Tema 4: Lípidos (2) PDF

TEMA 4: LÍPIDOS 1. CONCEPTO Y FUNCIONES Biomoléculas orgánicas de naturaleza química muy diversa. Químicamente están constituidos por C, H, O y, en ocasiones P, N y S. Propiedades físicas: - Al tanto resultan untuosos o grasientos. - Son compuestos apolares: poco solubles o insolubles en agu...

TEMA 4: LÍPIDOS 1. CONCEPTO Y FUNCIONES Biomoléculas orgánicas de naturaleza química muy diversa. Químicamente están constituidos por C, H, O y, en ocasiones P, N y S. Propiedades físicas: - Al tanto resultan untuosos o grasientos. - Son compuestos apolares: poco solubles o insolubles en agua y otros disolventes polares. - Son solubles en disolventes apolares orgánicos, como el éter, el benceno o el cloroformo. Funciones: 1. Estructural. Los lípidos son los componentes fundamentales de las bicapas lipídicas de las membranas biológicas (fosfolípidos) y con funciones de revestimiento y protección (ceras). 2. Energética. Muchos lípidos son importantes depósitos de reserva de energía porque son sustancias reducidas que, al oxidarse, liberan energía. Asimismo, al ser insolubles en agua se pueden almacenar dentro de las células. Ej.: acilglicéridos en animales y vegetales. 3. Aislante y protectora. Algunos lípidos se almacenan en tejidos adiposos de animales que habitan en los climas fríos y les sirven de aislantes térmicos. Además, sirven para amortiguar los golpes que pueden recibir los órganos. 4. Vitamínicas y hormonales. Muchas hormonas y vitaminas son lípidos o derivados de ellos. 5. Transportadora. Algunos lípidos forman complejos con proteínas que ayudan a dispersar y solubilizar las grasas para facilitar su transporte en los tejidos. 2. CLASIFICACIÓN Los lípidos se clasifican en dos grupos según presenten o no ácidos grasos en su estructura, en saponificables o insaponificables.  Saponificables: lípidos que contienen ácidos grasos que, al someterlos a una hidrólisis alcalina, forman jabones. Pertenecen a este grupo los acilglicéridos, las ceras y los fosfolípidos. Los ácidos grasos reaccionan con los alcoholes formando ésteres y liberando agua (esterificación). Además, cuando las grasas formadas se encuentran en presencia de una base fuerte (NaOH o KOH) se produce una reacción de saponificación. En esta reacción se crean moléculas de sales sódicas o potásicas denominadas jabones. 1  Esterificación y saponificación Insaponificables: no contienen ácidos grasos y no dan lugar a la reacción de saponificación. Pertenecen a este grupo los terpenos, los esteroides y las prostaglandinas. 2.1. LÍPIDOS SAPONIFICABLES 2.1.1. ÁCIDOS GRASOS Son ácidos monocarboxílicos con una cadena hidrocarbonada lineal y un grupo carboxilo terminal. Tienen un número par de átomos de carbono que suele estar comprendido entre doce y veinticuatro. Se encuentran libres o formando parte de la molécula de un lípido saponificable. Saturados: - No tienen dobles enlaces (lineales). - Son sólidos a temperatura ambiente (punto de fusión alto). - Ejemplo: o Ácido palmítico (C16): En grasas animales y manteca de cacao. o Ácido esteárico (C18): Junto con el palmítico son los más abundantes. o Ácido decanoico (C10): En leche de mamíferes. Insaturados: - Tienen dobles o triples enlaces. - Son líquidos a temperatura ambiente (punto de fusión bajo). - Se producen codos o cambios de dirección en los lugares donde aparece un doble enlace. Las cadenas forman ángulos rígidos y dificulta la formación de enlaces de Van der Waals con moléculas adyacentes. - Ejemplos: o Monoinsaturados: presentan una sola insaturación. Ejemplo: ácido oleico (C18): un doble enlace entre C9 y C10. En aceite de oliva y en la membrana plasmática. o Poliinsaturados: presentan varias insaturaciones. Dentro de este grupo hay dos ácidos grasos esenciales (el ser humano no puede producirlos y debe incorporarlos en la dieta. Se encuentran en elevada concentración en los pescados, sobre todo 2  azules, y también en semillas y aceites vegetales). Son el ácido linoleico (omega-6 (C18 con dos dobles enlaces)) y el ácido linolénico (omega-3 (C18 con tres dobles enlaces)). Propiedades fisicoquímicas de los ácidos grasos: ‐ Son anfipáticos. Poseen dos zonas: a una zona polar, de carácter hidrófilo, que contiene el grupo carboxilo (-COOH). Establece puentes de hidrógeno con otras moléculas polares y agua, y entre ellos. b una zona apolar, hidrófoba, que es la cadena carbonada. Establece fuerzas de Van der Waals con otras cadenas de ácidos grasos cercanas. ‐ Punto de fusión directamente proporcional al número de carbonos (cuanto más larga es la cadena, mayor es la temperatura de fusión del ácido) e inversamente proporcional al número de insaturaciones (la presencia de dobles enlaces disminuye la temperatura de fusión del ácido graso). ‐ Reacciones a Esterificación: Ácidos grasos+ alcoholes-> ésteres (o lípidos saponificables) + agua. b Saponificación: Ésteres (o lípidos saponificables) + álcalis (NaOH/KOH)-> sales de ácidos grasos (jabones)+ alcohol. ‐ Proporcionan energía por su oxidación en las mitocondrias. 2.1.2. ACILGLICÉRIDOS (GRASAS) Son lípidos saponificables, formados por glicerina (glicerol) esterificada con 1, 2 o 3 moléculas de ácidos grasos, llamándose monoacilglicéridos, diacilglicéridos y triacilglicéridos respectivamente, y liberando 1, 2 o 3 moléculas de agua. CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS Son apolares y prácticamente insolubles en agua. Tipos: Insaturadas: o De origen vegetal. o Ácidos grasos insaturados. o Líquidos a temperatura ambiente. o Punto de fusión bajo o Ejemplo: aceites de origen vegetal (ácido oléico). Saturadas: o De origen animal. o Ácidos grasos saturados. o Sólidos a temperatura ambiente. o Punto de fusión alto. o Ejemplo: sebos y mantecas. 3 FUNCIONES: ‐ Reserva energética: o se almacenan en vacuolas de vegetales y en adipocitos en animales. o Son más energéticos que los glúcidos, pero su movilización es más lenta (metabolización). o Almacén de alimento para animales que hibernan. ‐ Aislantes térmicos (malos conductores de calor). ‐ Protector de órganos: Actúan como amortiguadores mecánicos en algunos órganos. 2.1.3. CERAS Son ésteres de un ácido graso de cadena larga y un monoalcohol, también de cadena larga. CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS Los dos extremos de la cadena tienen naturaleza hidrófoba, luego son prácticamente insolubles en agua. FUNCIONES: ‐ Protección y revestimiento. En plantas forman una película que recubre tallos jóvenes, hojas, flores y frutos, que los protege de la evaporación y del ataque de algunos insectos. En vertebrados recubren e impermeabilizan piel, pelo y plumas. ‐ Estructural. En insectos forman parte del exoesqueleto. ‐ Uso industrial: suavizantes y lubricantes. Ejemplos: Suberina y cutina de células vegetales 2.1.4. FOSFOLÍPIDOS Los fosfolípidos son moléculas formadas por la unión de un alcohol (glicerina o esfingosina), uno o dos ácidos grasos y un ácido fosfórico, unido a un aminoalcohol. CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS Todos son anfipáticos, es decir, presentan dos zonas: una hidrófoba apolar (ácidos grasos) y otra hidrófila polar (aminoalcohol y grupo fosfato). 4 LOS FOSFOLÍPIDOS EN LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS: Los fosfolípidos en disolución acuosa se asocian entre sí orientando los grupos según la polaridad: - Localizan los grupos hidrofílicos hacia el agua, con la que forman enlaces de hidrógeno. - Localizan los grupos hidrofóbicos interaccionan entre sí mediante fuerzas de Van der Waals, quedando hacia el interior de la estructura. Las estructuras que forman los fosfolípidos en las membranas biológicas pueden ser: micelas, monocapas, bicapas y liposomas.  Micelas. Conglomerado de moléculas que constituye una de las fases de los coloides. Es el mecanismo por el cual el jabón solubiliza las moléculas insolubles en agua, como las grasas. En la formación de una micela de jabón en agua, las moléculas de jabón se enlazan entre sí por sus extremos hidrófobos que corresponden a las cadenas hidrocarbonadas, mientras que sus extremos hidrófilos, aquellos que llevan los grupos carboxilo, ionizados negativamente por pérdida de un ion sodio o potasio, se repelen entre sí. De esta manera las cadenas no polares del jabón se ocultan al agua, mientras que los grupos carboxilo, cargados negativamente, se hallan expuestos a la misma.  Monocapas. Aparecen en las interfases aire-agua, exponiendo las cadenas alifáticas hacia el aire y las cabezas polares hacia el agua.  Bicapas. Las cadenas hidrofóbicas de los fosfolípidos se orientan hacia el interior, y las cabezas polares están en contacto con el medio acuoso que hay a ambos lados de la bicapa. Ejemplo: membrana plasmática.  