micela (plana) Micela (tridimensional) ¿Qué es una emulsión? Una emulsión es una mezcla estable y homogénea de dos líquidos que normalmente no pueden mezclarse, (son inmiscibles entre ellos), como aceite de oliva y agua. Por tanto, un emulgente o emulsionante es una sustancia que ayuda en la formación de una emulsión, como lo es la yema de huevo en la mayonesa, que ayuda a emulsionar la clara y el agua del huevo en el aceite. Otro tipo de emulsionante es el detergente, que se une tanto a las grasas como al agua, manteniendo gotas microscópicas de grasa en suspensión.
- 4. LIPIDOS SAPONIFICABLES • LIPIDOS SIMPLES: Triaciglicéridos, grasas o triglicéridos Se forman por la unión de 3 moléculas de ácidos grasos (saturados o insaturados) con una molécula de glicerina. Los ácidos grasos que esterifican (con alcohol) pueden ser iguales o diferentes, si son iguales se trata de triaciglicéridos simples, ej. la palmitina, cuando se unen ácidos grasos diferentes se originan triacigliceridos complejos o mixtos. Formación de un triacilglicérido por esterificación PROPIEDADES DE LAS GRASAS Vienen determinadas por los ácidos grasos de los que proceden. Cuándo proceden de ácidos grasos saturados se originan grasas sólidas llamadas sebos y si se originan a partir de ácidos grasos insaturados den lugar a grasas líquidas llamadas aceites. Cuando la alimentación de un animal es abundante en ácidos grasos insaturados, los sebos presentan otras características (se hacen más líquidos) recibiendo el nombre de manteca. En general las semillas y los animales poiquilotermos (no regulan su temperatura) presentan aceites, mientras que los animales homeotermos tienen sebos. FUNCIONES DE LAS GRASAS -Tienen principalmente función energética. 1 g. de grasas genera 9 Kcal., mientras que 1g. de carbohidratos aporta 4 Kcal. Esto quiere decir que son moléculas muy energéticas. Además las grasas se guardan en forma deshidratada (forma anhidra), ocupando muy poco espacio en la célula, a diferencia de los glúcidos (glucógeno y almidón) que ocupan mucho espacio al tener que estar disueltos (formando dispersiones) en el citoplasma. Los aceites en las plantas se guardan en las vacuolas, y las grasas en los animales se guardan en los adipocitos. -También desempeñan función protectora, apareciendo en estructuras eficaces para amortiguar golpes y contusiones, ej. almohadilla de los gatos, perros y elefantes. -Las grasas pueden actuar como aislante térmico, conservando el calor corporal, en especial en el tejido adiposo pardo que aparece especialmente en animales hibernantes, y en los primeros meses de animales mamíferos, como es el caso de los gatos. Céridos o ceras Son moléculas que resultan de la esterificación de un ácido graso de cadena larga con un alcohol también de cadena larga.
- 5. PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS CERAS Al ser moléculas muy largas presentan las siguientes propiedades: - Son moléculas muy apolares, con fuerte carácter hidrófobo y son muy sólidos a temperatura ambiente. FUNCIONES DE LAS CERAS Las funciones de las ceras derivan de las anteriores propiedades. - Al ser moléculas insolubles en agua están presentes en muchos organismos acuáticos, impermeabilizando pelo y pluma. Ej. pato. - Las ceras también aparecen en frutos como función protectora (contra patógeno) y en zonas con ambientes secos las plantas presentan hojas con alto contenido en ceras para reflejar mejor los rayos del sol y evitar una mayor transpiración de agua. - Son capaces de fabricar ceras las abejas, los humanos, el cachalote, etc. Eicosanoides Son compuestos que tienen carácter hormonal, esto es, que actúan como moléculas mensajeras, pero a diferencia de las hormonas, no se desplazan por el torrente sanguíneo, ya que actúan en el lugar donde se sintetiza (acción local). Derivan de ácidos grasos poliinsaturados eicosanóides (ácidos grasos que tienen 20 átomos de carbono), del ácido araquinódico. Dentro del grupo de los Eicosanóides se distinguen 3 tipos de moléculas con diferentes acciones en el organismo y son: los leucotrienos, tromboxanos y prostaglandinas. Las prostaglandinas tienen una función muy importante dentro de los procesos inflamatorios ya que es la responsable de la aparición de la fiebre. Las aspirinas y el gelocatil, que son antipiréticos, e inhiben la síntesis de prostaglandinas. Las prostaglandinas intervienen en la contracción del útero para facilitar la expulsión del feto, en el parto. • LÍPIDOS COMPLEJOS Reciben este nombre debido a que en su composición intervienen sustancias lipídicas (ácidos grasos) y sustancias no lipídicas (glicerol, monosacáridos, ácido fosfórico,...). Son de gran importancia, debido a que son los constituyentes de las membranas biológicas. Los lípidos complejos son moléculas antipáticas (2 partes): Parte apolar -> hidrófoba -> ácidos grasos (cadenas alifáticas) Lípidos complejos -estructura- Glicerina Parte polar -> hidrófila -> alcohol Esfingosina Glucolípidos Gliceroglucolípidos Glicerolípidos Fosfolípidos Glicerofosfolípidos Lípidos complejos -clasificación- Glucolípidos Esfingoglucolípidos Esfingolípidos Fosfolípidos Esfingofosfolípidos
