TEMA 4 – LOS LÍPIDOS 1. CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍPIDOS 2
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TEMA 4 – LOS LÍPIDOS 1. CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍPIDOS 2. CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS a. Ácidos grasos b. Lípidos saponificables c. Lípidos insaponificables 3. LOS ÁCIDOS GRASOS a. Características y clasificación b. Propiedades 4. LÍPIDOS SAPONIFICABLES (simples y complejos) 5. LÍPIDOS INSAPONIFICABLES (terpenos, esteroides y prostanglandinas) 6. FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS 1. CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍPIDOS Los lípidos tendrían las siguientes características: - - A diferencia de los glúcidos, no constituyen un grupo químico homogéneo, sino que entre ellos se encuentran sustancias con estructuras químicas diversas, con C, H y O como elementos químicos principales (también pueden tener N, S y P) . La insolubilidad en agua es la principal característica que une al grupo Son en cambio solubles en disolventes orgánicos (benceno, éter, cloroformo, etc.) Poseen también un aspecto craso (brillo, untuosidad, etc.) Variabilidad en las funciones biológicas (esto va parejo a su composición química). Existen lípidos con función estructural, fundamentalmente constituyentes de las membranas celulares, aunque también encontramos compuestos energéticos, otros con función hormonal, vitamínica, etc. 2. CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS La más actual se basa en su estructura molecular y, según ésta, podemos diferenciar estos tres grupos: LÍPIDOS Saturados (enlaces simples) 1. ÁCIDOS GRASOS Insaturados (uno o más dobles enlaces) Simples Acilglicéridos Céridos 2. SAPONIFICABLES Complejos Isoprenoides 3. INSAPONIFICABLES Esteroides Prostanglandinas Fosfoglicéridos Fosfoenfingolípidos Glucoesfingolípidos 3. LOS ÁCIDOS GRASOS a. Características Son ácidos orgánicos monocarboxílicos, en todos ellos se diferencia una cadena hidrocarbonada más o menos larga y un grupo carboxílico terminal ( -COOH ) que tiene carácter ácido. Casi todos tienen un número par de átomos de carbono que suele oscilar entre 12 y 22, aunque los más abundantes tienen 16 ó 18 carbonos. La fórmula general se puede escribir de diversas formas: 1) R - COOH donde R es la cadena hidrocarbonada cuya longitud varía de unos a otros. 2) CH3 - (CH2)n - COOH 3) Línea quebrada cuyos vértices representan los átomos de carbono. Son ácidos orgánicos monocarboxílicos, en todos ellos se diferencia una cadena hidrocarbonada más o menos larga y un grupo carboxílico terminal ( -COOH ) que tiene carácter ácido. Casi todos tienen un número par de átomos de carbono que suele oscilar entre 12 y 22, aunque los más abundantes tienen 16 ó 18 carbonos. La fórmula general se puede escribir de diversas formas: 1) R - COOH donde R es la cadena hidrocarbonada cuya longitud varía de unos a otros. 2) CH3 - (CH2)n - COOH 3) Línea quebrada cuyos vértices representan los átomos de carbono Los átomos de carbono de los ácidos grasos se numeran empezando por el grupo carboxílico No suelen encontrarse libres, sino que están formando parte de otros lípidos y se pueden obtener por hidrólisis de los mismos. Se conocen unos 100. Se dividen en dos grupos, dependiendo de que tengan o no dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada: Saturados: No tienen dobles enlaces. Algunos de los más importantes son: -Ac. Láurico (C12) : CH3 - (CH2)10 - COOH -Ac. Palmítico (C16) : CH3 - (CH2)14 - COOH -Ac. Esteárico (C18) : CH3 - (CH2)16 -COOH Insaturados: Tienen dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada. Según el número pueden ser: -Monoinsaturados tienen uno sólo como el oléico - Ac. Oleico: CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)7 - COOH -Poliinsaturados tienen varios dobles enlaces como el linoleico -Ac. Linoleico: CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2 -CH=CH-(CH2)7-COOH Todos los ácidos grasos se representan mediante un símbolo, que está formado por dos números separados por dos puntos. El primero indica el nº de carbonos del ácido graso y el segundo el nº de dobles enlaces que posee, la posición que estos ocupan en la cadena se indica mediante exponentes situados sobre el segundo número, separados por comas. Ej. ac. linoleico 18:2 9,12 ; ác. esteárico 18:0 Entre los ácidos grasos poliinsaturados destacan tres de ellos: el ac. linoleico, el linolénico