Es un grupo muy heterogéneo, ya que no tienen en común ni la estructura de sus moléculas ni la gran variedad de funciones que desempeñan:

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1 3. LÍPIDOS Son un grupo de moléculas orgánicas en cuya composición química intervienen principalmente los elementos C, H y O y, en menor proporción S y P. la característica común de todos ellos es que son sustancias poco o nada solubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos (cloroformo, éter, benceno, xilol, etc.) Es un grupo muy heterogéneo, ya que no tienen en común ni la estructura de sus moléculas ni la gran variedad de funciones que desempeñan: 1. Función energética: son carburantes metabólicos y forman depósitos de reserva energética. 2. Función estructural: son constituyentes estructurales de las membranas biológicas. 3. Función vitamínica: vitaminas liposolubles A, D, E y K. 4. Función hormonal: hormonas esteroideas. 3.1 Clasificación de los lípidos Según su estructura molecular: 1. Lípidos saponificables: son capaces de formar jabones al reaccionar con bases alcalinas (NaOH y KOH). Agrupa a los ácidos grasos y a sus derivados, ya sea mediante la formación de enlaces éster con otras sustancias (triacilglicéridos, lípidos de membrana y ceras), o mediante otras modificaciones (eicosanoides). 2. Lípidos insaponificables: carecen de enlace éster, por lo que no forman jabones tras la hidrólisis alcalina. Derivan de sucesivas condensaciones de unidades de isopreno (una molécula de cinco átomos de carbono), por lo que también reciben el nombre de isoprenoides y agrupa a los terpenos y a los esteroides. 3.2 Ácidos Grasos Es un ácido orgánico formado por una larga cadena hidrocarbonada, generalmente lineal, que puede considerarse derivada de la cadena alifática de un hidrocarburo, en la que el grupo metilo terminal (-CH 3 ) se ha oxidado a grupo ácido carboxílico (-COOH). 19

2 Son importantes carburantes metabólicos de la célula y pueden detectarse en estado libre en el plasma sanguíneo y en el interior de las células, pero habitualmente se encuentran unidos mediante enlaces éster a grupos alcohol de determinadas moléculas y formen parte de la estructura molecular de las grasas, de los glicerolípidos y esfingolípidos de las membranas biológicas y de las ceras. También se pueden encontrar esterificando al colesterol. Hay dos características que diferencian a unos ácidos grasos de otros: 1. La longitud de la cadena alifática que pueden ser corta (entre 4 y 6 átomos de carbono); media (entre 8 y 10) y larga (entre 12 y 24 o más). 2. Grado de saturación, es decir, los tipos de enlaces que se establecen entre los átomos de carbono. Según este criterio los ácidos grasos pueden ser: - Saturados, cuando todos sus enlaces son simples (-C-C-) - Insaturados, cuando existe algún doble enlace (-C=C-) en la cadena (insaturaciones). - Monoinsaturados, cuando sólo existe un doble enlace - Polinsaturados, cuando existen dos o más dobles enlaces. Ácidos grasos saturados Carecen de dobles enlaces y son muy abundantes en las grasas de origen animal, sobre todo en los mamíferos, en la manteca de cacao (abundan en el chocolate) y también en los aceites de palma y de coco. Se representan indicando el número de átomos de carbono y el de dobles enlaces, por ejemplo el ácido palmítico de 16 carbonos (hexadecanoico) se representa por 16:0. Ácidos grasos insaturados Presentan instauraciones, es decir, uno o más dobles enlaces, según sean monoinsaturados o poliinsaturados respectivamente. Se representan indicando el número de carbonos, el de dobles enlaces y el carbono donde se encuentra el /los dobles enlaces. Por ejemplo el ácido oleico que se denomina octadecenoico se representa por 18:1ω ω9. Los carbonos se empiezan a numerar los átomos de carbono por el grupo metilo terminal (la posición ω). Cuando hay varios dobles enlaces solo se indica el primero, pues los siguientes se sitúan a continuación del primero, dejando siempre entre ellos un grupo metileno (-CH2-). Por ejemplo el ácido linoleico se representa por 18:2ω ω6. 20

