LÍPIDOS. 1.- CONCEPTO Y DEFINICIÓN. TEMA 7 CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS. LÍPIDOS SIMPLES: Acilglicéridos (ésteres de ácidos grasos con glicerina).

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1 TEMA 7 LÍPIDOS. GUIÓN. (3 sesiones) 1.- CONCEPTO. 2.- ACILGLICÉROLES o GRASAS. - Estructura general de una grasa. - Importancia del número de átomos de carbono (ejemplos) y de la presencia de insaturaciones. - Importancia de las grasas como reserva energética. - Diferencias en el grado de saturación de las grasas vegetales y animales. 3.- FOSFOLÍPIDOS Y FOSFOAMINOLÍPIDOS. - Concepto. - Estructura de la Lecitina como ejemplo. - Carácter anfipático y su papel en la estructura de las membranas. - Citar Esfingolípidos y cefalinas. 4.- CUTINA, SUBERINA Y CERAS. 5.- TERPENOIDES (ESTEROIDES Y CAROTENOIDES). - Citar algunos ejemplos. 1.- CONCEPTO Y DEFINICIÓN. Las sustancias que los bioquímicos denominan lípidos forman un grupo diverso con una propiedad principal en común: son insolubles en agua. Los lípidos se pueden extraer de un material biológico añadiéndole un disolvente orgánico como cloroformo, éter, alcohol o benceno. Son compuestos orgánicos, formados principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, que van acompañados, en ocasiones, de nitrógeno, fósforo y azufre. En cuanto a su función, los lípidos son los componentes estructurales básicos de las finas membranas que rodean a todas las células y algunos virus. También actúan como moléculas de almacenamiento de energía que se producen cuando el organismo tiene un exceso de energía y se consumen cuando se produce una baja de energía. Finalmente, los lípidos desempeñan una importante función de protección en la piel de los vertebrados, el exoesqueleto de los insectos y las hojas de las plantas, haciendo que esas superficies externas estén protegidas frente al agua y frente a la pérdida de calor. CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS. La clasificación de los lípidos presenta multitud de problemas, dadas las características químicas tan diversas que poseen. Debido a ello, existen multitud de clasificaciones. Nosotros consideraremos: LÍPIDOS SIMPLES: Acilglicéridos (ésteres de ácidos grasos con glicerina). LÍPIDOS COMPUESTOS: Fosfolípidos y fosfoaminolípidos. Cutina, Suberina y ceras. Terpenoides (esteroides y carotenoides). 1

2 2.- ACILGLICÉROLES o GRASAS Estos compuestos son los lípidos más abundantes de la Naturaleza y constituyen la reserva energética por excelencia, sobre todo en animales. También forman estructuras de protección tanto en animales como en vegetales. ESTRUCTURA GENERAL DE UNA GRASA.- Los acilgliceroles (antes acilglicéridos), son compuestos formados por la combinación (esterificación) de una molécula de glicerina (propanotriol) y uno, dos o tres ácidos grasos. O CH 2 OH HOOC - R CH 2 - O -C- R CHOH + HOOC - R CH - O -OC- R CH 2 OH HOOC - R CH 2 - O -C- R O IMPORTANCIA DEL NÚMERO DE ÁTOMOS DE CARBONO Y DE LA PRESENCIA DE INSATURACIONES EN LOS ÁCIDOS GRASOS. Los ácidos grasos son ácidos orgánicos (carboxílicos) de cadena alifática hidrocarbonada larga. Generalmente, poseen un número par de átomos de carbono, que oscila entre 4 y 24. Es muy raro encontrarlos libres en la Naturaleza y, cuando esto ocurre, suele deberse a hidrólisis de otros lípidos más complejos. Encontramos dos tipos principales de ácidos grasos: SATURADOS.- Con una cadena alifática hidrofóbica formada por carbonos unidos por enlaces simples y una función hidrófila, constituida por el grupo carboxílico. INSATURADOS.