y, el araquidónico reciben el nombre de ácidos grasos esenciales (antes se les llamaba vitamina F) y al igual que las vitaminas son imprescindibles para el funcionamiento del organismo, los mamíferos no los podemos sintetizar por ello debemos ingerirlos en la dieta. Los vegetales si los sintetizan. Son importantes por intervenir en el transporte de otras moléculas, son los precursores de las prostaglandinas; su carencia (rara) en niños produce retrasos del crecimiento, se corrigen al ingerirlos. b. Propiedades de los ácidos grasos 1. Los ácidos grasos son moléculas bipolares o anfipáticas, diferenciándose en ellos dos regiones: -Una cola hidrófoba, apolar, representada por la cadena hidrocarbonada. -Una cabeza hidrófila polar representada por el grupo carboxílico. Que se puede disociar en el medio acuoso como cualquier ácido. La cadena hidrocarbonada se puede unir con otras semejantes mediante enlaces por fuerzas de Van der Waals. El grupo carboxílico puede unirse con otros grupos semejantes y con moléculas de agua, mediante enlaces por puentes de hidrógeno. Esto explica dos propiedades de los ácidos grasos: 1) Cuando se encuentran en un medio acuoso se orientan, las cabezas hidrófilas se dirigen hacia el agua, mientras que las colas hidrófobas se alejan de ella; por ello se disponen formando una monocapas superficial sobre el agua con las colas hidrófobas dirigidas hacia fuera, micelas, pequeñas esferas con las colas hidrófobas dirigidas hacia el interior o bicapas en las que se disponen enfrentadas por las colas hidrófobas. 2) El punto de fusión aumenta con la longitud de la cadena hidrocarbonada, debido a que al aumentar la cadena aumentan el número de enlaces de Van der Waals que se establecen entre ellas y por lo tanto es necesario mayor cantidad de energía para romperlos. La presencia de dobles enlaces disminuye la temperatura de fusión, ya que estos provocan una inclinación en las cadenas que dificulta la formación entre ellas de los enlaces de Van der Waals. Por ello los saturados tienen una Tª de fusión más alta que los insaturados, y a Tª ambiente son sólidos mientras que los insaturados son líquidos. Los primeros abundan en los animales sobre todo homeotermos y los segundos abundan en los vegetales. 2Los ácidos grasos se comportan como ácidos moderadamente fuertes, lo que les permite realizar dos tipos de reacciones: esterificación y saponificación. 1) Esterificación: Se produce al reaccionar el ac.graso con un alcohol, formándose un éster y desprendiéndose una molécula de agua. La reacción contraria se denomina hidrólisis, mediante ella, el éster se rompe dando el ac.graso y el alcohol. Esterificación R-COOH + OH-R' ============= R-C-O-R' + H2O Hidrólisis ac.graso + alcohol ============== éster + agua 2) Saponificación: Se produce al reaccionar un ac.graso con una base formándose la sal correspondiente de dicho ácido graso y una molécula de agua. A estas sales se las denomina jabones. Saponificación R-COOH + OHNa R-C-ONa + H2O ac.graso + base jabón + agua 4. LÍPIDOS SAPONIFICABLES Son lípidos que tienen ácidos grasos en su composición, por lo tanto pueden dar la reacción de saponificación. Dentro de ellos, atendiendo a su complejidad molecular, se diferencian dos grupos: a. Lípidos simples b. Lípidos complejos. a. Lípidos simples Son lípidos formados solamente por C, H, y O. Tienen una estructura molecular relativamente sencilla. Se forman por la esterificación de ácidos grasos con un alcohol. Dentro de ellos tenemos dos grupos: a.1 Acilglicéridos a. 2 Céridos a.1 Acilglicéridos Son ésteres de glicerina o glicerol (propanotriol) y ácidos grasos. Se forman al esterificarse uno, dos o los tres grupos alcohólicos de la glicerina con 1, 2, o 3 moléculas de ac.grasos. Según el número de ac.grasos esterificados se diferencian 3 grupos: -Monoacilglicéridos: Cuando se esterifica una sola molécula de ac.graso con un grupo alcohólico de la glicerina. -Diacilglicéridos: Cuando se esterifican dos moléculas de ac.grasos con dos grupos alcohólicos de la glicerina. -Triacilglicéridos: Cuando se esterifican tres moléculas de ac.grasos con los tres grupos alcohólicos de la glicerina. TRIGLICERIDOS o TRIACILGLICÉRIDOS: Son los más importantes, se forman al esterificarse 3 moléculas de ac.grasos, que pueden ser iguales o diferentes, con los tres grupos alcohólicos de la glicerina, formándose 3 enlaces éster que unen a los ácidos grasos con la glicerina (grasa) y liberándose 3 moléculas de