3 Propiedades físicas de los ácidos grasos 1. La presencia de insaturaciones da lugar a la isomería cistrans. Los isómeros cis-trans se diferencian según la configuración espacial que adoptan los diversos sustituyentes respecto de un doble enlace. En la configuración cis, los restos R 1 y R 2 de la cadena alifática se sitúan al mismo lado del doble enlace. En la configuración trans se disponen en lados contrarios. 2. Las moléculas de los ácidos grasos son anfipáticas pues la cadena alifática es apolar y, por tanto hidrófoba o lipófila (soluble en disolventes orgánicos), mientras que el grupo carboxilo es polar y soluble en agua o hidrófilo, de manera que en disolución acuosa se pueden disociar como cualquier ácido débil. 3. Los ácidos grasos saturados disponen sus cadenas alifáticas en la conformación espacial totalmente extendida, por lo que sus moléculas se empaquetan ordenadamente. De esta manera, se establecen numerosas interacciones mediante puentes de hidrógeno entre sus grupos carboxilos y mediante fuerzas de Van der Waals entre los grupos metilenos de sus cadenas alifáticas. Cuanto más larga sean las cadenas, tiene lugar más interacciones entre ellas, lo que incrementa el punto de fusión de estos ácidos grasos, pues se requiere más energía para deshacer las interacciones. Sin embargo la presencia de dobles enlaces en configuración cis, que es la más extendida en la mayoría de los ácidos grasos insaturados, obliga a formar curvaturas en sus cadenas que dificultan el empaquetamiento y debilitan el empaquetamiento y debilitan las interacciones de Van der Waals, lo que disminuye el punto de fusión. El punto de fusión de los ácidos grasos y de los lípidos saponificables derivados de ellos que depende de la fuerza de las interacciones entre sus cadenas alifáticas- es menor en los ácidos grasos de cadena corta y en los que presentan mayor grado de insaturación. Propiedades químicas de los ácidos grasos 1. Oxidación: el grado de insaturación incide en la facilidad de oxidación de los ac. grasos, sobre todo los poliinsaturados, lo cual puede conducir a la rotura de las cadenas y formación de aldehídos volátiles responsables del característico olor y sabor rancio. En los sistemas biológicos se contrarresta este efecto con la presencia de sustancias antioxidantes, como la vitamina E. 2. Esterificación y saponificación: los ac. grasos son capaces de formar enlaces éster con grupos alcohol de otras moléculas; cuando estos enlaces se hidrolizan con álcali, se rompen y se obtienen las sales de los ac. grasos correspondientes, denominados jabones, mediante un proceso denominado saponificación. 21

4 3.3 Triacilgliceroles o grasas Reciben el nombre de triacilglicéridos, triglicéridos o grasas y resultan de la esterificación de una molécula glicerol o glicerina (propanotriol) con tres moléculas de ac. grasos, que pueden ser saturados o insaturados (cada molécula de ac. graso se designa genéricamente con el nombre de grupo o radical acilo). Si los tres ac. grasos son iguales dan lugar a los triacilgliceroles simples, como por ejemplo la trioleína (si posee ac. oleico). Si son distintos, tanto por la longitud de sus cadenas o por el grado de instauración, constituyen los triacilgliceroles mixtos. Son sustancias de reserva energética que se almacenan en las vacuolas de las células vegetales (semillas y frutos oleaginosos) y en los adipocitos del tejido adiposo de los animales. Cada gramo de grasa proporciona unas 9 kcal, más del doble de la suministrada por un gramo de carbohidrato (4 kcal), debido a que los ac. Grasos presentan menor grado de oxidación que los glúcidos. Además las grasas son muy apolares y se almacenan en forma anhídrida (no retiene agua), mientras que el glucógeno se almacena en forma hidratada, de manera que adsorbe más del doble de su peso en agua. Un gramo de grasa anhidra almacena alrededor de seis veces más energía metabólica que un gramo de glucógeno hidratado; es decir, las grasas permiten almacenar la máxima cantidad de energía y ocupar el mínimo espacio. Además los depósitos de grasa subcutánea sirven como aislante térmico, para conservar el calor corporal, y como almohadilla protectora frente a golpes y contusiones. Presenta interés especial el tejido adiposo pardo o marrón, como adaptación al frío, pues su grasa suministra abundante calor, sobre todo a los animales que hibernan. Clasificación de las grasas Según su punto de fusión los triacilglicéridos se clasifican en: 1. Sebos. Son grasas sólidas, como la grasa de buey, debido a su alto contenido en ac. grasos saturados y de cadena larga. 2. Mantecas. Son grasas semisólidas, como la grasa del cerdo. Su grado de fluidez depende de su alimentación. 3. Aceites. Son grasas líquidas u oleosas a temperatura ambiente, pues contienen ac. grasos insaturados o de cadena corta, o ambas cosas a la vez, por lo que su empaquetamiento es menos 22

