tema 21: lípidos

Tema 25- Lípidos
Maturita Química
TEMA 21: LÍPIDOS
Concepto, Definición:
 Son un conjunto muy heterogéneo de biomoléculas orgánicas formadas por C, H y O (en algunos
casos también P y N).
 La principal característica que tienen en común es que son insolubles en agua, pero solubles en
disolventes orgánicos apolares (acetona, cloroformo...)
 Generalmente, presentan un brillo característico y son untuosos al tacto.
Características:
- no se disuelven en agua y muchos de ellos forman micelas (acidos grasos, fosfolípidos...).
- se pueden disolver en disolventes orgánicos como benceno, cloroformo, acetona
- son menos densos que el agua por lo que flotan sobre él
- son untosos al tacto.
Funciones en los seres vivos
 Fuente de energía y reserva energética (intercambiables con sacáridos,)
 Funcion estructural (bicapas lipídicas de membranas celulares)
 Función protectora (protección mecánica, aislantes térmicos, impregnacion -protección e
impermeabilización, de pelo, plumaje, hojas de plantas..-)
 Función hormonal y reguladora (hormonas, vitaminas liposolubles, receptores celulares…)
 Otras: Las vitaminas liposolubles (A, D, E y K) solo pueden ser digeridas, absorbidas y
transportadas en conjunto con las grasas (lipoproteinas).
 Las grasas son fuentes de ácidos grasos esenciales (los que el organismo no puede sintetizar).
Clasificación:
Los lipidos se clasifican en dos grandes categorias compuestas a su vez de varios grupos:
Lípidos
Saponificables
No saponificables
 Ácidos grasos
 Terpenos (o isoprenoides)
 Grasas neutras (Acil-gliceridos)
 Esteroides
 Céridos
 Lípidos complejos o de membrana
(glicerolípidos y esfingolípidos)
 Eicosanoides1 (Prostaglandinas, etc.)
LÍPIDOS SAPONIFICABLES:
 Ácidos grasos (a.c. saturados e insaturados) y acil-glicéridos
• Estan formados por un grupo carboxilo como grupo funcional y una larga
cadena hidrocarbonada.
• Son constituyentes de moléculas más grandes, como por ejemplo: grasas
neutras (acilglicéridos), fosfolípidos, etc.
• La parte que contiene el grupo carboxilo tiene carga negativa en contacto
con el agua (libera un H+) por lo que representa carácter ácido. El resto es
apolar e hidrófobo y como esta parte es mayor, no se disuelven en el
agua.
• Tienen carácter débilmente antipático (el grupo COOH es hidrófilo y la
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Ver anexo al final del documento
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cadena hidrocarbonada es hidrofóba).
• El grupo de carbonos es normalmente un número par (los más abundantes en la naturaleza son
de 16-22 carbonos).
A.c. saturados:
• No tienen dobles enlaces y tienen todos los sitios de H ocupados.
• Los enlaces entre las moléculas son muy débiles (fuerzas de dispersión, London) pero muy
numerosos
p.ej: Palmítico (16C), Esteráico (18C)
A.c. insaturados:
• Presentan dobles enlaces
• Las interacciones intermoleculares son muy débiles y menos numerosas (debido a que las cadena
hidrcarbonadas tienen formas más irregulares y es más dificil establecer estos enlaces)
p.ej: Oleico (18C)
Grasas neutras (Acilglicéridos y triglicéridos):
 Son esteres de un trialcohol (glicerina) y de uno a tres ácidos grasos (monoacilglicéridos
(monoglicéridos), diacilglicéridos (diglicéridos) y triacilglicéridos (triglicéridos)).
 Mono y digléceridos tienen carácter débilmente antipático, los triglicéridos no lo tienen (son muy
hidrofóbicos).
 Sus funciones principales son combustibles energéticos y como reserva de energía (almacenan
mucha energía en poco peso (más que glúcidos y proteinas))
 También tienen función protectora (térmica, mecánica..)
Dependiendo del número de instauraciones en las cadenas de ácidos grasos los acilglicéridos pueden
ser sólidos, semilsólidos o líquidos a temperatura ambiente, según esto se clasifícan en:
 Sebos y mantecas: sólidos a temperatura ambiente, los ácidos grasos que lo componen son
saturados (las mantecas son semisólidas, “más blandas”). En los animales de sangre fría y en los
vegetales hay aceites, y en los animales de sangre caliente hay sebos.