Liposomas: Fabricadas en el laboratorio, son moléculas formadas por una bicapa de fosfolípidos que contienen agua en su interior. Se emplean para transportar diversas sustancias entre el interior y el exterior de la célula. Pueden ser medicamentos, cosméticos, o se utilizan en biotecnología para introducir genes de un organismo en otro diferente en casos de terapia génica. 5 Los fosfolípidos se dividen en dos grupos: los fosfoglicéridos (el grupo alcohol es glicerol) y los esfingolípidos (el alcohol es la esfingosina). A. FOSFOGLICÉRIDOS O GLICEROFOSFOLÍPIDOS Son el resultado de la unión de un aminoalcohol (compuesto polar) (colina, etanolamina, serina, inositol, glicerol, etc.) con el ácido fosfatídico. Este ácido está formado por una molécula de glicerina que esterifica dos de sus grupos alcohólicos con dos moléculas de ácidos grasos (uno saturado y otro insaturado) y el tercer grupo alcohólico esterifica con el ácido fosfórico. Los ejemplos más importantes son la fosfatidilcolina (lecitina), la fosfatidiletanolamina (cefalina), la fosfatidilserina y el Fosfatidilinositol o inositol (polialcohol). Funciones: Forman las membranas de células eucariotas y procariotas junto con proteínas y otros lípidos, como el colesterol y los esfingolípidos. Lecitina B. ESFINGOLÍPIDOS Son sustancias anfipáticas y saponificables presentes en la estructura de todas las membranas de las células eucariotas, siendo muy abundantes en el tejido nervioso. Químicamente están constituidos por: Una ceramida: unión de un ácido graso de cadena larga y una esfingosina (aminoalcohol) mediante un enlace amida. Un ácido fosfórico (un grupo de carácter polar). Los esfingolípidos se pueden clasificar a su vez en esfingomielinas y esfingoglucolípidos (según el grupo de carácter polar que se une). B.I. Esfingomielinas ‐ El grupo polar que se une a la ceramida es la fosfocolina. ‐ Están asociadas a las vainas de mielina que rodean las fibras nerviosas. ‐ Las vainas de mielina se forman por enrollamiento de la célula de Schwann alrededor del axón, aislándolo y protegiéndolo. 6 B. II. Esfingoglucolípidos El grupo polar que se une a la ceramida es un glúcido. Se disponen en la zona externa de la membrana plasmática junto a las glucoproteínas formando el glucocálix. Según sea la parte glucídica se clasifican en dos grupos: Cerebrósidos: formados por la unión entre una ceramida y un monosacárido (glucosa, galactosa). Son abundantes en membranas de células nerviosas del cerebro y del S.N.P. Gangliósidos: el grupo polar de la ceramida es un oligosacárido ramificado. Presentes en el exterior de la membrana celular (neuronas). Constituyen el 6% de los lípidos de la materia gris. Funciones de los esfingoglucolípidos: ‐ Recepción del impulso nervioso a través de la sinapsis. ‐ Actúan como receptores de membrana, y están relacionados con la especificidad del grupo sanguíneo. ‐ Actúan como lugares de anclaje de virus, microorganismos y toxinas en la membrana plasmática, permitiendo su entrada en la célula. 7 LÍPIDOS INSAPONIFICABLES No contienen ácidos grasos. No tienen reacciones de saponificación (no forman jabones). Son menos abundantes. Funciones biológicas: principalmente reguladoras (vitaminas y hormonas), pero el colesterol tiene una importante función estructural de las membranas. 2.1.5. TERPENOS Proceden de la polimerización del isopreno. Son muy abundantes en los vegetales. Se clasifican según el número de moléculas de isopreno que contienen: Monoterpenos: Formados por dos moléculas de isopreno. Son volátiles, presentan un aroma característico y forman esencias de numerosos vegetales. Ejemplo: mentol. Diterpenos: Formados por cuatro moléculas de isopreno. En plantas forman pigmentos o resinas. Ejemplo: fitol (parte de la clorofila), vitaminas A (visión), E (antioxidante) y K (coagulante). Triterpenos: Formados por seis moléculas de isopreno. Ejemplo: precursores del colesterol. Tetraterpenos: Formados por ocho moléculas de isopreno. Ejemplo: xantofilas, carotenoides, licopenos. 2.1.6. ESTEROIDES Derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno o esterano. Esteroles: formados por un grupo hidroxilo en el carbono 3. ▪ Colesterol: forma parte de la membrana plasmática y le da estabilidad, resistencia y mantiene su fluidez. ▪ Vitamina D: regula la absorción del calcio y fósforo. Su carencia produce raquitismo. ▪ Fitosteroles: en células vegetales. Aplicados en medicina (regulación del colesterol LDL). ▪ Ergosterol: En la membrana de hongos y levaduras. Misma función que el colesterol. Aplicaciones en medicina (antitumorales). Hormonas esteroideas. Derivan del colesterol. Tienen carácter hidrofóbico que les permite atravesar libremente las membranas, ya que se unen a receptores citoplasmáticos y actúan en el ADN, activando genes o modulando la transcripción. ▪ Hormonas sexuales:  Testosterona (andrógenos): Producida por las células de Leydig de los testículos. Crecimiento de los órganos sexuales masculinos. Aparición y mantenimiento de las características sexuales secundarias masculinas.  