23.1: Estructura y Clasificación de Lípidos
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- Definir lípidos y reconocer las diferentes clases.
Las grasas y aceites, que se encuentran en muchos de los alimentos que comemos, pertenecen a una clase de biomoléculas conocidas como lípidos. Gramo por gramo, empacan más del doble del contenido calórico de los carbohidratos: la oxidación de grasas y aceites aporta alrededor de 9 kcal de energía por cada gramo oxidado, mientras que la oxidación de carbohidratos aporta solo 4 kcal/g Aunque el alto contenido calórico de las grasas puede ser una mala noticia para el que hace dieta, dice algo sobre la eficiencia de los diseños de la naturaleza. Nuestros cuerpos utilizan carbohidratos, principalmente en forma de glucosa, para nuestras necesidades energéticas inmediatas. Nuestra capacidad para almacenar carbohidratos para su uso posterior se limita a guardar un poco de glucógeno en el hígado o en el tejido muscular. Almacenamos nuestra energía de reserva en forma de lípidos, lo que requiere mucho menos espacio que la misma cantidad de energía almacenada en forma de carbohidratos. Los lípidos tienen otras funciones biológicas además del almacenamiento de energía. Son un componente importante de las membranas de los 10 billones de células en nuestro cuerpo. Sirven como acolchado protector y aislamiento para órganos vitales. Además, sin lípidos en nuestras dietas, seríamos deficientes en las vitaminas liposolubles A, D, E y K.
Los lípidos no se definen por la presencia de grupos funcionales específicos, como lo son los carbohidratos, sino por una propiedad física—solubilidad. Los compuestos aislados de los tejidos corporales se clasifican como lípidos si son más solubles en disolventes orgánicos, como el diclorometano, que en agua. Por este criterio, la categoría lipídica incluye no solo grasas y aceites, que son ésteres del trihidroxialcohol glicerol y ácidos grasos, sino también compuestos que incorporan grupos funcionales derivados del ácido fosfórico, carbohidratos, o aminoalcoholes, así como compuestos esteroides como el colesterol (Figura \(\PageIndex{1}\)presenta un esquema para clasificar los diversos tipos de lípidos). Discutiremos los diversos tipos de lípidos considerando una subclase a la vez y señalando similitudes y diferencias estructurales a medida que avanzamos.
Lípidos formados a partir de ácidos grasos
Los ácidos grasos son ácidos carboxílicos con 12-22 átomos de carbono conectados en una cadena larga y no ramificada. Como se muestra en el diagrama anterior, la mayoría de los lípidos se clasifican como ésteres o amidas de ácidos grasos.
- Las ceras son ésteres formados a partir de ácidos grasos de cadena larga y alcoholes de cadena larga. La mayoría de las ceras naturales son mezclas de tales ésteres.
- El triacilglicerol (triglicéridos) son ésteres de glicerol, un trialcohol y tres ácidos grasos. Muchos organismos almacenan energía en esta forma.
- Los glicerofosfolípidos son ésteres de glicerol formados a partir de dos cadenas de ácidos grasos y un fosfato cargado.
Figura\(\PageIndex{2}\): Ésteres de ácidos grasos: triglicéridos, ceras y glicerofosfolípidos.
- Los esfingolípidos son amidas de ácidos grasos formadas a partir de un ácido graso unido a una cadena principal de aminoalcohol, llamada esfingosina, junto con un fosfato (esfingomielina) o un carbohidrato (glicolípido). Estos junto con los glicerofosfolípidos son importantes para la estructura y función de las membranas celulares.
Otros Lípidos
No todos los lípidos contienen grupos de ácidos grasos:
- Los esteroles (también clasificados como esteroides) contienen todos el núcleo esteroide, que es cuatro anillos fusionados. El colesterol es el esterol más comúnmente conocido y también es un lípido importante en las membranas celulares.
- Los eicosanoides son importantes mensajeros químicos que incluyen prostaglandinas, las cuales tienen un anillo de cinco miembros y una cadena de ácido carboxílico.
Figura\(\PageIndex{3}\): Otros Lípidos: El colesterol contiene el núcleo esteroide (arriba) y una prostaglandina (abajo).
En las siguientes secciones de este capítulo aprenderá más sobre la estructura, propiedades y funciones de cada uno de estos tipos de lípidos.
Las prostaglandinas son mensajeros químicos sintetizados en las células en las que se expresa su actividad fisiológica. Son ácidos grasos insaturados que contienen 20 átomos de carbono y se sintetizan a partir de ácido araquidónico, un ácido graso poliinsaturado, cuando es necesario por una célula en particular. Se llaman prostaglandinas porque originalmente fueron aisladas del semen que se encuentra en la glándula prostática. Ahora se sabe que se sintetizan en casi todos los tejidos de mamíferos y afectan a casi todos los órganos del cuerpo. Las cinco clases principales de prostaglandinas se designan como PGA, PGB, PGE, PGF e IGP. Los subíndices se unen al final de estas abreviaturas para denotar el número de dobles enlaces fuera del anillo de cinco carbonos en una prostaglandina dada.
Las prostaglandinas se encuentran entre las sustancias biológicas más potentes conocidas. Las ligeras diferencias estructurales les dan efectos biológicos muy distintos; sin embargo, todas las prostaglandinas presentan cierta capacidad para inducir la contracción del músculo liso, disminuir la presión arterial y contribuir a la respuesta inflamatoria. La aspirina y otros agentes antiinflamatorios no esteroideos, como el ibuprofeno, obstruyen la síntesis de prostaglandinas inhibiendo la ciclooxigenasa, la enzima necesaria para el paso inicial en la conversión del ácido araquidónico en prostaglandinas.
Su amplio rango de actividad fisiológica ha llevado a la síntesis de cientos de prostaglandinas y sus análogos. Los derivados de PGE 2 se utilizan ahora en Estados Unidos para inducir el parto. Otras prostaglandinas se han empleado clínicamente para disminuir o aumentar la presión arterial, inhibir las secreciones estomacales, aliviar la congestión nasal, aliviar el asma y prevenir la formación de coágulos sanguíneos, los cuales están asociados con ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares.