TEMA 3: LÍPIDOS 1. CARACTERÍSTICAS GENERALES Y CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS. Grupo heterogéneo que comparte las siguientes propiedades físicas: No son solubles en agua ni en otros disolventes polares; sí lo son en disolventes orgánicos, como el benceno o la acetona. Su insolubilidad se debe a la presencia en su estructura de cadenas hidrocarbonadas con muchos enlaces C-C y C-H, que no poseen polaridad y no interactúan con las moléculas de agua. Presentan aspecto graso, con un brillo característico y untuosos al tacto. Contienen átomos de C, H y O, y algunos también de P y N. Entre sus funciones generales destacan: - Energética. Estructural, formando parte de las membranas celulares o de cubiertas externas en los vegetales. Reguladoras del organismo, como algunas vitaminas y hormonas. Existen diferentes clasificaciones, pero las principales son: a) Lípidos sencillos (sólo con C, H y O) y lípidos complejos (además con N y P). b) Lípidos saponificables (pueden ser hidrolizados) o insaponificables (no se hidrolizan). 2. LÍPIDOS SAPONIFICABLES. Todos los lípidos saponificables son ésteres, cuya hidrólisis produce un alcohol (de diferentes tipos) y un ácido carboxílico (perteneciente a los ácidos grasos). Dicha reacción se conoce como saponificación, y en ella interviene una enzima llamada lipasa. La reacción contraria se llama de esterificación. De modo artificial puede realizarse una saponificación no biológica sin enzimas, usando, en vez de agua, una base (NaOH o KOH). Se obtienen las sales de los ácidos carboxílicos, llamados jabones. 2.1. LOS ÁCIDOS GRASOS. Son ácidos carboxílicos formados por largas cadenas carbonatadas (a partir de 12 carbonos), con un número par de carbonos. La cadena de carbonos puede ser saturada (sólo tiene enlaces simples) o insaturada (con uno o varios enlaces dobles entre los átomos de carbono; suelen disponerse en configuración cis, que “acoda” las moléculas). La longitud de la cadena carbonada y el grado de insaturación (o, lo que es igual, el número de dobles enlaces) determinan el punto de fusión de la molécula. Cuanto más larga y saturada es la cadena, mayor es su punto de fusión. De este modo: - Los ácidos grasos saturados tienen consistencia cérea. Los ácidos grasos insaturados, con punto de fusión más bajo, a temperatura ambiente, son líquidos oleosos. Para representar los ácidos grasos se emplea una notación que consta de dos número separados por (:). El primero indica el número de átomos de carbono que tiene, y el segundo el número de dobles enlaces. La posición que estos ocupan en la cadena se señala mediante un exponente situado sobre el segundo y precedido del símbolo Δ. Los ácidos grasos poseen el llamado carácter anfipático, una característica muy particular, definida por la presencia de una pequeña parte parte soluble en agua (región hidrófila), llamada cabeza, y una porción larga, denominada cola, apolar e insoluble en agua (región hidrófoba). Al entrar en contacto con agua, los ácidos grasos orientan sus cabezas polares hacia el agua, situándose las colas apolares en dirección opuesta. Ello permite formar estructuras esféricas (micelas) o en empalizada ( monocapas o bicapas). Si los ácidos grasos se dispersan en el interior del agua, se disponen en micelas o en bicapas. La importancia de las micelas se relaciona con la aparición y evolución de la vida. ÁCIDOS GRASOS ESENCIALES. Reciben este nombre aquellos ácidos grasos que no pueden ser sintetizados por el organismo y deben ser incorporados en la dieta. En el ser humano destacan el ácido linoleico, el linolénico y el araquidónido; su carencia impide la síntesis de otras moléculas, como los lípidos saponificables o las prostaglandinas. ÁCIDOS GRASOS OMEGA. Se trata de ácidos insaturados, de gran interés, donde el término omega hace referencia a la posición del primer doble enlace de la molécula desde el último carbono (carbono omega). Destacan los omega 3 y 6. Su papel es transcendental en muchos procesos fisiológicos y metabólicos; deben consumirse en una proporción adecuada y equilibrada. 2.2. CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS SAPONIFICABLES. Formados por la unión de ácidos grasos y un alcohol. Según el tipo de alcohol se clasifican en: A) GRASAS (ACILGLICÉRIDOS). Abundantes en todos los organismos vivos, están formadas por ésteres del alcohol glicerina (propanotriol) y ácidos grasos. Si los tres ácidos grasos son iguales se llaman grasas simples y se nombran con el prefijo tri-, seguido del nombre del ácido graso y la terminación -ina; si los ácidos grasos son distintos, se llaman grasas mixtas. Ambos tipos están en las grasas naturales. A su vez pueden dividirse en: Grasas sólidas (sebos, mantecas,…), con un punto de fusión superior a 40ºC. Grasas líquidas (aceites), con el punto de fusión inferior a 15ºC. Grasas semisólidas (mantequillas, margarinas,…), con un punto de fusión intermedio. Un gramo de grasa produce 9kcal; son las biomoléculas más energéticas. Por ello y por su insolubilidad en agua (permite almacenarlas en grandes cantidades) constituyen una reserva energética. A su vez desempeñan otras funciones como amortiguadores mecánicos en algunos órganos y aislantes térmicos. B) FOSFOGLICÉRIDOS (FOSFOLÍPIDOS) Son triésteres de glicerina unidos a dos ácidos grasos y un ácido ortofosfórico. Esta molécula se llama ácido fosfatídico. Se caracterizan por su comportamiento anfipático, es decir, tienen una parte polar (soluble en agua) y otra apolar (insoluble en agua). De ello deriva su función biológica, formando parte de la doble capa fosfolipídica de las membranas celulares. - Según el aminoalcohol, se diferencian; Cefanila Lecitina C) ESFINGOLÍPIDOS. También componentes de las membranas celulares, abundan en el tejido nervioso. Sus moléculas también tienen carácter anfipático. Son ésteres formados por la unión del alcohol esfingosina y un ácido graso, mediante un enlace amida, originando una molécula llamada ceramida, a la que se une una molécula polar. - Según sea la molécula polar se distinguen: Esfingomielinas, abundantes en las vainas de mielina que rodean los axones neuronales. Glucoesfingolípidos: su molécula polar es un glúcido. Su papel es fundamental como antígeno celular, en procesos inmunitarios. Cuando el glúcido es un monosacárido (galactosa), se llaman cerebrósidos; si es un oligosacárido, se llaman gangliósidos. D) CERAS. Moléculas estructurales presentes en algunos animales y, especialmente, en plantas. Formadas por un ácido graso y un monoalcohol de cadena larga. Por su elevado grado de insolubilidad, desempeñan funciones de protección, recubriendo tallos y frutos, y de impermeabilización, en plumas de animales y panales de abejas. 3. LÍPIDOS INSAPONIFICABLES. Se incluyen en este grupo los lípidos que no contienen ácidos grasos en su composición química y, por tanto, no llevan a cabo reacciones de saponificación. Se distinguen los siguientes tipos: 3.1. TERPENOS. Son polímeros del isopreno (2-metil, 1,3-butadieno). La presencia de dobles enlaces conjugados permite la existencia de electrones deslocalizados que son fácilmente excitables; ello permite absorber luz y ser sustancias coloreadas. Según el número de isoprenos que conforman el terpeno se clasifican en: - Monoterpenos, con 2 moléculas, presente en aromas vegetales como el alcanfor, limoneno, mentol,… Diterpenos, con 4 isoprenos, en el fitol de la clorofila. Triterpenos, con 6 moléculas, forman el escualeno, precursor del colesterol. Tetraterpenos, con 8 isoprenos, forman los carotenoides, entre los que destacan la xantofila (amarilla), el β-caroteno (anaranjado) precursor de la vitamina A. Politerpenos, con muchos isoprenos, forman el caucho. 3.2. ESTEROIDES. Derivado del ciclopentano perhidrofenantreno o esterano. El grupo más numeroso es el de los esteroles (los esteroles vegetales disminuyen el nivel de colesterol). El representante más conocido es el colesterol, que forma parte de las membranas celulares animales y unido a proteínas en el plasma sanguíneo. Es fundamental para proporcionar estabilidad a las membranas celulares al disminuir la fluidez de los fosfoglicéridos con ácidos grasos insaturados. Es además precursor de otros esteroides como: - Algunas hormonas, sexuales y corticoides. - Ácidos biliares, que emulsionan las grasas en la digestión. - Formación de la vitamina D3. Otros esteroles son los fitosteroles, en células vegetales, y el ergosterol, en levaduras y hongos. 3.3. LÍPIDOS EICOSANOIDES. Son moléculas derivadas de ácidos grasos poliinsaturados, de 20 carbonos. Destacan: - Las prostaglandinas, presentes en tejidos animales, formadas por la ciclación de ácidos grasos poliinsaturados como el ácido araquidónico. Entre sus funciones destacan la estimulación de la agregación plaquetaria, la activación de las respuestas inflamatorias, la vasodilatación de capilares, la subida de la temperatura corporal y el control del descenso de la presión arterial. Intervienen también en contracción uterina, producción de mucus y HCl en el estómago, y en la modulación de ciertas actividades hormonales. - Tromboxanos, con efectos agregantes plaquetarios y constrictores de músculos lisos. - Leucotrienos, aislados a partir de leucocitos, participan en procesos inflamatorios, aumentando la permeabilidad de los capilares sanguíneos, favoreciendo la aparición de edemas. Son broncodilatadores muy potentes. 4. MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN DE LÍPIDOS. Dado que son insolubles en agua, se usa esta característica para identificarlos. Se utiliza una solución alcohólica con el colorante Sudan III para identificar su presencia. La aparición de coloración roja o rosada revela la presencia de grasas.