- Con uno o más dobles enlaces en su molécula. En los ácidos grasos saturados, la cadena hidrocarbonada se dispone en el espacio en zig-zag, con ángulos de 110º, situándose en uno de sus extremos el grupo carboxílico. La cadena hidrocarbonada posee grupos metileno (-CH 2 -) y un grupo metilo terminal (-CH 3 -), que se comportan como grupos hidrófobos y forman enlaces de Van der Waals con otros grupos hidrófobos de otra molécula de ácido graso. Por el contrario, los grupos carboxilo son hidrófilos y se unen por medio de enlaces del tipo puente de hidrógeno. Este hecho justifica las siguientes propiedades de los ácidos grasos: En los ac. grasos saturados el punto de fusión aumenta con el número de átomos de carbono. A mayor número de carbonos se producirán más enlaces de Van der Waals entre las moléculas de ácido graso y se necesitará mayor gasto de energía para romper los enlaces y así conseguir la fusión. A temperatura ambiente, su estado físico es sólido, salvo excepciones. Los ac. grasos insaturados presentan unos puntos de fusión notablemente inferiores, tanto más cuanto mayor es el número de dobles enlaces. Esto es debido a que los ácidos grasos insaturados adoptan una disposición espacial determinada que impide la formación de enlaces de Van der Waals. Cuanto menor sea el número de estos enlaces, menor cantidad de energía se tendrá que aplicar para fundir. A temperatura ambiente, su estado físico es líquido. 2

3 DIFERENCIAS EN EL GRADO DE SATURACIÓN DE LAS GRASAS VEGETALES Y ANIMALES.- Las grasas sólidas a temperatura ambiente, se denominan generalmente sebos y en ellas predominan los ácidos grasos saturados. Las grasas líquidas, son los aceites y en ellas abundan los ácidos grasos insaturados. Grasas animales Ac. grasos saturados Grasas vegetales Ac. grasos insaturados. En animales homeotermos, en los que la temperatura del cuerpo es constante, predominan los sebos (compuestos que derivan de los ácidos grasos saturados), mientras que en animales poiquilotermos y vegetales en los que la temperatura del cuerpo es variable, abundan los aceites (compuestos por ácidos grasos insaturados). La razón de esta selección es la siguiente: Si aquellos organismos que no pueden controlar su temperatura interna presentaran grasas saturadas, sufrirían graves alteraciones cuando al bajar las temperaturas exteriores estas se solidificaran. Sin embargo, presentando grasas insaturadas, que tienen un punto de csolidificación más bajo, este problema no suele acontecer ya que a temperatura ambiente normal estas grasas se encuentran en estado líquido. Por esta misma razón, se ha comprobado que incluso en animales homeotermos que viven en zonas frías, son más abundantes las grasas insaturadas que los saturadas. IMPORTANCIA DE LAS GRASAS COMO RESERVA ENERGÉTICA.- Los aciglicéridos son utilizados por los animales y algunas semillas, como reserva energética. Esto se debe a que proporcionan más del doble de energía que la misma cantidad de azúcares: 9 4 kcal/gr en acilglicéridos frente a 4 1 Kcal/gr en azúcares. Veamos esto mejor con un ejemplo: Ac. palmítico Kcal/mol ß-oxidación 129 ATP (40%) 60% energía calorífica. Glucosa 686 Kcal/mol Glucolisis y 36 ATP (38%) respiración mitocondrial 62% energía calorífica. Si los animales utilizaran glúcidos como sustancia fundamental de reserva energética, el peso de estos aumentaría de forma considerable y verían dificultada su movilidad. Por una parte, se requeriría mayor cantidad de estos compuestos para conseguir igual poder calorífico que con menor cantidad de grasas. Por otra lado, los azúcares tienen tendencia a encontrarse en estado hidratado, lo que provocaría un aumento de peso suplementario de la zona donde se acumularan. No obstante, los animales utilizan glucógeno como sustancia de reserva destinada a ser gastada a corto plazo, mientras que las grasas se reservan para ser utilizadas a más largo plazo. Los vegetales, que no tienen este problema de la movilidad, almacenan la energía en mayor medida, en forma de azucares. No obstante, algunas semillas han evolucionado hacia el almacenamiento de grasas, lo que disminuye su masa y facilita su diseminación. 3