5 denso y disminuye el punto de fusión, ya que es preciso romper un menor número de enlaces de Van der Waals, existentes entre las cadenas alifáticas. Algunos ejemplos son el aceite de oliva o ac. oleico (monoinsaturado); el de girasol, maíz, soja, etc. ricos en ac. grasos polinsaturados como el ac. linoleico de la serie ω-6. Los aceites de semilla se extraen con disolventes orgánicos y necesitan una serie de etapas posteriores de refinado que eliminan la vitamina E, por lo que se oxidan con facilidad (se enrancian), mientras que el aceite de oliva se extrae de la aceituna por presión y cuando es virgen (el de mejor calidad) contiene suficiente vitamina E para protegerse de la oxidación. 3.4 Lípidos complejos o de membrana En su composición intervienen sustancias lipídicas (ac. grasos) y otros componentes no lipídicos (alcoholes, glúcidos, ácidos fosfóricos, derivados aminados, etc.) y son constituyentes de las membranas biológicas. 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 enlaces éster a un alcohol que puede ser el glicerol o la esfingosina; y una zona hidrófila (polar) originada por los restantes componentes no lipídicos que también están unidos al alcohol. En función del tipo de alcohol que contiene la molécula, se distinguen dos clases de tipos de lípidos complejos: 1. Glicerolípidos Poseen dos moléculas de ácidos grasos unidos mediante enlaces éster a dos grupos alcohol del glicerol en las posiciones α (ac. graso saturado) y β (ac. graso insaturado). Según cual sea el sustituyente que está unido al tercer grupo alcohol se diferencian dos tipos de glicerolípidos: Gliceroglucolípidos El tercer grupo alcohol forma un enlace O-glucosídico con un monosacárido. Son lípidos que se encuentran en las membranas de las bacterias y las células vegetales. Glicerofosfolípidos Se denominan vulgarmente fosfolípidos y se caracterizan porque el tercer grupo alcohol del glicerol forma un enlace éster con una molécula de ácido ortofosfórico que, a su vez, forma otro enlace éster con un grupo alcohol de un derivado aminado o de un polialcohol. La molécula resultante de la unión de los dos ac. grasos con la glicerina y el ac. ortofosfórico recibe el nombre de ac. fosfatídico de manera que las moléculas de 23

6 los diferentes fosfolípidos se pueden entender como derivados del ac. fosfatídico y por ello se nombran con el prefijo fosfatidil seguido por el nombre del derivado aminado o polialcohol con el que se une: Propiedades de los glicerofosfolípidos La propiedad más interesante de los fosfolípidos es que poseen carácter anfipático. Este carácter les permite interaccionar con la fase acuosa mediante sus regiones polares, mientras que las cadenas apolares son repelidas y proyectadas hacia fuera, en el aire, donde interaccionan con las cadenas alifáticas de las moléculas vecinas. Esta doble interacción polar-apolar es responsable de que las moléculas de fosfolípidos se extiendan por la superficie del agua y formen una monocapa. Pero, en ciertas condiciones, como las que se dan en los seres vivos, los fosfolípidos son capaces de formar bicapas que dan lugar a los distintos tipos de membranas biológicas. Membranas biológicas Se forman por el autoensamblaje espontáneo de las moléculas de fosfolípidos para formar bicapas, que pueden considerarse como dos monocapas superpuestas y unidas por sus regiones hidrofóbicas. La formación de las membranas biológicas se debe al carácter anfipático de las moléculas de fosfolípidos y al 24

