1.- INTRODUCCIÓN: CONCEPTO Y FUNCIONES ÁCIDOS GRASOS ESENCIALES 6.- LÍPIDOS COMPLEJOS O DE MEMBRANA

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1 1.- INTRODUCCIÓN: CONCEPTO Y FUNCIONES 2.- CLASIFICACIÓN 3.- ÁCIDOS GRASOS INTRODUCCIÓN PROPIEDADES ÁCIDOS GRASOS ESENCIALES 4.- ACILGLICÉRIDOS 5.- CERAS 6.- LÍPIDOS COMPLEJOS O DE MEMBRANA FOSFOGLICÉRIDOS ESFINGOLÍPIDOS 7.- TERPENOS 8.- ESTEROIDES 9.- PROSTAGLANDINAS

2 1.- INTRODUCCIÓN: CONCEPTO Y FUNCIONES Son biomoléculas orgánicas, formadas por C, H y O (este último en menor proporción) y los de mayor complejidad también tienen N, P y S. Los lípidos son sustancias químicamente muy diversas. Sólo tienen en común el ser insolubles en agua u otros disolventes polares y solubles en disolventes no polares u orgánicos, como el benceno, el éter, la acetona, el cloroformo, etc. Son sustancias untosas al tacto, tienen brillo graso, son menos densas que el agua y malas conductoras del calor. Los lípidos desempeñan funciones importantes en los seres vivos, podemos destacar las siguiente funciones: ü Estructural: Son componentes estructurales fundamentales de las membranas celulares. Debido a su carácter dipolar se organizan en bicapas. ü Energética: Al ser moléculas poco oxidadas sirven de reserva energética a largo plaza pues proporcionan una gran cantidad de energía; la oxidación de un gramo de grasa libera 9,4 Kcal, más del doble que la que se consigue con 1 gramo de glúcido o de proteína (4,1 Kcal). ü Protectora: Las ceras impermeabilizan las paredes celulares de los vegetales y de las bacterias y tienen también funciones protectoras en los insectos y en los vertebrados. ü Transportadora: Sirven de transportadores de sustancias en los medios orgánicos. Ácidos biliares, colesterol ü Reguladora del metabolismo: Contribuyen al normal funcionamiento del organismo. Desempeñan esta función las vitaminas (A,D, K y E). Las hormonas sexuales y las de la corteza suprarrenal también son lípidos. ü Reguladora de la temperatura: También sirven para regular la temperatura. Por ejemplo, las capas de grasa de los mamíferos acuáticos de los mares de aguas muy frías. ü Pigmentos: Los carotenoides absorben diferentes longitudes de onda. 2.- CLASIFICACIÓN Atendiendo a su composición química se clasifican en: 1) Lípidos saponificables: son aquellos que llevan a cabo la reacción de saponificación (formación de jabones) debido a que en su molécula entran a formar parte los ácidos grasos. Estos se dividen en : a) Lípidos simples: formados por carbono, hidrógeno y oxígeno i) Acilglicérido ii) Ceras 1

3 b) Lípidos complejo: además de C, H y N, llevan P y S. Son lípidos de membrana: i) Glicerolípidos ii) Esfingolípidos 2) Lípidos no saponificables: en su composición no entran a formar parte los ácidos grasos, por eso no llevan a cabo la reacción de saponificación. i) Esteorides ii) Terpenos iii) Prostaglandinas 3.- ÁCIDOS GRASOS 3.1. INTRODUCCIÓN Son componentes de los lípidos saponificables, raramente se encuentran libres. Son ácidos orgánicos de elevado número de átomos de carbono. Este número es siempre par y oscila, normalmente, entre 12 y 22. La larga cadena tiene carácter zigzagueante. La cadena carbonada puede o no tener dobles enlaces. En el primer caso, diremos que el ácido graso es insaturado (ácido oleico) y en el segundo, saturado (ácido palmítico). Los ácidos grasos se diferencian por el número de átomos de carbono y por el número y la posición de los dobles enlaces. A veces, por comodidad, representaremos la cadena hidrocarbonada de los ácidos grasos como una simple línea quebrada. Los ácidos grasos saturados se representan abreviadamente, indicando sólo el número de átomos de carbono, por ejemplo el ácido palmítico se representa por 16:0 ( 16 átomos de carbono y ningún enlace doble), el ácido esteárico por 18:0. En los ácido grasos insaturados hay que indicar el número de dobles enlaces y la situación del primero, para ello hay que numerar los átomos de carbono, empezando por el grupo metilo terminal. Ejemplo el ac. oleico se 2