agua una por cada enlace que se forma. esterificación 3 ac.grasos + glicerina Triglicérido (grasa) + 3 agua Si los 3 ac.grasos son iguales se denominan grasas simples, si son diferentes se llaman grasas mixtas. Las grasas a Tª ambiente pueden ser: Líquidas: Cuando contienen ácidos grasos insaturados en la molécula, se las llama aceites, abundan en los vegetales bien en el fruto (olivo) o en la semilla (girasol). Sólidas: Cuando los ác. grasos son saturados, se denominan sebos y mantecas, abundan en los animales. Las grasas son moléculas apolares y por lo tanto insolubles en agua, esto es así porque no tienen ningún grupo hidroxilo de la glicerina libre, por ello también se las denomina grasas neutras Son sustancias de reserva energética que se acumulan en las vacuolas de las células vegetales (especialmente en frutos y semillas) y en los adipocitos de los animales. Además tienen función aislante y protectora. La reacción contraria a la esterificación se denomina hidrólisis. Esta puede ser: Hidrólisis enzimática: Es la que ocurre en el tubo digestivo de los animales, sirve para digerir las grasas ingeridas en la alimentación. Se realiza gracias a la acción de unas enzimas llamadas lipasas, mediante ella se rompen los enlaces éster y a partir de 1 molécula de grasa se obtienen 3 moléculas de ac.grasos y 1 molécula de glicerina. hidrólisis 1 grasa + 3 agua 3 ac.grasos + 1 glicerina lipasas Hidrólisis química o saponificación: Se utiliza en la industria. Consiste en tratar a las grasas en caliente con bases sódicas o potásicas, entonces se rompen los enlaces éster y se origina 1 molécula de glicerina y 3 moléculas de la sal sódica o potásica del ac.graso correspondiente, a estas sales se las denomina jabones. saponificación 1 grasa + 3 base 1 glicerina + 3 jabón. Los jabones son sales sódicas o potásicas de ac.grasos R-COONa ó RCOOK. Emulsionan las grasas, las separan en pequeña gotas e impiden que se junten. a.2 Ceras Son lípidos formados por la esterificación de un ac.graso de cadena larga con un monoalcohol también de cadena larga. esterificación R-COOH + OH-CH2-R' R-CO - O - CH2-R' + H2O a.graso + alcohol cera + agua Por lo general son sólidas e insolubles en agua, ello hace que tengan función impermeabilizante y protectora. Están muy difundidas tanto entre los animales como entre los vegetales, forman láminas impermeables que recubren la parte externa de la piel, pelo, plumas, hojas, frutos etc. Entre las más conocidas están: cera de las abejas, cerumen del oído, lanolina que recubre la lana. b. Lípidos complejos Tienen una estructura molecular bastante compleja. Además de C, H y O pueden tener también N y P. Son anfipáticos, forman parte de la bicapa lipídica de las membranas celulares, por ello junto con el colesterol se denominan también lípidos de membrana. Aquí se incluyen: b.1 Fosfolípidos b.2 Glucolípidos b.1 Fosfolípidos Son lípidos complejos que tienen en su composición una molécula ácido fosfórico. Están formados por: ác.grasos – alcohol – fosfórico – otros compuestos polares (aminoalcoholes). Son moléculas bipolares o anfipáticas, en ellas se diferencian dos zonas: -Una zona hidrófoba, apolar insoluble en agua representada por el fosforito y el aminoalcohol -Una zona hidrófila, polar soluble en agua representada por los ácidos grasos y el alcohol. Según el tipo de alcohol que contengan se diferencian dos grupos: -Fosfoglicéridos contienen glicerina. -Esfingolípidos contienen esfingosina. -FOSFOGLICÉRIDOSContienen glicerina en su molécula. Todos ellos tienen en común el ácido fosfatídico, el cual esta formado por: Una molécula de glicerina que esterifica dos de sus grupos alcohólicos con dos moléculas de ac.grasos (el segundo suele ser insaturado) y el tercer grupo alcohólico lo esterifica con el ac.ortofosfórico. Todos los fosfoglicéridos derivan del ac.fosfatídico al esterificarse con el fosfórico un compuesto polar que suele ser un aminoalcohol y que puede ser: atanolamina, serina, colina etc. Según cual sea este compuesto se diferencian varios tipos de fosfoglicéridos. Fosfatidil-etanolamina (cefalina) -------------- ac.fosfatídico + etanolamina Fosfatidil-colina (Lecitina) --------------------- ac.fosfatídico + colina Fosfatidil-serina --------------------------------- ac.fosfatídico + serina Los fosfoglicéridos son moléculas anfipáticas diferenciándose en ellas dos zonas: Una cabeza hidrófila polar, soluble en agua, esta zona se corresponde con: la región del