 Aceites: líquidos a temperatura ambiente, los ácidos grasos que lo componen son insaturados.
Por hidrogenación, los ácidos grasos insaturados de los aceites pierden sus dobles enlaces y se
saturan, por lo cual el aceite pasa a estado sólido. Esta propiedad se utiliza en la industria para
fabricar mantequillas a partir de aceites
Propiedades químicas:
1. Esterificación (=formacion ): Reacción del grupo carboxilo con un grupo hidroxilo:
(ácido + alcohol 
 éster + agua).
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(triglícerido + alcohol 
 éster + 3 aguas).
O
R1
COOH
R2
COOH
R3
COOH
HO CH2
+
R1
C O
O
CH2
HO CH
R2
C
O
O
CH
HO CH2
R3
C
O
CH2
+
3 H2O
El grupo ácido (carboxílico) reacciona con los alcoholes formando ésteres y agua (a partir del OH del
ácido y H del alcohol). En laboratorio esta reacción se da en ambiente ácido
2. Saponificación: Hidrólisis de un éster en un medio alcalino
 jabón + alcohol).
Éster + álcali(base fuerte, hidróxido) 
Jabón: sal del ácido orgánico que resulta de la hidrólisis en medio alcalino de un éster.
 3 jabónes + trialcoholo (glicerina).
Triglícerido + álcali(base fuerte, hidróxido) 
se forma sal alcalina del ácido graso (el jabon) y alcohol
se usa generalmente KOH y NaOH, porque son solubles en agua
La molécula de jabón tiene carácter anfipático = parte lipofoba/hidrofila y lipofila/hidrofoba
Se usa para la limpieza de sustancias grasas
a) jabon sólido: sales de Na formadas por acidos grasos saturados
b) jabon líquido: sales de K y de Na formados por acidos grasos insaturados
Ablandamiento de agua
- cuando tengo agua dura, hay hidrocarbonatos de calcio o magnesio, que a temperaturas altas se
pueden dehidrogenar formando carbonatos (cal etc), que son insolubles y formas una costra en la
superficie
- el estearato de calcio/magnesio tambien se precipita, pero no se queda en forma de la costra
Limpieza
- gracias al carácter anfipático
- se forman las micelas coloidales
-
3. Hidrogenación: Eliminación de las insaturaciones añadiendo H en presencia de un catalizador.
 Céridos
• Se forman por la unión de un ácido graso de cadena larga (de 14 a 36 carbonos) con un
monoalcohol-él también es de cadena larga (de 16 a 30 carbonos) mediante un enlace éster
• Sus funciones habituales son la proteccion e impermeabilización (del exoesqueleto, la piel,
plumas, pelo, recubrimiento de hojas..).
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 Lípidos complejos o de membrana2:
• En su composición intervienen ácidos grasos y otros componentes como alcoholes, glúcidos,
ácido fosfórico, derivados aminados etc.
• Son moléculas anfipáticas con una zona hidrófoba (cola), en la que los ácidos grasos están unidos
mediante enlaces ester a un alcohol (glicerina o
esfingosina2), y una zona hidrófila (cabeza), originada
por los restantes componentes no lipídicos que
también están unidos al alcohol.
• A los lípidos complejos también se les llama lípidos
de membrana pues son las principales moléculas que
forman las membranas celulares.
• Encontramos los siguientes tipos2:
Glicerolípidos
a) Gliceroglucolípidos
(ac. Grasos+gllicerina+...)
b) Glicerofosfolípidos o fosfoglicéridos (fosfolípidos)
Esfingolípidos (ceramidas)
a) Esfingoglucolípidos
(ac. Grasos+esfingosina +...) b) Esfingofosfólípidos
De todos ellos los más importantes son los derivados fosforilados (con un grupo fosfato)
denominados fosfolípidos
Fosfolípidos: Fosfoglicéridos y esfingo(fosfo)lípidos:
Los fosfoglicéridos son fosfolípidos que derivan de glicerina y los esfingolípidos de esfingosina
Fosfoglicéridos2: la estructura de la molécula es un ácido fosfatídico. Este ácido está compuesto
por dos ácidos grasos, uno saturado y otro generalmente no saturado- una glicerina y un
ácido ortofosfórico y la unión es de tipo éster
Esfingolípidos2: están compuestos por una molécula denominada ceramida (compuesta por un
ácido graso y una esfingosina -un alcohol nitrogenado de 18 átomos de Carbono -)
Su importancia biológica radica en que forman partes de las membranas celulares.
