3.3: Lípidos
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- Describir los cuatro tipos principales de lípidos
- Explicar el papel de las grasas en el almacenamiento de energía
- Diferenciar entre ácidos grasos saturados e insaturados
- Describir los fosfolípidos y su papel en las células
- Definir la estructura básica de un esteroide y algunas funciones de los esteroides
- Explicar cómo el colesterol ayuda a mantener la naturaleza fluida de la membrana plasmática
Los lípidos incluyen un grupo diverso de compuestos que son en gran parte de naturaleza no polar. Esto se debe a que son hidrocarburos que incluyen principalmente enlaces carbono-carbono o carbono-hidrógeno no polares. Las moléculas no polares son hidrofóbicas (“temerosas del agua”) o insolubles en agua. Los lípidos realizan muchas funciones diferentes en una célula. Las células almacenan energía para su uso a largo plazo en forma de grasas. Los lípidos también proporcionan aislamiento del ambiente para plantas y animales (Figura\(\PageIndex{1}\)). Por ejemplo, ayudan a mantener las aves acuáticas y los mamíferos secos al formar una capa protectora sobre el pelaje o las plumas debido a su naturaleza hidrofóbica repelente al agua. Los lípidos también son los bloques de construcción de muchas hormonas y son un constituyente importante de todas las membranas celulares. Los lípidos incluyen grasas, aceites, ceras, fosfolípidos y esteroides.
Grasas y Aceites
Una molécula de grasa consta de dos componentes principales: glicerol y ácidos grasos. El glicerol es un compuesto orgánico (alcohol) con tres carbonos, cinco hidrógenos y tres grupos hidroxilo (OH). Los ácidos grasos tienen una larga cadena de hidrocarburos a la que se une un grupo carboxilo, de ahí el nombre de “ácido graso”. El número de carbonos en el ácido graso puede variar de 4 a 36; los más comunes son los que contienen 12—18 carbonos. En una molécula de grasa, los ácidos grasos están unidos a cada uno de los tres carbonos de la molécula de glicerol con un enlace éster a través de un átomo de oxígeno (Figura\(\PageIndex{2}\)).
Durante esta formación de enlaces éster, se liberan tres moléculas de agua. Los tres ácidos grasos en el triacilglicerol pueden ser similares o disímiles. Las grasas también se llaman triacilgliceroles o triglicéridos por su estructura química. Algunos ácidos grasos tienen nombres comunes que especifican su origen. Por ejemplo, el ácido palmítico, un ácido graso saturado, se deriva de la palmera. El ácido araquídico se deriva de Arachis hypogea, el nombre científico de los cacahuetes o cacahuetes.
Los ácidos grasos pueden ser saturados o insaturados. En una cadena de ácidos grasos, si solo hay enlaces simples entre los carbonos vecinos en la cadena hidrocarbonada, se dice que el ácido graso está saturado. Los ácidos grasos saturados están saturados con hidrógeno; en otras palabras, se maximiza el número de átomos de hidrógeno unidos al esqueleto de carbono. El ácido esteárico es un ejemplo de un ácido graso saturado (Figura\(\PageIndex{3}\))
Cuando la cadena hidrocarbonada contiene un doble enlace, se dice que el ácido graso es insaturado. El ácido oleico es un ejemplo de un ácido graso insaturado (Figura\(\PageIndex{4}\)).
La mayoría de las grasas insaturadas son líquidas a temperatura ambiente y se llaman aceites. Si hay un doble enlace en la molécula, entonces se le conoce como grasa monoinsaturada (por ejemplo, aceite de oliva), y si hay más de un doble enlace, entonces se le conoce como grasa poliinsaturada (por ejemplo, aceite de canola).
Cuando un ácido graso no tiene dobles enlaces, se le conoce como un ácido graso saturado porque no se puede agregar más hidrógeno a los átomos de carbono de la cadena. Una grasa puede contener ácidos grasos similares o diferentes unidos al glicerol. Los ácidos grasos rectos largos con enlaces simples tienden a empaquetarse herméticamente y son sólidos a temperatura ambiente. Las grasas animales con ácido esteárico y ácido palmítico (común en la carne) y la grasa con ácido butírico (común en la mantequilla) son ejemplos de grasas saturadas. Los mamíferos almacenan grasas en células especializadas llamadas adipocitos, donde los glóbulos de grasa ocupan la mayor parte del volumen celular. En las plantas, la grasa o el aceite se almacena en muchas semillas y se utiliza como fuente de energía durante el desarrollo de las plántulas. Las grasas o aceites insaturados suelen ser de origen vegetal y contienen ácidos grasos cis insaturados. Cis y trans indican la configuración de la molécula alrededor del doble enlace. Si los hidrógenos están presentes en el mismo plano, se le denomina grasa cis; si los átomos de hidrógeno están en dos planos diferentes, se le denomina grasa trans. El doble enlace cis provoca una curva o “torcedura” que impide que los ácidos grasos se empaqueten herméticamente, manteniéndolos líquidos a temperatura ambiente (Figura\(\PageIndex{5}\)). Aceite de oliva, aceite de maíz, aceite de canola y aceite de hígado de bacalao son ejemplos de grasas insaturadas. Las grasas insaturadas ayudan a disminuir los niveles de colesterol en la sangre mientras que las grasas saturadas contribuyen a la formación de placa en
Grasas Trans
En la industria alimentaria, los aceites son hidrogenados artificialmente para hacerlos semisólidos y de una consistencia deseable para muchos productos alimenticios procesados. Simplemente hablando, el gas hidrógeno se burbujea a través de los aceites para solidificarlos. Durante este proceso de hidrogenación, los dobles enlaces de la conformación cis en la cadena hidrocarbonada pueden convertirse en dobles enlaces en la conformación trans.
