LÍPIDOS
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1.
Definición y clasificación
A diferencia de los
carbohidratos, que se clasificaban en función de los grupos funcionales que
poseían, los lípidos no pueden clasificarse de esta manera porque no poseen un
grupo funcional característico. En este sentido, los lípidos son sustancias de origen
biológico, solubles en disolventes orgánicos (cloroformo, benceno, etc.), y muy
poco o nada solubles en agua. Como consecuencia de ello, el término lípido abarca
a un gran número de compuestos orgánicos con estructuras muy diversas; no
obstante, poseen algo en común, la porción principal de su estructura es
de naturaleza hidrocarbonada y ésta es
la razón de su escasa o nula solubilidad en agua.
Los lípidos desempeñan
diversas funciones biológicas de gran importancia, ya que:
• constituyen las principales reservas
energéticas de los seres vivos
• forman parte de las membranas celulares,
• regulan la actividad de las células y los
tejidos
Así, las grasas,
aceites, ciertas vitaminas y hormonas y la mayor parte de los componentes no
proteicos de las membranas son lípidos. En este tema, discutiremos las
estructuras y propiedades de las clases principales de lípidos.
Una
forma de clasificar los lípidos es la que se basa en su comportamiento frente a
la reacción de hidrólisis en medio alcalino (SAPONIFICACIÓN). Los lípidos
saponificables son los que se hidrolizan en medio alcalino produciendo ácidos
grasos, que están presentes en su estructura; en este grupo se incluyen las
ceras, los triacilglicéridos, los fosfoglicéridos y los esfingolípidos.
Los lípidos no saponificables son los
que no experimentan esta reacción (terpenos, esteroides y prostaglandinas, en
este último grupo también estarían incluidos los ácidos grasos).
2.
Acidos grasos
Se
conocen más de 100 ácidos grasos naturales. Se trata de ácidos carboxílicos, cuyo grupo funcional
(-COOH) está unido a una larga cadena
hidrocarbonadanormalmente no ramificada
• constituyen las principales reservas
energéticas de los seres vivos
• forman parte de las membranas celulares,
• regulan la actividad de las células y los
tejidos
Así, las grasas,
aceites, ciertas vitaminas y hormonas y la mayor parte de los componentes no
proteicos de las membranas son lípidos. En este tema, discutiremos las
estructuras y propiedades de las clases principales de lípidos.
Se diferencian entre sí en la longitud de la cadena y el
número y las posiciones de los dobles enlaces que puedan tener. Los que no
poseen dobles enlaces se denominan ácidos grasos saturados (“de hidrógeno”) y
los que poseen uno o más dobles enlaces se denominan ácidos grasos insaturados. Los ácidos grasos
en estado libre se encuentran en muy bajas cantidades, ya que en su mayoría se
encuentran formando parte de la estructura de otros lípidos.
La Tabla 1 recoge algunos ácidos grasos de interés. La
mayoría de los ácidos grasos son compuestos de cadena lineal y numero par de
átomos de carbono, comprendido entre 12 y 22. Así, el ácido palmítico
(C16H32O2) y el ácido esteárico (C18H34O2), son dos ácidos grasos saturados
saturados bastante abundantes, mientras que el
ácido oleico (C18H34O2), junto con el linoléico (C18H32O2), son los
ácidos grasos insaturados más comunes. Obsérvese que todos los ácidos grasos insaturados naturales presentan
isomeria cis. El isómero cis- posee los dos hidrógenos hacia el mismo lado, mientras que en el isómero trans- se encuentran alternados.
La presencia de dobles enlaces con isomería cis-, en los ácidos grasos insaturados, hace que la cadena hidrocarbonada se doble en el espacio lo cuál, a su vez, dificulta su empaquetamiento con otras moléculas próximas y asegura que los lípidos que contienen estos ácidos grasos tengan bajos puntos de fusión y, por consiguiente, sean fluidos a temperaturas fisiológicas, lo que facilita, entre otras cosas, su transporte en
nuestro organismo. Tabla 1.