7 comportamiento particular que tienen estas moléculas en medios acuosos. Las cabezas polares (hidrófilas) de los fosfolípidos interaccionan entre sí y con las moléculas de agua, pero las cadenas alifáticas (apolares) son repelidas por la fase acuosa, de manera que se agrupan y empaquetan fuertemente entre sí, hacia el interior de una bicapa, con el fin de disminuir al máximo el área apolar expuesta en el medio acuoso. Estas bicapas se pliegan sobre sí mismas para formar vesículas huecas que albergan en su interior una cavidad llena de agua. En su formación participan además de los fosfolípidos, otros lípidos estructurales, como los esfingoglucolípidos y el colesterol y una gran variedad de glucoproteínas. Esfingolípidos Poseen una estructura derivada de la ceramida, una molécula que resulta de la unión, mediante enlace amida, de una molécula de ac. graso con un aminoalcohol llamado esfingosina. Según sea el sustituyente que está unido al grupo alcohol de la ceramida, los esfingolípidos pueden ser de dos clases: esfingoglucolípidos y esfingofosfolípidos. Esfingoglucolípidos Constituyen una familia compleja de lípidos que resultan de la unión, mediante enlace O-glucosídico, entre el grupo alcohol de la ceramida y un conjunto de monosacáridos, entre los que se encuentran la glucosa, galactosa, la N-acetilglucosamina, la N- acetilgalactosamina, la mucosa y el ac. siálico. Hay dos clases de esfingoglucolípidos: - Cerebrósidos: son los más simples y solo tienen una molécula de monosacárido (glucosa o galactosa) unida a la ceramida. - Gangliósidos: son los más complejos y presentan una cadena oligosacárida que queda definida por la secuencia de los monosacáridos componentes, bien sea por la naturaleza de los azúcares, el orden que guardan, la naturaleza de sus enlaces o la presencia de ramificaciones. Funciones de los esfingoglucolípidos Forman parte de las membranas celulares, especialmente de la membrana plasmática, donde se intercalan entre los fosfolípidos y contribuyen al aumento de la rigidez de la matriz fosfolipídica. Se localizan preferentemente en la capa que da al exterior, donde sus secuencias de monosacáridos junto con las secuencias glucídicas de las glucoproteínas, constituyen el glucocalix. 25

8 Esfingofosfolípidos Resultan de la unión del grupo alcohol de la ceramida, mediante enlace éster, con una molécula de ac. ortofosfórico que, a su vez, se une mediante otro enlace éster con una molécula de etanolamina o de colina. Se origina de esta manera un grupo de sustancias que reciben el nombre de esfingomielinas y son muy abundantes en el tejido nervioso, donde forman parte de las vainas de mielina que recubren los axones de determinadas neuronas (fibras mielínicas). 3.5 Ceras Son compuestos resultantes de la unión mediante enlace éster de un ácido graso de cadena larga (de 14 a 36 átomos de carbono) con un alcohol que también presenta una larga cadena alifática (se denominan alcoholes grasos y poseen entre 14 y 30 átomos de carbono). Debido a que la longitud de estas moléculas es tan grande, son sustancias fuertemente apolares, sólidas y con un fuerte carácter hidrófobo. Debido a estas características son secretadas por las glándulas sebáceas de los vertebrados para proteger e impermeabilizar la piel, el pelo y las plumas. También se encuentran en el exoesqueleto de los artrópodos y actuando como impermeabilizante en frutos, hojas y tallos jóvenes de las plantas. Entre las ceras más conocidas, la cera de abeja, que son ésteres del ac. palmítico con alcoholes de 30 carbonos (alcohol miricílico); la lanolina o cera de la lana de las ovejas; y el cerumen del conducto auditivo. 3.6 Terpenos o isoprenoides Son un conjunto de sustancias que presentan gran diversidad, tanto estructural como funcionalmente, pero todos responden a la estructura general derivada de la polimerización del isopreno (2-metil-butadieno). Su clasificación se basa en el número de moléculas de isopreno que se unen entre sí: Monoterpenos: se forman por la unión de dos moléculas de isopreno. Son sustancias volátiles y de aromas penetrantes y característicos que constituyen las esencias vegetales, como mentol (esencia de menta), geraniol (esencia de rosas), aldehído cinámico (esencia de canela), etc. Diterpenos: constituidos por cuatro moléculas de isopreno. Entre ellos se encuentra el fitol, componente de la clorofila; y las vitaminas liposolubles A, E y K, que desempeñan funciones esenciales y al no poder ser sintetizadas deben ser ingeridas en la dieta. Triterpenos: constan de seis unidades de isopreno. Entre ellos se encuentran el escualeno y el lanosterol que son precursores del colesterol. Tetraterpenos: constituidos por ocho unidades de isopreno y constituyen los pigmentos fotosintéticos como los carotenoides (carotenos anaranjados precursores de la vitamina A, licopenos de color rojo y las xantofilas amarillas). Politerpenos: se polimerizan miles de unidades de isopreno como el caucho. 26