4 representa mediante la notación 18:1 ω 9 (tiene 18 átomos de carbono y un doble enlace entre el carbono 9 y 10). El ac. linoleico, por 18:2 ω 6 ( tiene 18 átomos de carbono, dos dobles enlaces y el primero entre el carbono 6 y 7) En los ac. grasos insaturados la presencia de dobles enlaces da lugar a un tipo de isomería geométrica, denominada cis-trans. Estos isómeros se diferencian según la configuración espacial que adoptan los diversos sustituyentes respecto de un doble enlace. Así, la configuración cis significa que los radicales R 1 y R 2 se sitúan al mismo lado del doble enlace. En la configuración trans se disponen en lados contrarios. La presencia de uno o más dobles enlaces en configuración cis forma un quiebro en la cadena, lo que explica que las cadenas de los ac. grasos insaturados estén dobladas, mientras que las de los saturados ( o los de configuración trans) son rectas Los ácidos grasos no suelen encontrarse en estado libre y se obtienen por hidrólisis ácida o enzimática de los lípidos saponificables. Son los carburantes metabólicos de las células PROPIEDADES FÍSICAS El punto de fusión de los ácidos grasos aumenta con la longitud de la cadena. Además los ácidos grasos saturados tienen un punto de fusión más alto que los insaturados, esto hace que a temperatura ambiente los primeros sean sólidos (grasas, sebos, tocinos) y los segundos líquidos (aceites). Esta variación en el punto de fusión se debe a que entre los ácidos grasos se establecen una serie de enlaces débiles, llamados fuerzas de Van der Waals, de manera que a mayor longitud de la cadena se forman más enlaces Van der Waals, eso hace que el punto de fusión sea más alto, ya que hay que administrar más energía. Por otra parte los dobles enlaces en configuración cis forman una especie de codos en los que se produce un cambio en la dirección 3

5 y esto dificulta la formación de los enlaces Van der Waals, de manera que a mayor número de dobles enlaces, se forman más codos y por lo tanto menos enlaces Van der Waals y entonces el punto de fusión desciende. En cuanto a la solubilidad, son moléculas anfipáticas, es decir bipolares, ya que el grupo carboxilo es polar (hidrófilo) y la cadena carbonada es apolar (hidrófoba) por lo tanto son insolubles en agua y en medio acuoso, los grupos hidrófilos se disponen hacia fuera en contacto con el agua y los hidrófobos se alejan; esto explica la formación de películas superficiales cuando se echan unas gotas en agua. Sin embargo, cuando los ácidos grasos se colocan en el seno del agua se disponen formando estructuras más o menos esféricas, micelas o en empalizada, mono y bicapas. QUÍMICAS Llevan acabo la reacción de saponificación, ya que reaccionan con bases fuertes NaOH o KOH dando las sales correspondientes o jabones: R 1 -COOH + NaOH R 1 -COONa + H 2 O Ácido orgánico hidróxido sódico Sal sódica (jabón) agua Los jabones disminuyen la tensión superficial, formando alrededor de las gotas de grasa una especie de membrana que mantiene las gotas de grasa separadas para facilitar su disolución. Reacción de esterificación: El grupo ácido de los ácidos grasos va a poder reaccionar con los alcoholes para formar ésteres y agua. R 1 -COOH + HOCH 2 -R 2 R 1 -COO-CH 2 -R 2 + H 2 O Ácido orgánico alcohol éster agua Los ácidos grasos insaturados se pueden saturar y convertirse en sólidos. Son las grasa parcialmente hidrogenadas, como la margarina. 4