La Figura 2 muestra las diferencias existentes entre las estructuras espaciales de dos
ácidos grasos, uno saturado y otro insaturado
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Estructura tridimensional de dos ácidos grasos. Se observa cómo la presencia de la insaturación de configuración CIS torsiona la estructura espacial de la molécula, a diferencia de la estructuralineal del ácido graso saturado |
Las ceras son lípidos saponificables, formados por la esterificación de un ácido graso y un monoalcohol de cadena larga.
Los alcoholes constituyentes de las ceras también tienen un número par de átomos de carbono, que oscila entre 16 y 34 (Figura 3).
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| Ejemplo de cera. Esterificación del ácido palmítico (16 átomos de carbono) con un monoalcohol de cadena larga (30 átomos de carbono). |
Los alcoholes constituyentes de las ceras también tienen un número par de átomos de carbono, que oscila entre 16 y 34 (Figura 3).
4. Triacilglicéridos
 | ||||||
| . |
Aunque tradicionalmente se ha empleado el nombre de triglicéridos, las normas actuales de formulación recomiendan que este término deje de utilizarse y se cambie por el indicado. El nombre de Triacilglicéridos (TAGs) describe adecuadamente la estructura de estos compuestos, pues poseen el esqueleto del glicerol unido a (esterificado con) tres ácidos grasos (grupos acilos). Se trata, pues, de triésteres formados por tres moléculas de ácidos grasos y una molécula de glicerol (Figura 4).
El punto de fusión de los TAGs viene determinado por la naturaleza de los ácidos grasos que lo forman. Los TAGs que son sólidos a temperatura ambiente reciben el nombre de grasas (poseen mayor número de grupos acilos saturados), mientras que los que son líquidos a esta temperatura reciben el nombre de aceites (poseen mayor número de acilos insaturados). La presencia mayor o menor presencia de ácidos.
grasos saturados es responsable de un empaquetamiento más compacto o más débil, dando lugar a grasas o aceites, respectivamente (Figura 5).
No obstante las grasas y aceites naturales no son puros, sino una mezcla de TAGs.
Entre las grasas y aceites más comunes destaca, como TAG más puro, el aceite de oliva (84 % de ácido oléico). La Figura 6 compara de forma sencilla la diferente composición en ácidos grasos de algunas grasas y aceites naturales.
Composición de Algunas Grasas Conocidas
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Fuente
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Saturadas
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Mono Insaturadas
|
Poli Insaturadas
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Total
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Aceite de Coco
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92%
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6%
|
2%
|
100%
|
Manteca
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41%
|
57%
|
2%
|
100%
|
Mantequilla clarificada
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65%
|
32%
|
3%
|
100%
|
Mantequilla
|
66%
|
30%
|
4%
|
100%
|
Aceite de Palma
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52%
|
38%
|
10%
|
100%
|
Aceite de Oliva (Vírgen o Extra Vírgen)
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14%
|
75%
|
11%
|
100%
|
Aceite de Palta (Aguacate)
|
12%
|
74%
|
14%
|
100%
|
Aceite de Almendra
|
8%
|
66%
|
26%
|
100%
|
Canola
|
6%
|
62%
|
32%
|
100%
|
Aceite de Cáscara de Arroz
|
20%
|
47%
|
33%
|
100%
|
Margarina
|
20%
|
47%
|
33%
|
100%
|
Aceite de Maní
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18%
|
49%
|
33%
|
100%
|
Aceite de Ajonjolí
|
14%
|
43%
|
43%
|
100%
|
Aceite de Semilla de Algodón
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24%
|
26%
|
50%
|
100%
|
Aceite de Soya
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15%
|
24%
|
61%
|
100%
|
Aceite de Maíz
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13%
|
25%
|
62%
|
100%
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Aceite de Semilla de Girasol
|
11%
|
20%
|
69%
|
100%
|
Aceite de Semilla de Uva
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12%
|
17%
|
71%
|
100%
|
Aceite de Cártamo
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10%
|
13%
|
77%
|
100%
|
Aceite de Hemp
|
9%
|
12%
|
79%
|
100%
|
Aceite de Sacha Inchi
|
7%
|
9%
|
84%
|
100%
|
Las grasas constituyen una forma eficiente de almacenamiento de energía metabólica.