- 6. Glicerolípidos Están formados por 2 moléculas de ácidos grasos que se unen mediante enlaces éster a los 2 grupos alcohol de la glicerina (α y β). El ácido graso que se une en la posición α al grupo alcohol, suele ser saturado, mientras que el que se une con posición β suele ser un ácido graso insaturado. Si al OH libre del glicerolípido, se le une un monosacárido, mediante un enlace O-glucosídico entonces se formará un gliceroglucolípido. Si al OH libre se le une un ácido fosfórico se forma un glicerofosfolípido. Generalmente los grupos -OH libres tienden a formar enlaces con otras moléculas, en el caso de los glicerofosfolípidos, el -OH del ácido ortofosfórico se une siempre a un grupo derivado de las aminas o a un polialcohol (glicerol, inositol...). Los glicerofosfolípidos se nombran siempre como fosfatidil, seguido de la molécula que se une al ácido ortofosfórico. PROPIEDADES DE LOS FOSFOLÍPIDOS Debido al carácter antipático de los glicerofosfolípidos, van a determinar que se formen estructuras biológicas muy importantes, como es el caso de las membranas biológicas. Además de las membranas (bicapas) los glicerofosfolípidos también dan lugar a estructuras comunes como monocapas y lisosomas. Monocapa Bicapa Lisosoma Esfingolípidos Estos lípidos se forman por la unión de un ácido graso con un aminoalcohol dando lugar a una ceramida.
- 7. Si al grupo OH libre se le une una molécula glucídica se forman los esfingoglucolípidos. Si el glúcido es un monosacárido, se forma un cerebrósido. Si el glúcido es un oligosacárido, se forma un gangliósido. Si al OH libre de la ceramida se le une un ácido ortofosfórico se originan los esfingofosfolípidos. Los esfingofosfolípidos originan la molécula llamada mielina, muy abundante en el sistema nervioso ya que constituye el recubrimiento de los axones, de algunas neuronas. LÍPIDOS INSAPONIFICABLES Los lípidos insaponificables son aquellos que no presentan ácidos grasos en su composición y por tanto no dan lugar a reacciones de esterificación, ni forman sales (jabones) en presencia de bases. Terpenos (o isoprenoides) Son lípidos muy diversos, pero todos ellos derivan de la polimerización de moléculas de isopreno. - Cuando se unen 2 moléculas de isopreno se originan los monoterpenos. En este grupo se incluyen todos los aceites esenciales de las plantas. - Cuando se unen 4 moléculas de isoprenos se originan los diterpenos. - Cuando se unen 6 moléculas de isoprenos se originan los triterpenos. - Cuando se unen 8 moléculas de isoprenos se originan los tetraterpenos, dentro de éstas están los pigmentos fotosintéticos. - Cuando se unen muchos isoprenos se forman los politerpenos, Ej.: el caucho.
- 8. Esteroides Son moléculas o compuestos policíclicos que derivan del ciclopentanoperhidrofenantreno (gonano). Colesterol entre los lípidos de la membrana Molécula de colesterol Dentro de los esteroides existen diversos grupos, pero se pueden diferenciar por el número y la localización de los sustituyentes. Todos tienen 4 anillos: A, B, C, D. Según sean los sustituyentes presentes en el gonano se distinguen: 1. Esteroles: a estos pertenecen el colesterol y la vitamina D, ambas de gran importancia biológica. El colesterol se encuentra en el interior de la membrana plasmática, dotando a ésta de rigidez y resistencia. 2. Sales biliares: es lo mismo que la bilis, y es secretada por la vesícula biliar, su función es emulsionar las grasas y facilitar la absorción de éstas por el intestino delgado. 3. Hormonas esteroideas o Esteroides: son aquellas que se sintetizan en la corteza suprarrenal. Dentro de estos se incluyen los mineralocorticoides, y glucocorticoides que. Las hormonas sexuales también son esteroides (tanto las masculinas como las femeninas) que participan en la maduración de los órganos sexuales. TRANSPORTE DE LÍPIDOS (=LIPOPROTEÍNAS) Puesto que los lípidos son insolubles en agua, necesitan ser transportados de un lugar a otro del organismo, a través de macromoléculas, éstas reciben el nombre de lipoproteínas y “viajan” a través de la sangre, portando los diferentes lípidos en su interior. Dentro de las lipoproteínas pueden distinguirse: • Quilomicrones (QM): Transportan por el cuerpo los triacilglicéridos provenientes de la comida • Lipoproteínas de densidad intermedia (LDL): Transportan el colesterol proveniente de la comida. El 50-70 % del colesterol total de la sangre es transportado por los LDL y por tanto un elevado contenido en sangre de LDL está directamente relacionado con riesgos de enfermedades cardíacas o coronarias • Lipoproteínas de alta densidad (HDL): Transportan el colesterol, que proviene de las comidas y los fosfolípidos al hígado. Niveles altos de HDL en sangre, indican un bajo riesgo de enfermedad coronaria, ya que retornan el colesterol a las células para “reciclarlo”.