 Eicosanoides (Prostaglandinas, etc. ver anexo)
LÍPIDOS INSAPONIFICABLES:
Esteroides y terpenos (o isoprenoides) no realizan la reacción de saponificación
 Terpenos o Isoprenoides
Se forman por la unión de unidades múltiples del isopreno (hidrocarburo de cinco átomos de
carbono).
Pueden formar moléculas lineales o cíclicas.
La clasificación de los terpenos se basa en el número de monómeros de isopreno que forman la
molécula:
• monoterpenos (2 monómeros de isopreno): en las esencias vegetales (olor y sabor). Ej: el
mentol de la menta, el limoneno del limón y el geraniol del geranio
• Sesquiterpenos (3 monómeros)
• Diterpenos (4): Ej: el fitol, alcohol que forma parte de la clorofila, y por las vitaininas A, E y K o
el retinal (derivado de la vit A esencial para la visión).
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Ver figuras y descripción detallada en anexo al final
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• Triterpenos (6),
• Tetraterpenos (8): Ej carotenoides (b-caroteno…), pigmentos fotosintéticos precursores de la
vitamina A.
• Politerpenos (más de 8 monómeros de isopreno): Ej: el caucho (polimero de miles isoprenos)
 Esteroides
Los esteroides son lípidos que derivan del esterano (o ciclopentano
perhidrofenantreno, un esqueleto carbonado de cuatro ciclos, formado a su
vez por la repetición de muchos isoprenos).
Ciclopentanoperhidrofenantreno y Colesterol
Funciones biológicas: Los esteroides desempeñan funciones diferentes de acuerdo a los grupos
químicos que están unidos a su estructura básica.
El esteroide más conocido es el colesterol, presente en las membranas biológicas de todas las
células (excepto la de las bacterias).
El colesterol, es precursor de muchos esteroides como las hormonas sexuales (Progesterona,
estrógenos, testosterona), las hormonas de la corteza suprarenal (glucorticoides,
mineralocorticoides), los ácidos biliares y la vitamina D, que son solo algunos ejemplos
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ANEXO:
 Lípidos complejos o de membrana:
• En su composición intervienen ácidos grasos y otros componentes como alcoholes, glúcidos,
ácido fosfórico, derivados aminados etc.
• Son moléculas anfipáticas con una zona hidrófoba (cola), en la que los ácidos grasos están unidos
mediante enlaces ester a un alcohol (glicerina o
esfingosina), y una zona hidrófila (cabeza), originada
por los restantes componentes no lipídicos que
también están unidos al alcohol.
• A los lípidos complejos también se les llama lípidos
de membrana pues son las principales moléculas que
forman las membranas celulares.
• Encontramos los siguientes tipos1:
Glicerolípidos
a) Gliceroglucolípidos
(ac. Grasos+gllicerina+...)
b) Glicerofosfolípidos o fosfoglicéridos (fosfolípidos)
Esfingolípidos (ceramidas)
a) Esfingoglucolípidos
(ac. Grasos+esfingosina +...) b) Esfingofosfólípidos
Glicerolípidos.
Poseen dos moléculas de ácidos grasos mediante enlaces ester a dos grupos alcohol de la glicerina.
Según sea el sustituyente unido al tercer grupo alcohol de la glicerina se forman los:
a) Gliceroglucolípidos. Si se une un glúcido. Lípidos que se encuentran en membranas de
bacterias y células vegetales.
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b) Fosfolípidos (o glicerofosfolípidos). Se une el ácido fosfórico y constituye el ácido fosfatídico.
Al grupo fosfato de esta molécula se le pueden unir un derivado aminado o un polialcohol.
Ejemplo de fosfolípido
Tienen un gran interés biológico por ser componentes estructurales de las membranas celulares.
Esfingolípidos (ceramidas).