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| Figura 7 |
Esto se debe a que las grasas están menos oxidadas (más hidrogenadas) que los glúcidos (glucógeno) de ahí que su rendimiento de energía en la oxidación sea significativamente mayor. Las grasas proporcionan alrededor de seis veces más energía metabólica que un peso igual de glucógeno. El contenido en grasa de las personas normales (21 % en hombres, 26 % en mujeres) les permite sobrevivir en ayuno de dos a tres meses; por el contrario, el suministro corporal de glucógeno, puede cubrir las necesidades metabólicas durante menos de un día (ojo con las dietas, posibilidad de nivel cero de glucosa). Además la apolaridad de las grasas facilita mucho
su almacenamiento en forma anhidra (cosa que no ocurre con el glucógeno, que se moviliza más fácilmente). En los animales, los adipocitos son células especializadas.en la síntesis y almacenamiento de TAGs, concentrándose en el tejido adiposo (Figura 7)
Los TAGs experimentan las mismas reacciones que los ésteres. Una de las reacciones más importantes es su hidrólisis, que puede ser alcalina (bajo el punto de vista industrial) o enzimática (por lipasas, en el organismo). La hidrólisis alcalina o saponificación, es el proceso base para la fabricación de los jabones (Figura 8), mientras que la hidrólisis enzimática se produce en la degradación de las grasas ingeridas como alimentos.
Los jabones se obtienen calentando grasas naturales con una disolución alcalina (de carbonato sódico o hidróxido sódico). Tras la hidrólisis, el jabón (sales sódicas de ácidos grasos) se separa del resto mediante precipitación al añadir sal a la mezcla de reacción, tras lo cuál se lava y purifica. El jabón así obtenido es el de tipo industrial.
Estos, al igual que otros lípidos polares, forman micelas (Figura 9) en contacto con el agua. Esta propiedad explica su capacidad limpiadora, pues actúan disgregando la mancha de grasa o aceite formando pequeñas micelas en las que las partes hidrofóbicas (apolares) rodean la grasa y las partes hidrofílicas (polares, debido al
grupo carboxilato) quedan expuestas hacia el agua. De esta manera, se forma una emulsión (gotas cargadas negativamente) que son arrastradas por el agua en forma de diminutas partículas.
Otra reacción importante de los TAG es la hidrogenación catalítica de los grupos acilo insaturados existentes en los aceites vegetales. Mediante este proceso los TAGs con grupos acilos insaturados se transforman en TAGs saturados. Esta reacción se vienen realizando en la industria desde hace muchos años para la producción de margarinasde uso culinario, a partir de aceites vegetales abundantes y baratos (como el de soja y el de maíz).
Lípidos insaponificables
• Terpenos
Los terpenos, son lípidos insaponificables, formados por dos o más unidades de isopreno (2-metil-1,3-butadieno).
Los terpenos que contienen dos unidades de isopreno, se llaman monoterpenos; los que contienen tres unidades, sesquiterpenos y los que contienen cuatro, seis, y ochounidades reciben el nombre de diterpenos, triperpenos y tetraterpenos.
