2. Lípidos.

Los lípidos están formados por C, H y O; a veces también por P, N y S.

No son polímeros. Son de pequeño tamaño, pero con una gran diversidad química.

Tienen dos propiedades principales, comunes a todos ellos:

a) Son insolubles en agua (hidrófobos) debido a que su estructura química es fundamentalmente hidrocarbonada, con gran cantidad de enlaces C-H y C-C. El agua adopta en torno a ellas una estructura muy ordenada, lo que favorece el establecimiento de fuerzas de interacción hidrofóbica de corto alcance.

b) Son solubles en disolventes orgánicos, como éter, cloroformo, benceno; sustancias que se utilizan para su extracción de los tejidos.

Poseen varias funciones:

a) Función de reserva. Principal reserva energética del organismo. Además, las moléculas sobrantes se transforman en grasas que se acumulan en las células del tejido adiposo.

b) Función estructural. Son componentes fundamentales de todas las membranas celulares (forman una bicapa lipídica); recubren órganos y les dan consistencia; o protegen mecánicamente como el tejido adiposo de pies y manos.

c) Función catalítica. Son precursores de hormonas, ácidos biliares, vitaminas, etc., por lo que favorecen las reacciones bioquímicas que se producen en las células.

d) Fuente de carbono para la fabricación de otras moléculas.

e) Aislante térmico. Sobre todo en animales que viven en zonas frías (están cubiertos por una capa de grasa o triglicéridos).

La identificación de lípidos se puede llevar a cabo mediante varios procedimientos: mediante disolventes orgánicos; mediante reacciones colorimétricas con un colorante específico y mediante la reacción de saponificación con la consiguiente obtención de jabones.

Se clasifican según puedan o no sufrir la reacción de saponificación. Esta consiste en la hidrólisis (rotura con introducción de los componentes de una molécula de agua) del enlace éster.

Los lípidos saponificables se caracterizan por poseer ácidos grasos en su molécula e incluyen a los triacilglicéridos, lípidos complejos o de membrana, y ceras. Están formados por ésteres de un alcohol y un ácido carboxílico de larga cadena (ácido graso), con liberación de una molécula de agua (esterificación). El alcohol varía de unos lípidos a otros.

Los lípidos insaponificables carecen de ácidos grasos y se clasifican en: terpenos, esteroides y prostaglandinas.

2.1. Ácidos grasos.

Los ácidos grasos son ácidos carboxílicos formados por largas cadenas carbonadas (a partir de doce carbonos), con un número par de carbonos.

CH3/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/COOH CH3-CH2-CH2-...-COOH

Suelen tener un nombre común como palmítico, oleico, linoleico.

La cadena de carbonos puede ser saturada cuando sólo tiene enlaces simples; o insaturada cuando presentan un doble enlace (ácidos grasos monoinsaturados) o varios enlaces dobles entre los átomos de carbono (ácidos grasos poliinsaturados). Los dobles enlaces suelen disponerse en configuración cis, lo que origina un acodamiento en las moléculas.

Para nombrar los ácidos grasos se pone primero el número de átomos de carbono total del ácido graso, seguido de dos puntos (:) y, a continuación, el número de dobles enlaces y un superíndice precedido de una letra delta (Δ), que indica la situación de los dobles enlaces.

Propiedades fisicoquímicas:

a) Carácter anfipático. Las moléculas de ácidos grasos son anfipáticas, tienen una parte polar, soluble en agua (el grupo carboxílico); y una parte apolar soluble en disolventes orgánicos (la cadena carbonada o alifática).

b) Punto de fusión. Los ácidos grasos saturados disponen sus cadenas alifáticas en la configuración totalmente extendida, por lo que sus moléculas se empaquetan ordenadamente, de manera que se establecen numerosas interacciones entre sus grupos carboxilo (puentes de H) y entre los grupos metileno de sus cadenas alifáticas (mediante interacciones de Van del Waals). Cuanto más largas sean las cadenas, tendrán lugar más interacciones entre ellas, lo que incrementará el punto de fusión de estos ácidos grasos, pues se requiere más energía para deshacer estas interacciones.