Estrógenos: Crecimiento de los órganos sexuales femeninos. Aparición y mantenimiento de las características sexuales secundarias femeninas.  Progesterona: Favorece la implantación del huevo o cigoto. Mantiene el embarazo y estimula el desarrollo de las células mamarias. ▪ Hormonas de la corteza suprarrenal:  Aldosterona: Controla el funcionamiento del riñón y el metabolismo de sales minerales (sodio y potasio).  Cortisol: Controla el metabolismo de glúcidos, grasas y proteínas. 8  Ácidos biliares: ▪ Ácido cólico y desoxicólico: componen la bilis provocando una emulsión de grasas, que se degradarán posteriormente por la acción de las lipasas. Se forman en el hígado. 2.1.7. PROSTAGLANDINAS Se sintetizan en el propio tejido a partir de los fosfolípidos de la membrana plasmática que contienen ácidos grasos poliinsaturados como el ácido araquidónico. Funciones: ‐ Actúan como vasodilatadores, regulando la presión arterial. ‐ Intervienen en procesos inflamatorios (fiebre, dolor, edemas). ‐ Estimulan la producción de mucus protector de la mucosa intestinal. ‐ Estimulan la contracción de la musculatura lisa: contracción de las paredes del útero durante el parto. ‐ Intervienen en los procesos de coagulación de la sangre. 3. LA RELACIÓN ENTRE LOS LÍPIDOS Y LA SALUD. ESTILOS DE VIDA SALUDABLES Los lípidos desempeñan varias funciones muy importantes para el funcionamiento del cuerpo humano, por lo que es necesario mantener un equilibrio correcto en la ingestión de lípidos. Tanto la ingesta excesiva de lípidos como la deficiente, puede causar problemas para el organismo: Consecuencias de un exceso de lípidos en la dieta: o Aumento de peso: Si consumimos demasiados lípidos, especialmente alimentos ricos en grasas saturadas, podemos ganar peso e incluso llegar a tener obesidad. o Riesgo de enfermedades cardíacas: Comer alimentos ricos en grasas saturadas se relaciona con un mayor riesgo de enfermedades del corazón. o Problemas metabólicos: Una dieta alta en grasas puede contribuir a problemas como resistencia a la insulina y el desarrollo de diabetes tipo 2. o Una ingesta excesiva de alimentos ricos en colesterol puede suponer un riesgo significativo para la salud. Cuando los niveles de colesterol en la sangre son demasiado altos, este colesterol se puede acumular en las paredes de las arterias, formando placas de ateroma. Este proceso, conocido como aterosclerosis, estrecha y endurece las arterias, dificultando la circulación sanguínea. La reducción del flujo sanguíneo puede provocar graves problemas de salud, como enfermedades cardiovasculares, entre ellas el infarto de miocardio, la angina de pecho y el ictus. Consecuencias de una deficiencia de lípidos en la dieta: o Falta de ácidos grasos esenciales: Los lípidos nos proporcionan ácidos grasos esenciales, fundamentales para el cerebro, sistema inmunitario y la regulación de la inflamación. Si no ingerimos suficientes lípidos podemos tener deficiencia de estos ácidos grasos esenciales. o Problemas en la piel: Si no ingerimos suficientes lípidos, nuestra piel puede sufrir sequedad, descamación y otros problemas cutáneos. o Problemas hormonales: Algunas hormonas tienen naturaleza lipídica. Si no ingerimos los suficientes lípidos, podríamos tener problemas endocrinos importantes. 9  o Debilidad y fatiga: Los lípidos son una fuente de energía importante. Si la ingestión de lípidos no es suficiente, se puede producir fatiga y debilidad por falta de energía. Mantener un equilibrio adecuado en la ingesta de lípidos es importante para tener una dieta saludable. Es necesario elegir fuentes de grasa saludables, como grasas insaturadas presentes en alimentos como el aceite de oliva, frutos secos, aguacate, pescado y ácidos grasos omega-3 que se encuentran en el salmón y las semillas de lino. El consumo de grasas saturadas y grasas trans, presentes en alimentos procesados, carnes rojas y productos de pastelería, tiene que ser moderado. 10