aminoalcohol y fosfórico . Una cola hidrófoba apolar, insoluble en agua, que se corresponde con los dos ácidos grasos. Esta polaridad les permite desempeñar un papel fundamental en la formación de las membranas biológicas, ya que en un medio acuoso tienden a formar espontáneamente bicapas enfrentando sus extremos hidrófobos apolares y dejando en contacto con el agua las regiones hidrófilas polares. Estas bicapas constituyen la estructura básica de las membranas celulares. Son los que más abundan en las membranas celulares. -ESFINGOLIPIDOSTienen como alcohol la esfingosina, la cual es un aminoalcohol insaturado de cadena larga. Todos tienen en común la ceramida, que esta formada por: una molécula de esfingosina que se une por su grupo amino, mediante un enlace amida, con un ac.graso. Todos los esfingolípidos derivan de la ceramida, que esterifica el grupo alcohólico primario de la esfingosina con un grupo OH del ortofosfórico; a su vez otro grupo OH del fosfórico se esterifica con otros compuestos polares que suelen ser aminoalcoholes entre los cuales están: etanolamina, colina etc. Son también moléculas anfipáticas, igual que los fosfoglicéridos forman parte de las membranas celulares aunque en menor proporción. Abunda en el tejido nervioso, donde forma las vainas de mielina que recubren a los axones que forman las fibras mielinicas. El más representativo de todos es la esfingomielina, en este caso el compuesto que se une al fosfórico es la colina. Ceramida + fosfórico + colina ----- esfingomielina. b.2 Glucolípidos Son lípidos complejos formados al unirse la ceramida mediante un enlace O-glucosídico con un glúcido. Son también antipáticos en este caso la región hidrofílica esta representada por el glúcido. Se encuentran en la monocapa externa de la bicapa lípidica de las membranas celulares, especialmente en las neuronas. Los más importantes son: Cerebrósidos: El glúcido que se une a la ceramida es sencillo, glucosa o galactosa. Gangliósidos: Cuando el glúcido que se une a la ceramida es un glucido complejo (oligosacárido o polisacárido). 5. LIPIDOS INSAPONIFICABLES No contienen ac.grasos en su molécula y por ello no dan la reacción de saponificación. Se diferencian 3 grupos: terpenos, esteroides y prostaglandinas 5.1. TERPENOS O ISOPRENOIDES Están formados por la unión de 2 o más unidades de un hidrocarburo llamado isopreno (2-metil 1,3 butadieno). Algunos tienen estructura lineal, otros cíclica y otros presentan ambos tipos de estructura Abundan en los vegetales. La presencia de dobles enlaces conjugados (alternos) hace que muchos de ellos sean sustancias coloreadas. Según el número de moléculas de isopreno que contienen se diferencian varios grupos: Monoterpenos: Están formados por 2 isoprenos. A este grupo pertenecen la mayoría de las esencias vegetales responsables de los aromas vegetales como: limoneno, mentol, alcanfor etc. Diterpenos: Están formados por 4 isoprenos. A este grupo pertenece: el fitol que es un alcohol componente de la clorofila y algunas vitaminas como: la vitamina A, la E y la K. Triterpenos: Están formados por 6 isoprenos. A este grupo pertenece el escualeno que es el precursor de los esteroides (colesterol). Tetraterpenos: Están formados por 8 isoprenos. A este grupo pertenecen los carotenoides, que son pigmentos vegetales fotosintéticos que intervienen en la fotosíntesis captando energía luminosa de longitud de onda diferente a la que capta la clorofila. Entre ellos destaca el caroteno de color anaranjado y la xantofila amarillento. El caroteno además es precursor de la Vitamina A, ya que por rotura de un enlace central de la molécula de caroteno se obtienen 2 moléculas de vitamina A.. Politerpenos: Están formados por más de 8 isoprenos. A este grupo pertenece el caucho formado por miles de moléculas. 