La presencia de dobles enlaces en configuración cis, que es la más extendida en la mayoría de los ácidos grasos insaturados de la naturaleza, obliga a formar curvaturas en sus cadenas que dificultan el empaquetamiento y debilitan las interacciones de Van del Waals. Por esta razón, el punto de fusión de los ácidos grasos y de los lípidos saponificables derivados de ellos es menor en los ácidos grasos de cadena corta y en los que presentan mayor grado de insaturación.

c) Capacidad de oxidación. Los dobles enlaces de los insaturados pueden romperse con facilidad, rompiéndose la cadena y formándose aldehídos volátiles de cadena corta, responsables del característico olor y sabor a rancio. En los sistemas biológicos este proceso de oxidación se contrarresta con la presencia de sustancias antioxidantes como la vitamina E.

d) Reactividad. Los ácidos grasos son capaces de formar enlaces éster con los grupos alcohol de otras moléculas (esterificación). Reacción reversible en la célula, llamada saponificación, que se realiza mediante los enzimas específicos (lipasas); y en el laboratorio, en presencia de un álcali (NaOH o KOH), con la consiguiente formación de jabón (mezcla de glicerina y sales sódica o potásica de los ácidos grasos correspondientes).

2.2. Lípidos saponificables.

2.2.1. Triacilglicéridos o triglicéridos.

Las grasas o triacilglicéridos, junto con los monoacilglicéridos y los diacilglicéridos, se incluyen dentro del grupo de lípidos saponificables por su capacidad para formar jabones cuando sus enlaces éster se rompen mediante hidrólisis alcalina.

De los tres grupos de acilglicéridos, sólo las grasas son estables en los sistemas biológicos. Los mono y diacilglicéridos no son más que pasos intermedios durante la síntesis o degradación de las grasas o triacilglicéridos.

Las grasas resultan de la esterificación de una molécula de glicerina (propanotriol) con tres moléculas de ácidos grasos que pueden ser saturados o insaturados. Los tres ácidos grasos pueden ser iguales y forman triacilglicéridos simples, o bien pueden ser distintos y constituyen los triacilglicéridos mixtos.

Son sustancias de reserva energética que se almacenan en las vacuolas de las células vegetales y en los adipocitos del tejido adiposo de los animales. La razón de ser una buena reserva energética estriba en que un gramo de grasa produce 9'4 kcal en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y glúcidos sólo producen 4'1 kcal/g. Además, las grasas son sustancias insolubles en agua, por lo que se almacenan en forma anhidra (sin agua), mientras que el glucógeno absorbe más del doble de su peso en agua, lo que quiere decir, que un gramo de grasa anhidra almacena unas seis veces más energía metabólica que un gramo de glucógeno hidratado.

Además, los depósitos de grasa subcutánea sirven de aislante térmico para conservar el calor corporal, y como almohadilla protectora frente a golpes.

Las grasas se clasifican según su estado físico en:

a) Aceites. Son grasas líquidas a temperatura ambiente, pues contienen ácidos grasos insaturados o de cadena corta, o ambas cosas a la vez. Se encuentran en el fruto o en la semilla de plantas oleaginosas. Algunas plantas que viven en aguas frías contienen ácidos poliinsaturados de la serie ω-3, como el ácido linolénico y el eicosapentaenoico, que también se acumulan en las grasas de los pescados azules que se alimentan de ellas, como el salmón.

b) Mantecas. Son grasas semisólidas, como la grasa del cerdo, las mantequillas y las margarinas. Funden entre 20 y 40ºC.

c) Sebos. Son grasas sólidas, como la grasa de buey, carnero y cabra, debido a su alto contenido en ácidos grasos saturados y de cadena larga.

2.2.2. Lípidos de membrana o lípidos complejos.

Estructura y clasificación.

Son moléculas anfipáticas con dos regiones: una zona hidrófoba (apolar), formada por las cadenas alifáticas de los ácidos grasos, unidos mediante enlaces éster a un alcohol, que puede ser la glicerina o la esfingosina; y una zona hidrófila (polar), formada por el resto de componentes (no lipídicos) también unidos al alcohol. En función del tipo de alcohol, se distinguen dos clases de lípidos de membrana: glicerolípidos o fosfolípidos (contienen glicerina), y esfingolípidos (contienen esfingosina).