6 Los ácidos grasos insaturados expuestos al aire reaccionan con el oxígeno a nivel de sus dobles enlaces y se oxidan dando moléculas de aldehído que dan el olor rancio característico. En los seres vivos la reacción de autooxidación se ve impedida por sustancias antioxidantes como la vitamina E ÁCIDOS GRASOS ESENCIALES Son aquellos que los mamíferos no podemos sintetizar y por lo tanto debemos incluirlos en nuestra dieta, pues son imprescindibles. Abundan en los aceites de semillas (girasol, maíz, ) y en los pescados azules. Son poliinsaturados como por ejemplo el ácido Araquidónico, ácido Linoleico (w 6) y ácido Linolénico (w3). Antiguamente se conocían como vitamina F. Son precursores de prostaglandinas, tromboxanos, que tienen acción reguladora. Son mediadores locales. Son importantes ya que favorecen la vasodilatación, previenen la formación de coágulos y por lo tanto reducen las trombosis, la artritis reumatoide y la arterioesclerosis. Provocan las contracciones del útero durante el parto, intervienen en procesos alérgicos, asmáticos, 4.- ACILGLICÉRIDOS Son ésteres de la glicerina y de ácidos grasos. Si un ácido graso esterifica uno de los grupos alcohol de la glicerina tendremos un monoacilglicérido, si son dos, un diacilglicérido, y si son tres, un triacilglicérido, triglicérido, también llamados: grasas neutras. Estas sustancias por saponificación dan jabones y glicerina. Los 5

7 acilglicéridos simples contienen un solo tipo de ácido graso, mientras que los mixtos tienen ácidos grasos diferentes. En las grasas naturales hay una mezcla de ambos. Los acilglicéridos saponifican dando los correspondientes jabones y glicerina. Los triglicéridos son sustancias apolares, prácticamente insolubles en agua, sobre la que flotan debido a su baja densidad. Los monoacilglicéridos y los diacilglicéridos, al tener la glicerina radicales OH- libres, tienen cierta polaridad. Las grasas ricas en ácidos grasos insaturados (aceites y grasas de pescados azules) tienen un punto de fusión bajo y a temperatura ambiente son líquidas. Las grasas ricas en ácidos grasos saturados (sebos, tocinos, mantecas) tienen un punto de fusión alto y a temperatura ambiente son sólidas. La mantequilla y margarinas tienen un punto de fusión intermedio y a temperatura ambiente son semisólidas. Los acilglicéridos, pueden sufrir hidrólisis química y enzimática. En la industria se aprovecha la hidrólisis química para obtener jabón, mediante la reacción de saponificación. La hidrólisis enzimática tiene lugar en el tracto digestivo gracias a la bilis ( hígado) que emulsiona las grasas disgregándolas en diminutas partículas, lo que favorece la acción de las lipasas (jugo pancreático e intestinal) que rompen las moléculas de grasa en glicerina y ácidos grasos, estos últimos atraviesan las vellosidades intestinales y van a sistema linfático, desde donde se distribuyen a la sangre en forma lipoproteínas. Las funciones de los acilgligéridos son las siguientes: ü Reserva energética a largo plazo: un gramo de grasa proporciona más del doble de Kcal que un gramo de azúcar. En los vegetales se almacenan en las vacuolas de las células vegetales (las semillas y frutos oleaginosos) y en el tejido graso o adiposo de los animales. Contienen en proporción mucha más energía que otras sustancias orgánicas, como por ejemplo el glucógeno, pues pueden almacenarse en grandes cantidades y en forma deshidratada, con lo que ocupan un menor volumen, esto es muy importante en los animales ya que un menor peso 6