Todos ellos poseen una estructura derivada de la
ceramida (formada por un ácido graso unido por enlace
amida a la esfingosina –que es un alcohol nitrogenado de
18 átomos de Carbono– ceramida=ac. Graso+esfingosina)
a)Esfingoglucolípidos. Resultan de la unión de la
ceramida y un conjunto de monosacáridos como
la glucosa y galactosa entre otros. Los más
simples se denominan cerebrósidos y sólo tienen
un monosacárido (glucosa o galactosa) unida a la
ceramida. Los más complejos son los
Cerebrósido
gangliósidos, que poseen un oligosacárido unido
a la ceramida. Estas moléculas forman parte de
las membranas celulares y especialmente de la plasmática, donde se intercalan con los
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fosfolípidos. Los glucolípidos se localizan en la cara externa de la bicapa de las membranas
celulares donde actúan de receptores.
b) Esfingofosfolípidos. El grupo alcohol de la ceramida se une
a una molécula de ácido ortofosfórico que a su vez lo hace
con otra de etanolamina o de colina. Así se originan las
esfingomielinas muy abundantes en el tejido nervioso,
donde forman parte de las vainas de mielina (membranas de
los axones de las neuronas).
Eicosanoides.
Este término agrupa a una serie de compuestos derivados de
ácidos grasos poliinsaturados de 20 átomos de carbono (de
donde deriva su nombre), como el ácido araquidónico (acido
graso esencial ver figura).
Como la diversidad de los eicosanoides es grande, estos
compuestos se clasifican en función de las enzimas que
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intervienen en su síntesis:
• Prostaglandinas y tromboxanos (Si son productos de la ruta de la ciclooxigenasa).
• Leucotrienos (si son productos de la ruta de la lipoxigenasa).
Tienen una amplia gama de actividades biológicas (generalemente de naturaleza regulatoria). Por
ejemplo: modulan la actividad hormonal, intervienen en procesos alérgicos, inflamatorios, provocan
la contracción del músculo liso (en la menstruación y en el parto). Son el prototipo de mediadores
locales, liberados “in situ” ante diversos estímulos. Aunque son compuestos que funcionan como
señales químicas, difieren de las hormonas en dos aspectos importantes:
• Se sintetizan prácticamente en todos los tejidos, no en una glándula endocrina.
• Químicamente son muy inestables y, por tanto, sólo actúan a nivel local.
Esteroides
Los esteroides son lípidos que
derivan del esterano o ciclopentano
perhidrofenantreno.
El grupo de los esteroides está
formado por una amplia serie de
sustancias muy activas y que tienen
una gran importancia en el metabolismo. Los esteroides comprenden dos grandes grupos de
sustancias: los esteroles y las hormonas esteroides.
a) Esteroles. Los esteroles son esteroides que poseen un grupo hidroxilo unido al carbono 3 y una
cadena alifática en el carbono 17. Estas sustancias forman el grupo más numeroso de los esteroides.
El esterol más importante es el colesterol (ver fig.), que forma parte estructural de las membranas
celulares y a las que confiere estabilidad, ya que se sitúa entre los fosfolípidos y fija a estas
moléculas. El colesterol es muy abundante en el organismo, y es la molécula base que sirve para la
síntesis de casi todos los esteroides. Se forma a partir de la ciclación del triterpeno escualeno, por lo
que los esteroides se consideran derivados de los triterpenos.
Otros esteroles son los ácidos biliares, como el ácido cólico, el ácido desoxicólico, el ácido
glicocólico y el ácido tau-rocólico. De estos ácidos derivan las sales biliares, que, durante la digestión,
se encargan de la emulsión y posterior absorción de los lípidos en el intestino.
El grupo de las vitaminas D está formado por esteroles que regulan el metabolismo del calcio y su
absorción intestinal. Cada vitamina D proviene de un esterol diferente. Así, la vitamina D3 proviene
del colesterol, mientras que la vitamina D2 se forma a partir del ergosterol, provitamina de origen
vegetal. Actualmente, la vitamina D3 se comienza a conside-rar como una hormona, ya que puede
ser sintetizada por el propio organismo. Se incluye también entre los esteroles el estradiol, hormona
encargada de regular los caracteres sexuales femeninos.
b) Hormonas esteroides. Hay dos grupos de hormonas esteroides: las hormonas suprarrenales y las
hormonas sexuales. Todas se caracterizan por la presencia de un átomo de oxígeno unido al carbono
3 mediante un doble enlace.
Entre las hormonas suprarrenales se encuentran la aldosterona, que regula el funcionamiento del
riñón, y el cortisol, que actúa en el metabolismo de los glúcidos, regulando la síntesis del glucógeno.
Estas hormonas se sintetizan en las cápsulas suprarrenales, que se encuentran en el extremo apical
de los riñones.