5.2. ESTEROIDES Son lípidos derivados de un hidrocarburo tetraciclico saturado, llamado ciclopentanoperhidrofenantreno o esterano. Los esteroides se forman por la aparición en distintas posiciones de este hidrocarburo de dobles enlaces, y grupos sustituyentes (OH, cadenas carbonadas etc). Los principales esteroides son: Esteroles: Son esteroides que tienen un grupo OH en el carbono 3 y una cadena de 8 carbonos ramificada en el carbono 17. El más abundante de todos es el colesterol. Este se encuentra en las membranas de las células animales (lípido de membrana), e influye en su fluidez. También se encuentra en la sangre donde suele estar unido a proteínas formando las lipoproteínas. Es necesario para las células, pero en exceso es perjudicial ya que se puede depositar en las paredes internas de las arterias, endureciéndolas y reduciendo la luz arterial, dando lugar a una enfermedad llamada arterioesclerosis. Se sintetiza en el hígado y es el precursor de otros esteroides (ácidos biliares, hormonas sexuales). Ácidos biliares: Se forman en el hígado a partir del colesterol. Las sales de estos ácidos forman parte de la bilis y su función es la de emulsionar a las grasas en el intestino favoreciendo su digestión y posterior absorción. Vitamina D: Regulan el metabolismo del Ca y del P y su absorción intestinal, su falta ocasiona raquitismo en niños y osteomalacia en adultos. Existen varios tipos de vitaminas D. -D2 se forma a partir del ergosterol (esterol de origen vegetal) que actúa como provitamina, en el organismo por irradiación de los rayos ultravioleta se transforma en vitamina. -D3 se forma a partir del colesterol, que actúa como provitamina, mediante los rayos ultravioleta se transforma en vitamina. Hormonas esteroides: Derivan del colesterol, dentro de ellas hay que destacar: Hormonas producidas por la corteza de las cápsulas suprarrenales. Aquí se incluye la aldosterona que regula el funcionamiento del riñón y el cortisol que interviene en el metabolismo de los glúcidos. Hormonas sexuales producidas por los órganos sexuales. Regulan el funcionamiento de los mismos y la aparición de los caracteres sexuales secundarios. Aquí se incluyen: la testosterona en el hombre y los estrógenos y progesterona en las mujeres. 5.3. PROSTAGLANDINAS Fueron descubiertas en 1930 por Von Euler en las secreciones de la próstata, de ahí su nombre, hoy se sabe que son producidas por casi todos los tejidos animales. Son sustancias lipídicas que se forman por la ciclación de ac.grasos poliinsaturados de 20 carbonos (araquidónico) procedentes de los fosfolípidos de la membrana celular. Se conocen más de 200 diferentes. Realizan muchas funciones, algunas antagónicas (PGC1 disminuye la presión arterial mientras que la PGC2 la eleva), entre las principales funciones destacan: Estimulan la contracción de los músculos lisos. Producen vasodilatación arterial regulando el flujo sanguíneo. Intervienen en los procesos inflamatorios que producen fiebre, rubor, dolor etc. Por ello la aspirina que inhibe su síntesis tiene acción antipirética, antiinflamatoria y calmante. Estimulan la producción de mucus protector en el estómago, y regulan la secreción de HCl. Algunas producen descenso de la presión sanguínea. Intervienen en los procesos de coagulación ya que alguna como los tromboxanos estimula el agregamiento plaquetario. 6. FUNCIONES DE LOS LIPIDOS Los lípidos desempeñan numerosas e importantes funciones entre las cuales destacamos las siguientes: Función energética: Algunos lípidos, como las grasas, son utilizados como combustible para obtener energía mediante su oxidación, siendo los que tienen mayor valor energético pues proporcionan 9,4 Kcal/gr. Función de reserva energética: Igualmente las grasas se pueden almacenar como sustancias de reserva energética, en tejidos y órganos especializados para ello, tales como el tejido adiposo en los animales y los frutos y semillas en los vegetales. Esta función es especialmente importante en los animales que almacenamos la mayor parte de la energía de esta forma, porque al ser más energéticos las grasas que los glúcidos y los protidos necesitamos menor cantidad de masa para almacenar igual cantidad de energía y eso hace que el peso del cuerpo aumente menos lo cual facilita la movilidad. Función estructural: Muchos lípidos como los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol etc están formando parte de las membranas celulares animales y vegetales, a estos lípidos por este motivo se les denomina lípidos de membrana. Función aislante y protectora: Las ceras forman cubiertas que revisten distintas partes de los organismos como pelos, piel, hojas, frutos etc proporcionándolas protección e impermeabilizándolas. Las grasas que se acumulan en el tejido adiposo forman una capa subepidérmica, denominada panículo adiposo, que proporciona aislamiento térmico. Igualmente se acumulan alrededor de algunas vísceras y las protegen de golpes. Función biocatalizadora: Algunos lípidos actúan como biocatalizadores regulando procesos bioquímicos de gran importancia así tenemos las hormonas esteroides, vitaminas como la A, D, K etc.