8 facilita su movilidad. Hay que tener en cuenta que en los animales, la reserva energética a medio plazo se almacena en forma de glucógeno, sin embargo la capacidad de almacenamiento se satura pronto, es por eso que el exceso de glúcidos se almacena en forma de grasas, constituyendo el tejido adiposo bajo la piel y alrededor de ciertos órganos pues, la capacidad de almacenamiento así es prácticamente ilimitada. ü Aislamiento térmico y físico: en animales endotermos las grasas bajo la piel constituyen el panículo adiposo que actúa como aislante térmico frente a las bajas temperaturas, o para regular la flotabilidad, pues son malas conductoras del calor y menos densas que el agua. así por ejemplo las focas llegan a alcanzar hasta 7-8 cm de grasa bajo la piel. Además las grasas depositadas alrededor de los órganos como corazón, riñones, proporcionan una buena protección contra traumatismos. Presenta interés especial el tejido adiposo pardo o marrón como adaptación de los animales que viven en climas fríos, pues su grasa suministra abundante calor, sobre todo a los animales que hibernan, ya que su oxidación en las mitocondrias no suministra ATP, como los demás tipos de grasa, sino que produce exclusivamente energía en forma de calor. 5.- LAS CERAS Son ésteres de un monoalcohol lineal y de un ácido graso, ambos de cadena larga (16-30carbonos). A temperatura ambiente son sólidas (punto de fusión= 60ºC-100ºC). Los dos extremos dela molécula son hidrófobos, esto hace que sean impermeables, es decir totalmente insolubles en agua. Realizan diferentes funciones, relacionadas con su capacidad impermeabilizante así, recubren superficies que están en contacto con el medio externo, como piel, plumas, pelo, es decir tienen una función protectora. Destacamos el cerumen que cubre el conducto auditivo externo de mamíferos; la lanolina, cera protectora de la lana de las ovejas,; el palmitato de miricilo o cera de abejas; cera que recubre las plumas de aves acuáticas; las ceras que cubren los tallos, hojas y frutos de las plantas, para impedir la pérdida de agua y proteger contra los parásitos. 6.- LÍPIDOS COMPLEJOS O DE MEMBRNA Son lípidos complejos saponificables, formados por sustancias lipídicas y no lipídicas ( glúcidos, alcoholes, derivados aminados, ) y son constituyentes de las membranas biológicas. 7

9 La estructura de todos ellos responde a la de una molécula anfipática que posee dos regiones: una zona hidrófoba (apolar), formada por las cadenas alifáticas de los ac. grasos que están unidos mediante enlace éster a un alcohol (glicerina o esfingosina) y una zona hidrófila (polar) originada por las restantes componentes no lipídicos unidos también al alcohol. Debido al carácter anfipático, en medio acuoso forman: micelas, monocapas y bicapas, enfrentando sus extremos apolares y dejando los grupos polares en contacto con el agua. Estas estructuras se mantienen gracias a : -Interacciones hidrófobas y fuerzas de Van der Waals entre las colas hidrocarbonadas. - Interacciones electrostáticas y puentes de H entre grupos polares y las moléculas de agua Las bicapas tienden a cerrarse sobre sí mismas, para evitar que en los extremos queden cadenas hidrocarbonadas expuestas al agua, lo que dificulta el paso de moléculas hidrosolubles a través de ellas, con lo que se mantiene una diferencia de composición entre el exterior y el interior; de esta manera se forman los liposomas, que son vesículas huecas que albergan en su interior una cavidad llena de agua ( es probable que las membranas de las células primitivas se pareciesen a los liposomas) Las bicapas se autorreparan, ya que un orificio es energéticamente desfavorable. Por otro lado, los fosfolípidos se mueven con entera libertad. Los fosfoglicéridos o fosfolípidos compuestos anfipáticos desempeñan un papel estructural de gran importancia en los seres vivos pues constituyen las membranas celulares. Éstas están formadas por una doble capa de fosfolípidos en la que están integrados otros lípidos (colesterol, por ejemplo) y proteínas. En el caso de la membrana plasmática hay también oligosacáridos. Dependiendo del tipo de alcohol se distinguen: Los fosfoglicéridos, que tienen como alcohol la glicerina y los esfingolípidos, que tienen como alcohol la esfingosina FOSFOGLICÉRIDOS: Químicamente podemos definirlos como ésteres del ácido fosfatídico y un compuesto polar, generalmente un aminoalcohol. El ácido fosfatídico es, a su vez, un éster de un diacilglicérido y del ácido fosfórico. El alcohol es siempre una sustancia polar, soluble en agua, muy variada químicamente (aminoácido, base nitrogenada, etc). Son componentes estructurales de las membranas, destacamos: la lecitina que tiene como aminoalcohol, la colina. Abunda en la yema de huevo y tejido nervioso. Otro fosfoglicérido es la cefalina que tiene como aminoalcohol la etanolamina y está presente en el cerebro. 8