Glicerolípidos. Fosfolípidos.

Poseen dos moléculas de ácidos grasos unidos mediante enlace éster a dos grupos alcohol de la glicerina. Según cual sea el sustituyente unido al tercer grupo alcohol de la glicerina, los glicerolípidos pueden ser de dos clases: gliceroglucolípidos y glicerofosfolípidos.

a) Gliceroglucolípidos. Contienen un glúcido y se encuentran en las membranas de las bacterias y de las células vegetales.

b) Glicerofosfolípidos o fosfolípidos. Tienen unida una molécula de ácido ortofosfórico al tercer grupo alcohólico de la glicerina que, a su vez, forma otro enlace éster con otra molécula. La molécula resultante de la unión de los dos ácidos grasos con la glicerina y el ácido ortofosfórico recibe el nombre de ácido fosfatídico, de ahí que se nombren los fosfolípidos con este prefijo: fosfatidiletanolamina (cefalina), fosfatidilcolina (lecitina), abunda en la yema de huevo y el sistema nervioso, fosfatidilserina presente en cantidades importantes en el sistema nervioso, etc.

Los fosfolípidos son moléculas bipolares (anfipáticas), ya que tienen dos partes diferentes: una cabeza hidrófila (polar) formada por el grupo fosfato y la base nitrogenada, y una cola hidrófoba (apolar) formada por las cadenas carbonadas de los ácidos grasos. De esta propiedad deriva su función biológica. Todas las membranas celulares están constituidas por una doble capa de fosfolípidos en la que las colas apolares de ambas capas quedan enfrentadas entre sí, mientras que las cabezas polares se orientan hacia el medio externo e interno, ambos acuosos.

Las membranas biológicas se forman por el autoensamblaje espontáneo de las moléculas de fosfolípidos, del mismo modo que lo hacen las burbujas de jabón. También intervienen otros componentes lipídicos como los esfingolípidos y el colesterol.

En el laboratorio se puede inducir la formación de monocapas de fosfolípidos en la superficie de un medio acuoso, micelas, o bien bicapas formando liposomas.

Esfingolípidos.

Son lípidos complejos que forman parte de membranas de células vegetales y animales, especialmente abundantes en el tejido nervioso. Al igual que los fosfolípidos, tienen un marcado carácter anfipático.

Los esfingolípidos son ésteres formados por la unión de un aminoalcohol, la esfingosina, y un ácido graso mediante un enlace amida, que da lugar a una molécula denominada ceramida, a la que se une una molécula polar para constituir el esfingolípido completo.

Los más característicos son:

a) Esfingomielina. Forma parte de las vainas de mielina que rodean los axones de las neuronas.

b) Glucoesfingolípidos. Su grupo polar es un glúcido. Los más característicos son los cerebrósidos y los gangliósidos, componentes mayoritarios de las neuronas del sistema nervioso (cerebro y ganglios nerviosos, respectivamente).

2.2.3. Ceras.

Son ésteres de un ácido graso de cadena larga (14-36 carbonos) con un alcohol monovalente, también de cadena larga (28-30 carbonos). Son sustancias altamente insolubles en agua y a temperatura ambiente son sólidas y duras por lo que tienen función de impermeabilización. En vegetales son segregadas por células epidérmicas, evitando la pérdida de agua; en animales son segregadas por glándulas de la superficie del cuerpo (glándulas sebáceas) que segregan la grasa corporal, o las del oído que segregan el cerumen; las abejas las utilizan para fabricar el panal.

2.3. Lípidos insaponificables.

Se incluyen en este grupo los lípidos que no contienen ácidos grasos en su composición química (tampoco son ésteres) y, por tanto, tampoco llevan a cabo la reacción de saponificación. Son menos abundantes que los lípidos saponificables pero desempeñan, muchos de ellos, importantes funciones dentro de los seres vivos. Son los terpenos, esteroides y prostaglandinas.