9 3.7 Esteroides Son compuestos policíclicos que derivan del anillo del ciclopentanoperhidrofenantreno, denominado gonano (antiguamente esterano), cuya estructura está formada por cuatro anillos de carbono unidos. Se diferencian entre sí por el número y la localización de sustituyentes en el anillo de gonano, y de la presencia de dobles enlaces en los anillos. Entre los esteroides más característicos: Sales biliares: son anfipáticas, lo que les confiere propiedades detergentes. Emulsionan las grasas y favorecen su digestión y posterior absorción en el intestino. Hormonas esteroideas: incluyen a las hormonas de la corteza suprarrenal, entre las que se encuentran los glucocorticoides como el cortisol y los mineralcorticoides como la aldosterona. Además son también hormonas esteroideas las hormonas sexuales masculinas (andrógenos como la testosterona) y las femeninas (estrógenos y progesterona) que controlan la maduración sexual, el comportamiento y la capacidad reproductora. Esteroles: el de mayor importancia biológica es el colesterol molécula de trascendental importacia para la célula. Forma parte de las membranas biológicas, a la que confiere resistencia y es el precursor de todos los demás esteroides. Otros esteroles constituyen el grupo de la vitamina D de la que existen varias formas químicas diferentes y, aunque se considera una vitamina, la podemos sintetizar a partir de provitaminas tanto de origen vegetal como animal (por irradiación ultravioleta sobre la piel). 3.8 Eicosanoides Son un grupo de compuestos bioactivos que presentan carácter hormonal, ya que actúan como moléculas mensajeras responsables de efectos fisiológicos. Pero se diferencian del resto de las hormonas en que no son producidas por glándulas especializadas para desplazarse después por la sangre hasta el lugar donde ejercen su acción; sino que por el contrario, son mediadores locales fabricados en el propio lugar donde actúan, a partir de ac. grasos poliinsaturados de 20 carbonos (eicosanoides), como el ac. araquidónico, que se encuentran almacenados en los fosfolípidos de la membrana plasmática. Incluyen: Las prostaglandinas cuyas acciones engloban las contracciones del útero induciendo el parto; mediación de la respuesta inflamatoria que provoca fiebre, rubor, edema y calor (la aspirina inhiben su síntesis por lo que es antiinflamatoria); algunas (las prostaciclinas) tienen acción vasodilatadora de las arterias impidiendo la agregación plaquetaria, etc. Los tromboxanos que tienen efectos opuestos a las prostaciclinas, ya que contraen las arterias y desencadenan la agregación de las plaquetas durante la coagulación de la sangre. Los leucotrienos que son mediadores locales en las reacciones de tipo alérgico e inflamatorio que intervienen en el desarrollo del asma bronquial. 27