En los vegetales se han identificado un gran número de terpenos, muchos de los cuales poseen olores o sabores característicos, y son componentes principales de los aceites esenciales obtenidos de las plantas (limoneno, geraniol, mentol o alcanfor). Por su parte el fitol (diterpeno) es un componente esencial de la clorofila, molécula esencial en la fotosíntesis y, por tanto, situada en la base química de la vida (Figura 14)
Entre los terpenos superiores más importantes figuran el escualeno (triterpeno, encontrado en grandes cantidades en los escualos), precursor del colesterol (que es un esteroide) y el ß-caroteno, que junto a otros carotenos es el responsable del color amarillo-anaranjado asociado a determinadas membranas celulares (zanahoria, tomate, etc) y también actúa como precursor de la Vitamina A o retinol (Figura 15)
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| El β-caroteno es precursor de la vitamina A. La | vitamina A y el retinal están implicados en el ciclo | químico responsable de la visión. El retinal se produce | por oxidación de la vitamina A |
Los esteroides son otro tipo de lípidos no saponificables, que poseen un núcleo común formado por cuatro anillos condensados, tres de los cuales poseen seis átomos de carbono y el cuarto únicamente cinco. El nombre de dicha estructura común es ciclopentanoperhidrofenantreno.
Aunque los distintos tipos de esteroides se diferencian en la naturaleza y la posición de los sustituyentes. La mayoría de los esteroides se generan (en los seres vivos) a partir de la ciclación del escualeno (un triterpeno lineal); así, el primer esteroide formado en este proceso es el lanosterol que posteriormente se transforma en otros muchos esteroides de interés. Uno de ellos es el colesterol (Figura 16).
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| Estructura del Colesterol |
El colesterol es el esteroide mejor conocido y más abundante en el cuerpo humano.
Forma parte de las membranas biológicas y es precursor de ácidos biliares, de las hormonas esteroides y de la Vitamina D. Es también muy abundante en lipoproteínas del plasma sanguíneo, entre ellas la LDL, en las que alrededor del 70 % se encuentra esterificado con ácidos grasos de cadena larga (Figura 17). Por desgracia, es también conocido por su nivel en la sangre y ciertos tipos de enfermedades cardiacas, como la arterosclerosis. Esta enfermedad se debe a un exceso de LDL (provocado por varias causas) que se deposita en la superficie interna de las arterias, disminuyendo así su diámetro, produciendo un aumento de la presión sanguínea y, por tanto, un mayor riesgo a sufrir la formación de ateromas, causantes en último término de los problemas
cardiovasculares que determinan los infartos de miocardio.
Como se ha indicado antes, el colesterol es también el precursor de otros muchos esteroides, algunos de los cuales se muestran en la Figura 18. La vitamina D, cuya ausencia produce el raquitismo (enfermedad en el crecimiento de los huesos), se sintetiza a partir de un derivado del colesterol (7-dehidrocolesterol) mediante una
reacción que requiere irradiación de la piel por la luz solar. Los ácidos biliares son compuestos, sintetizados a partir del colesterol, que a modo de detergente ayudan a la emulsión de los lípidos y a su absorción intestinal. Por su parte, los andrógenos son hormonas sexuales masculinas y los estrógenos hormonas sexuales femeninas, también derivados del colesterol.
ir leyenda
 | ||
| Contiene moléculas de colesterol libres | y esterificadas con ácidos grasos. |
• Prostaglandinas
Las prostaglandinas son lípidos insaponificables que poseen una gran variedad de actividades biológicas de naturaleza hormonal y reguladora, así median en:
· la respuesta antiinflamatoria
· la producción de dolor y fiebre
· la regulación de la presión sanguínea
· la inducción de la coagulación de la sangre
· la inducción al parto
· la regulacion del ciclo sueño/vigilia
La prostaglandinas, se encuentran en cantidades muy pequeñas en tejidos y fluidos corporales, entre ellos los fluidos menstruales y seminales. Todas las prostaglandinas son derivados hipotéticos de la ciclación de ácidos grasos insaturados de 20 carbonos.
Las prostaglandinas E2 y E2a pueden utilizarse terapeúticamente para provocar el aborto o bien para acelerar el parto. También se investiga sobre ellas para la obtención de derivados estables , para su utilización como anticonceptivos.