Entre las hormonas sexuales se encuentran la progesterona, que prepara los órganos sexuales
femeninos para la gestación, y la testosterona, responsable de los caracteres sexuales masculinos.
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Principales hormonas esteroideas
Principales hormonas esteroideas
Hormona
Estradiol
Clase
Estructura
Estrógeno
ovario
Cuerpo lúteo,
placenta
Progesterona
Testosterona
Andrógeno
Testículo
Aldosterona Mineralocorticoide
Cortisol
Lugar de síntesis Acción biológica
Glucocorticoide
Corteza
suprarrenal
Corteza
suprarrenal
Desarrollo y
mantenimiento de las
características
sexuales femeninas
Prepara al útero para
la implantación.
Suprime la ovulación
durante el embarazo
Desarrollo y
mantenimiento de las
características
sexuales masculinas
Favorece la absorción
de Na+ en los túbulos
renales.
Favorece la
gluconeogénesis.
Suprime la respuesta
inflamatoria.
La vitamina D (Calcitriol) se considera actualmente como una hormona y no como una vitamina, ya que la
vitamina D3 (colecalciferol) se produce por irradiación con luz ultravioleta del 7-deshidrocolesterol, el
cual es un metabolito normal del colesterol que se encuentra en la piel. La vitamina D que se absorbe de la
dieta o que se forma en la piel se hidroxila para dar lugar a 1,25-dihidroxicolecalciferol en dos pasos,
gracias a enzimas específicas del hígado y del riñón. Esta hormona controla el metabolismo del Ca 2+ y del
fosfato en tejidos blanco.
Principales metabolitos de la vitamina D
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Funciones de los lípidos (wikipedia)
Los lípidos desempeñan diferentes tipos de funciones biológicas:





Función de reserva energética. Los triglicéridos son la principal reserva de energía de los animales ya
que un gramo de grasa produce 9,4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que
las proteínas y los glúcidos sólo producen 4,1 kilocalorías por gramo.
Función estructural. Los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol forman las bicapas lipídicas de las
membranas celulares. Los triglicéridos del tejido adiposo recubren y proporcionan consistencia a los
órganos y protegen mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos.
Función reguladora, hormonal o de comunicación celular. Las vitaminas liposolubles son de naturaleza
lipídica (terpenos, esteroides); las hormonas esteroides regulan el metabolismo y las funciones de
reproducción; los glucolípidos actúan como receptores de membrana; los eicosanoides poseen un papel
destacado en la comunicación celular, inflamación, respuesta inmune, etc.
Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se realiza
mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a las lipoproteínas.
Función Biocatalizadora.En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se
producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las
prostaglandinas.
Propiedades de los ácidos grasos:
Los ácidos grasos tienen un comportamiento anfipático, ya que presentan simultáneamente una
zona hidrófila y otra lipófila. Las cadenas hidrocarbonadas poseen grupos metileno (– CH2 –) y grupos
metilo terminales (– CH3) que actúan como grupos lipófilos (Hidrófobos, no polares) capaces de
formar enlaces de Van der Waals con otros grupos o moléculas lipófilo.
Por el contrario, el grupo carboxilo (– COOH), en un medio polar como el agua, se comporta como un
ácido, libera un protón y queda en forma polar (– COO–), lo que le permite establecer atracciones de
tipo eléctrico con las moléculas de agua y otros grupos polares (hidrófilos, lipófobos).
El grupo carboxilo tiene, por tanto, carácter hidrófilo. Cuando
los ácidos grasos se encuentran juntos, los grupos carboxilo se
atraen y se establecen entre ellos enlaces de tipo puente de
hidrógeno.
Punto de fusión.
En los ácidos grasos saturados, el punto de fusión aumenta al
incrementarse el número de carbonos de la molécula. Esto se
de-be a la disposición ordenada (ver figura) que adopta este
tipo de ácidos grasos. A mayor número de carbonos, mayor será
el núme-ro de enlaces de Van der Waals existentes que será
necesario romper, de manera que hace falta un mayor gasto
energético para conseguir la fusión.
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Debido a la presencia de dobles enlaces, los ácidos grasos in-saturados presentan una disposición
espacial que impide su orde-nación molecular. Por ello, la formación de enlaces de Van der Waals es
escasa y da lugar a puntos de fusión bajos.
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