10 6.2.- ESFINGOLÍPIDOS: Derivan de la ceramida, constituida por la esfingosina esterificada con un ácido graso. Los esfingolípidos se dividen en: Esfingofosfolípidos: Abundan en las membranas del tejido nervioso. Están formados por la ceramida esterificada con una molécula de ácido ortofosfórico y un aminoalcohol, unido mediante un enlace amida. El grupo más importante es el de las esfingomielinas que tienen como aminoalcohol la colina, son componentes de las vainas de mielina y aíslan los axones de las neuronas. Esfingoglicolípidos: son ceramidas que contienen como grupo polar un glúcido, se distinguen: o Los cerebrósidos: tienen como grupo polar un monosacárido, glucosa o galactosa o Los gangliosidos: tienen como grupo polar un oligosacárido Se localizan en la superficie externa de las membranas celulares y abundan en las neuronas. Actúan como receptores de membrana, están relacionados con el reconocimiento celular y regulan el crecimiento y diferenciación celular. 9

11 7.- TERPENOS: Son lípidos no saponificalbes que derivan del isopreno (2 metil-1,3 butadieno). Según el número de isoprenos que constituyen el polímero se clasifican en: CH 3 CH 2 =C-CH=CH 2 Monoterpenos: formados por dos moléculas de isopreno, por ejemplo los aceites esenciales de las plantas como el geraniol (geranios), el mentol (menta), el alcanfor (laurel alcanforero), Diterpenos: formado por 4 isoprenos, tenemos el fitol que es un componente de la clorofila y las vitaminas A, E y K. Triterpenos: formado por 6 isoprenos, como por ejemplo el escualeno que es precursor del colesterol. Tetraterpenos (carotenoides): formados por 8 isoprenos, los isoprenos extremos se ciclan. A este grupo pertenecen las xantofilas (amarillo), el licopeno que da color rojo al tomate y los carotenos α, β y δ que dan el color anaranjado a la zanahoria, al caparazón de gambas, el β caroteno es precursor de la vitamina A. 10

12 Politerpenos: formados por muchas moléculas de isopreno, como por ejemplo el caucho natural. 8.- ESTEROIDES Son lípidos no saponificables derivados del ciclo del esterano (ciclo pentanoperhidrofenantreno). Son moléculas muy activas e importantes en el metabolismo. Un grupo importante son los esteroles (colesterol y vitamina D) que se caracterizan por tener un grupo alcohol - OH en el carbono 3. El colesterol forma parte de la membrana plasmática de las células animales, y en la sangre se une a las lipoproteínas del plasma. Influye en las propiedades de la membrana plasmática, de tal manera que mantiene su fluidez frente a 11

13 fluctuaciones de la temperatura y el grado de instauración. También afecta a la permeabilidad de las bicapas lipídicas, disminuyéndola frente a pequeñas moléculas solubles en agua. Un aumento de colesterol en sangre produce arteriooesclerosis, debido a las placas de ateroma que precipitan en los vasos sanguíneos, entorpeciendo la circulación de la sangre. El colesterol es precursor de otras sustancias como: ü Ácidos biliares: los más importantes en humanos son el ácido cólico, quenodesoxicólico y desoxicólico; este último, además, está presente en muchos otros mamíferos. Componen la bilis, en la que se encuentran formando sales que actúan como detergentes en el intestino delgado provocando una emulsión de las grasas, que se degradarán posteriormente por la acción de las lipasas. ü Vitamina D, vitamina liposoluble responsable de la regulación del metabolismo del calcio y fósforo en vertebrados. ü Hormonas: tienen carácter hidrofóbico, lo que les permite cruzar libremente las membranas o Sexuales: la testosterona, responsable de los caracteres sexuales secundarios masculinos. Los estrógenos, responsables de los caracteres sexuales secundarios femeninos y la progesterona que prepara para la gestación o De la corteza suprarrenal: el cortisol que regula el metabolismo glucídico y la aldosterona que regula el balance hídrico salino a nivel renal 12

14 9.- PROSTAGLANDINAS Las prostaglandinas son lípidos formados a partir de un ácido graso, llamado ácido araquidónico. Su nombre proviene de la próstata, pues fue en el primer lugar de donde se aisló una prostaglandina. Sin embargo, se han encontrado prostaglandinas en gran cantidad de tejidos. Cumplen diversas funciones relacionadas generalmente con procesos inflamatorios, con dolor, fiebre, edemas y enrojecimiento. Su producción se inhibe con la presencia de ácido acetil salicílico (analgésico y antipirético). Algunas funcionan como vasodilatadores, regulando la presión sanguínea, otras promueven la contracción de la musculatura lisa y otras intervienen en la coagulación sanguínea. 13