4 3.- FOSFOLÍPIDOS y FOSFOAMINOLÍPIDOS. Aunque se hallan presentes en fluidos corporales, estas moléculas se localizan fundamentalmente en las diversas membranas celulares. FOSFOLÍPIDOS. Su estructura es muy parecida a la de los triglicéridos, aunque en este caso uno de los grupos alcohol de la glicerina está esterificado por una molécula de ácido ortofosfórico, que a su vez se encuentra unido a un alcohol. Además, el ácido graso del carbono 2 es insaturado. A este compuesto se le llama Ácido fosfatídico. O CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH CH 2 -C-O -CH 2 CH 3 -CH 2 -CH CH-CH 2...-CH 2 -CO-O-CH O ÁCIDO FOSFATÍDICO CH 2 -O- P -O ALCOHOL O- Estos lípidos son importantes ya que forman parte de las membranas celulares. FOSFOAMINOLÍPIDOS. Su estructura molecular se basa en la unión mediante un enlace covalente, de un ácido fosfatídico con un AMINOALCOHOL. Los fosfoaminolípidos más importantes son la Lecitina, las cefalinas y los esfingolípidos: 1) La LECITINA (o fosfatidilcolina) posee como aminoalcohol una molécula conocida como colina, cuya estructura es la siguiente: CH 3 HO- CH 2 - CH 2 - N+ CH 3 CH 3 La lecitina es muy abundante en la yema de huevo. Además, derivados de ella entran a formar parte de las membranas celulares. El veneno de ciertas serpientes contiene un compuesto denominado "lisolecitina" que rompe los enlaces de la lecitina, destruyendo las membranas de ciertas células sanguíneas y provocando un efecto hemolítico. Como hemos dicho al principio, estas moléculas presentan un carácter heteropolar. En la lecitina la zona polar es producida por la carga negativa en el grupo fosfato y la carga positiva en grupo amino del alcohol. La zona apolar corresponde a los ácidos grasos. 2) Las CEFALINAS (o fosfatidiletanolamina), cuyo aminoalcohol es la etanolamina. Se encuentra en el cerebro y en otros tejidos animales y vegetales. HO - CH 2 - CH 2 - NH 2 Etanolamina 4

5 3) La base estructural de los ESFINGOLÍPIDOS es la esfingosina, un aminoalcohol insaturado de cadena larga que, cuando se une a un ácido graso, forma el compuesto denominado ceramida (precursor de los esfingolípidos). Se hallan presentes en gran cantidad en los tejidos nerviosos. El esfingolípido más conocido es la esfingomielina, componente esencial de la vaina de mielina que rodea los axones de las neuronas. CARÁCTER ANFIPÁTICO.- El carácter anfipático de estas moléculas (con una parte polar y otra apolar), les permite su autoasociación a través enlaces de Van der Waals entre las porciones hidrofóbicas de moléculas adyacentes, por ello son fundamentales para la formación de membranas celulares, tanto de la superficie celular como de los orgánulos subcelulares. Las zonas polares de estas moléculas se proyectan afuera, hacia el agua, en donde pueden interaccionar con las moléculas proteicas. 4.- CUTINA, SUBERINA Y CERAS. La cutina y la suberina se encuentran en las paredes celulares vegetales, ejerciendo una acción protectora contra los agentes químicos y organismos parásitos e impermeabilizante frente al agua. Sólo aparecen en las paredes secundarias, es decir, en células adultas que ya han dejado de crecer. Ambas sustancias son ésteres muy polimerizados de ácidos grasos saturados y no saturados con un peso molecular muy elevado. A diferencia de la suberina, la cutina contiene sólo una pequeña cantidad de ácidos grasos no saturados. Ambas sustancias figuran entre los compuestos orgánicos más resistentes, químicamente hablando (por ejemplo, el ácido sulfúrico concentrado, no las ataca). La cutina es impermeable al agua, aunque