La margarina, algunos tipos de mantequilla de maní y la manteca son ejemplos de grasas trans hidrogenadas artificialmente. Estudios recientes han demostrado que un aumento en las grasas trans en la dieta humana puede llevar a un aumento en los niveles de lipoproteínas de baja densidad (LDL), o colesterol “malo”, lo que a su vez puede llevar a la deposición de placa en las arterias, resultando en enfermedades cardíacas. Muchos restaurantes de comida rápida han prohibido recientemente el uso de grasas trans, y se requieren etiquetas de alimentos para mostrar el contenido de grasas trans.
Ácidos grasos omega
Los ácidos grasos esenciales son ácidos grasos requeridos pero no sintetizados por el cuerpo humano. En consecuencia, tienen que complementarse mediante la ingestión a través de la dieta. Los ácidos grasos omega -3 (como el que se muestra en la Figura\(\PageIndex{6}\)) entran dentro de esta categoría y son uno de los dos únicos conocidos por los humanos (el otro es el ácido graso omega-6). Estos son ácidos grasos poliinsaturados y se llaman omega-3 porque el tercer carbono del extremo de la cadena hidrocarbonada está conectado a su carbono vecino por un doble enlace.
El carbono más alejado del grupo carboxilo está numerado como el carbono omega (ω), y si el doble enlace se encuentra entre el tercer y cuarto carbono de ese extremo, se le conoce como un ácido graso omega-3. Nutricionalmente importante porque el cuerpo no los produce, los ácidos grasos omega-3 incluyen ácido alfa-linoleico (ALA), ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido docosahexaenoico (DHA), todos los cuales son poliinsaturados. El salmón, la trucha y el atún son buenas fuentes de ácidos grasos omega-3. Las investigaciones indican que los ácidos grasos omega-3 reducen el riesgo de muerte súbita por ataques cardíacos, reducen los triglicéridos en la sangre, disminuyen la presión arterial y previenen la trombosis al inhibir la coagulación sanguínea. También reducen la inflamación y pueden ayudar a reducir el riesgo de algunos cánceres en los animales.
Al igual que los carbohidratos, las grasas han recibido mucha mala publicidad. Es cierto que comer un exceso de alimentos fritos y otros alimentos “grasos” conduce al aumento de peso. Sin embargo, las grasas tienen funciones importantes. Muchas vitaminas son solubles en grasa, y las grasas sirven como una forma de almacenamiento a largo plazo de ácidos grasos: una fuente de energía. También proporcionan aislamiento para el cuerpo. Por lo tanto, las grasas “saludables” en cantidades moderadas deben consumirse de forma regular.
Ceras
La cera cubre las plumas de algunas aves acuáticas y las superficies foliares de algunas plantas. Debido a la naturaleza hidrofóbica de las ceras, evitan que el agua se pegue a la superficie (Figura\(\PageIndex{7}\)). Las ceras están compuestas por cadenas largas de ácidos grasos esterificadas a alcoholes de cadena larga.
Fosfolípidos
Los fosfolípidos son los principales constituyentes de la membrana plasmática, la capa más externa de las células animales. Al igual que las grasas, están compuestas por cadenas de ácidos grasos unidas a una cadena principal de glicerol o esfingosina. En lugar de tres ácidos grasos unidos como en los triglicéridos, sin embargo, hay dos ácidos grasos que forman diacilglicerol, y el tercer carbono de la cadena principal de glicerol está ocupado por un grupo fosfato modificado (Figura\(\PageIndex{8}\)). Un grupo fosfato solo unido a un diaglicerol no califica como fosfolípido; es fosfatidato (diacilglicerol 3-fosfato), el precursor de los fosfolípidos. El grupo fosfato es modificado por un alcohol. La fosfatidilcolina y la fosfatidilserina son dos fosfolípidos importantes que se encuentran en las membranas plasmáticas.