2.3.1. Terpenos.

Químicamente están constituidos por múltiples unidades del hidrocarburo de 5 átomos de carbono llamado isopreno (2 metil 1,3 butadieno), por lo que también se llaman lípidos isoprenoides. Estas moléculas se encuentran en los vegetales.

CH2=CH-C=CH2

l

CH3

La existencia de los dos dobles enlaces confiere a los polímeros de isopreno la propiedad de ser sustancias coloreadas.

Según el número de isoprenos los terpenos se clasifican en:

a) Monoterpenos. Contienen dos moléculas de isopreno. Incluye compuestos volátiles como el mentol, el limoneno, el geraniol o el alcanfor.

b) Diterpenos. Formados por cuatro isoprenos. Por ejemplo, el fitol, componente de la clorofila. Otros son vitaminas, como la vitamina A (visión), la vitamina E (antioxidante) y la vitamina K (coagulación sanguínea).

c) Triterpenos. Formados por seis moléculas de isopreno. Entre ellos se encuentra el escualeno, precursor del colesterol.

d) Tetraterpenos. Formados por la unión de ocho moléculas de isopreno. Destacan los carotenoides, pigmentos que participan en la fotosíntesis absorbiendo energía luminosa de longitudes de onda distintas a las que absorbe la clorofila. Entre los carotenoides más importantes se encuentran la xantofila (de color amarillo), el licopeno (de color rojo) y el β-caroteno (color anaranjado). Este último se considera también un precursor de la vitamina A, ya que la rotura de un enlace central del β-caroteno origina dos moléculas de esta vitamina.

e) Politerpenos. Se forman por polimerización de miles de isoprenos, como el caucho.

2.3.2. Esteroides.

Son derivados del hidrocarburo esterano o ciclopentano perhidrofenantreno el cual deriva químicamente de la ciclación del escualeno que es un triterpeno (formado por 6 unidades de isopreno). Entre ellos tenemos un grupo, los esteroles, que incluyen al colesterol, el cual está presente en las membranas celulares, salvo bacterias; y unido a ciertas proteínas en el plasma sanguíneo.

En los animales, además de su importante función como componente estructural de la membrana, el colesterol es el precursor de otros muchos esteroides, entre ellos:

a) El 7-dehidrocolesterol que se transforma en Vitamina D3 por la acción de la luz ultravioleta.

b) Los ácidos biliares, que emulsionan las grasas en el intestino.

c) Las hormonas sexuales (progesterona, testosterona).

d) Hormonas corticoideas como la aldosterona que están segregadas por las glándulas suprarrenales y utilizadas como antiinflamatorios.

e) La ecdisona, hormona que provoca la muda del exoesqueleto en insectos y crustáceos.

f) Las giberelinas, hormonas vegetales.

2.3.3. Prostaglandinas.

Resultan de la unión de ácidos grasos de 20 átomos de carbono formando un anillo pentagonal del que parten 2 cadenas hidrocarbonadas.

Algunas tienen actividad hormonal; otras intervienen en la coagulación y cierre de las heridas, en la contracción del músculo liso, variación de la presión sanguínea, procesos inflamatorios, etc.

El colesterol es un componente fundamental de las membranas celulares pero también puede ser origen de graves trastornos, ya que en la sangre se puede unir a cierto tipo de proteínas, formando lipoproteínas LDL (colesterol malo), que tienen tendencia a depositarse en la cara interna de la pared de los vasos sanguíneos, pudiendo llegar a provocar su obstrucción, lo cual origina diversas enfermedades (trombosis, aterosclerosis, arteriosclerosis, etc. Existe otro grupo de lipoproteínas, las HDL (colesterol bueno), que se encargan de retirar el colesterol arterial. Sólo hay un tipo de colesterol, lo que varía es el tipo de proteína a la que se asocia. La ingestión de grasas saturadas favorece la formación de las lipoproteínas LDL. Mientras que la ingestión de grasas insaturadas, especialmente las poliinsaturadas, es beneficioso ya que favorece la formación de lipoproteínas HDL.