no a los gases. Se encuentra en las paredes celulares y en la superficie de las células que están en contacto con la atmósfera. En este caso, se forma la cutícula, que protege a la epidermis a modo de lámina continua. La suberina es impermeable al agua. Las células suberificadas son células muertas, que forman el llamado súber o corcho. Las ceras, además de insolubles son impermeables al agua y a los gases, por ello son utilizadas para formar cubiertas protectoras frente a la desecación o el exceso de humedad. Se encuentran como recubrimiento protector sobre tejidos epidérmicos o derivados, tanto de los animales (piel, pelo, plumas, exosesqueleto de insectos, etc.) como de vegetales (hojas, frutos, tallos jóvenes, etc.). 5.- TERPENOIDES (ESTEROIDES Y CAROTENOIDES) ESTEROIDES. Son lípidos complejos derivados del anillo ciclopentanoperhidrofenantreno. Un representante de este grupo es la VITAMINA D. Ésta, se puede formar a partir del 7-deshidrocolesterol (D 3 ) y también, a partir de un esterol de origen vegetal, el ergosterol (D 2 ). En ambos casos es necesaria la acción de los rayos ultravioleta del Sol sobre la piel. El grupo de esteroides más abundantes son los ESTEROLES. Entre ellos se 5

6 encuentran: El colesterol, que forma parte de las membranas plasmáticas de muchas células animales y es el precursor de muchos otros esteroides. Los ácidos biliares, producidos en el hígado, que al combinarse con bases nitrogenadas (glicina y taurina), se transforman en sus correspondientes sales biliares. Estas sales se encargan de emulsionar a los lípidos para que puedan ser totalmente digeridos y luego sean absorbidos por el intestino delgado. Estrógenos y Andrógenos, hormonas sexuales femeninas y masculinas respectivamente. Progesterona, hormona que prepara a los órganos reproductores para el proceso de gestación. Hormonas adrenocorticales. CAROTENOIDES. Los carotenoides son un grupo de lípidos constituido por unidades de isopreno: 2-metil-1,3,-butadieno CH 2 C-CH CH 2 ). CH 3 Los más importantes son las Xantofilas y los Carotenos que son los responsables de la coloración de vegetales como la zanahoria o la naranja. La disposición de los dobles enlaces hace que los electrones se encuentren muy deslocalizados; de ese modo, son fácilmente excitables y emiten energía en esos colores. Estos pigmentos también intervienen en la fotosíntesis. 6.- FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS. FUNCIÓN DE RESERVA.- Ya citada al mencionar a los triglicéridos. Son moléculas de reserva energética, debido a su gran poder calorífico y a su hidrofobia. FUNCIÓN ESTRUCTURAL.- A nivel celular, los lípidos forman parte de los sistemas de membranas (fosfolípidos, esfingolípidos, esteroles, glucolípidos...). A nivel orgánico, recubren algunos tejidos dándoles consistencia y protección frente a la acción externa (ceras, cutina, suberina). También a este nivel, lípidos con función aislante térmica son los acil-glicéridos, que se almacenan en los tejidos adiposos de los animales de climas fríos como, por ejemplo, la ballena, el oso polar, las focas, etc. Finalmente, hay lípidos, como los constituyentes de los tejidos adiposos que están situados en la planta del pie, palma de la mano, rodeando al riñón, etc. que se encargan de amortiguar a estos órganos frente a acciones mecánicas externas. FUNCIÓN DE TRANSPORTE.- Las lipoproteínas transportan aquellos lípidos que son poco solubles. Los ácidos biliares transportan las grasas y facilitan su degradación y posterior absorción. FUNCIONES CATALÍTICAS.- Las hormonas sexuales y suprarrenales, las vitaminas A, D, E, K y lípidos relacionados con la fotosíntesis, como la carotina y la xantofila o el fitol, (componente de la clorofila), actúan formando parte de biocatalizadores. 6