Un fosfolípido es una molécula anfipática, lo que significa que tiene una parte hidrofóbica y una hidrófila. Las cadenas de ácidos grasos son hidrófobas y no pueden interactuar con el agua, mientras que el grupo que contiene fosfato es hidrófilo e interactúa con el agua (Figura\(\PageIndex{9}\)).
La cabeza es la parte hidrofílica, y la cola contiene los ácidos grasos hidrofóbicos. En una membrana, una bicapa de fosfolípidos forma la matriz de la estructura, las colas de ácidos grasos de los fosfolípidos se enfrentan dentro, lejos del agua, mientras que el grupo fosfato mira hacia el lado exterior, acuoso (Figura\(\PageIndex{9}\)).
Los fosfolípidos son responsables de la naturaleza dinámica de la membrana plasmática. Si se coloca una gota de fosfolípidos en el agua, forma espontáneamente una estructura conocida como micela, donde las cabezas de fosfato hidrófilo se enfrentan al exterior y los ácidos grasos se enfrentan al interior de esta estructura.
Esteroides
A diferencia de los fosfolípidos y grasas discutidos anteriormente, los esteroides tienen una estructura de anillo fusionado. Aunque no se asemejan a los otros lípidos, se agrupan con ellos porque también son hidrófobos e insolubles en agua. Todos los esteroides tienen cuatro anillos de carbono enlazados y varios de ellos, como el colesterol, tienen una cola corta (Figura\(\PageIndex{10}\)). Muchos esteroides también tienen el grupo funcional —OH, lo que los coloca en la clasificación de alcohol (esteroles).
El colesterol es el esteroide más común. El colesterol se sintetiza principalmente en el hígado y es el precursor de muchas hormonas esteroides como la testosterona y el estradiol, que son secretadas por las gónadas y las glándulas endocrinas. También es el precursor de la Vitamina D. El colesterol es también el precursor de las sales biliares, que ayudan en la emulsificación de las grasas y su posterior absorción por las células. Aunque a menudo se habla del colesterol en términos negativos por los laicos, es necesario para el correcto funcionamiento del cuerpo. Es un componente de la membrana plasmática de las células animales y se encuentra dentro de la bicapa fosfolipídica. Siendo la estructura más externa en las células animales, la membrana plasmática es responsable del transporte de materiales y reconocimiento celular y está involucrada en la comunicación célula a célula.
Enlace al aprendizaje
Para una perspectiva adicional sobre los lípidos, explore la animación interactiva “Biomoléculas: Los lípidos”.
Resumen
Los lípidos son una clase de macromoléculas que son de naturaleza no polar e hidrófoba. Los tipos principales incluyen grasas y aceites, ceras, fosfolípidos y esteroides. Las grasas son una forma de energía almacenada y también se conocen como triacilgliceroles o triglicéridos. Las grasas están compuestas por ácidos grasos y glicerol o esfingosina. Los ácidos grasos pueden ser insaturados o saturados, dependiendo de la presencia o ausencia de dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada. Si solo están presentes enlaces simples, se les conoce como ácidos grasos saturados. Los ácidos grasos insaturados pueden tener uno o más dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada. Los fosfolípidos conforman la matriz de membranas. Tienen una cadena principal de glicerol o esfingosina a la que se unen dos cadenas de ácidos grasos y un grupo que contiene fosfato. Los esteroides son otra clase de lípidos. Su estructura básica tiene cuatro anillos de carbono fundido. El colesterol es un tipo de esteroide y es un constituyente importante de la membrana plasmática, donde ayuda a mantener la naturaleza fluida de la membrana. También es el precursor de las hormonas esteroides como la testosterona.
Glosario
- lípido
- macromolécula que es no polar e insoluble en agua
- grasa omega
- tipo de grasa poliinsaturada que requiere el cuerpo; la numeración del omega de carbono comienza desde el extremo metilo o el extremo que está más alejado del extremo carboxílico
- fosfolípido
- constituyente principal de las membranas; compuesto por dos ácidos grasos y un grupo que contiene fosfato unido a una cadena principal de glicerol
- ácidos grasos saturados
- cadena larga de hidrocarburo con enlaces covalentes simples en la cadena de carbono; se maximiza el número de átomos de hidrógeno unidos al esqueleto de carbono
- esteroide
- tipo de lípido compuesto por cuatro anillos de hidrocarburos fusionados que forman una estructura plana
- grasas trans
- grasa formada artificialmente por aceites hidrogenantes, lo que lleva a una disposición diferente de los enlaces dobles que los que se encuentran en los lípidos naturales
- triacilglicerol (también, triglicérido)
- molécula de grasa; consta de tres ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol
- ácidos grasos insaturados
- hidrocarburo de cadena larga que tiene uno o más dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada
- cera
- lípido hecho de un ácido graso de cadena larga que se esterifica a un alcohol de cadena larga; sirve como recubrimiento protector en algunas plumas, pelaje de mamíferos acuáticos y hojas