Lípidos: Clasificación, Funciones y Propiedades

1. Concepto y Clasificación

Los lípidos pertenecen a un grupo de sustancias químicas muy heterogéneo, desde el punto de vista estructural y funcional. Químicamente, están constituidos por C, H, O y en múltiples ocasiones contienen, además, P y S. La cantidad de oxígeno en estos compuestos es muy inferior en proporción a la cantidad de carbono e hidrógeno, circunstancia que determina sus propiedades y los diferencia de otros compuestos, como ocurre, por ejemplo, en los glúcidos, que contienen los mismos elementos químicos, pero en distinta proporción. Es necesario recurrir a las propiedades físicas para completar la descripción de los lípidos.

Todos tienen en común que son sustancias untuosas al tacto, escasamente solubles en agua y solubles en disolventes apolares orgánicos, como el éter, el cloroformo, el xileno o el benceno. Son estos disolventes los que se utilizan para extraerlos de las células y de los tejidos donde se encuentran localizados. Con la denominación de lípido se agrupa un número variado de compuestos con diversas funciones biológicas:

• Estructurales: En todas las células son los elementos mayoritarios de las membranas.
• Energéticas: Algunos, como los triacilglicéridos, son eficientes reservas para el almacenamiento de energía.
• Vitamínicas y hormonales: Muchas de las vitaminas y hormonas presentes en los vertebrados son lípidos o derivados de lípidos.

1.1. Clasificación de los Lípidos

Dada la heterogeneidad de estos compuestos, se pueden utilizar numerosos criterios para clasificarlos. Según su estructura molecular, se clasifican en:

• A) Saponificables: Contienen en su molécula ácidos grasos, que son ácidos monocarboxílicos que pueden o no tener insaturaciones (dobles enlaces), y están esterificados. Los lípidos saponificables, cuando se les somete a una hidrólisis alcalina, forman jabones, que químicamente son sales de los ácidos grasos; esta reacción química se denomina saponificación. Pertenecen a este grupo los acilglicéridos o grasas, las ceras, los fosfolípidos y los esfingolípidos.
• B) Insaponificables: Son derivados de hidrocarburos lineales o cíclicos insaturados que forman asociaciones moleculares diversas. No contienen ácidos grasos y, por tanto, no dan reacciones de saponificación. Pertenecen a este grupo los terpenos, los esteroides y las prostaglandinas.

2. Ácidos Grasos

Son ácidos orgánicos monocarboxílicos. Los ácidos grasos pueden estar libres o formando parte de la molécula de un lípido saponificable. Se clasifican en:

• A) Saturados: No tienen dobles enlaces y suelen ser sólidos a temperatura ambiente. Los más abundantes son el palmítico, presente en las grasas animales y en la manteca de cacao, y el esteárico. En menor cantidad hay otros ácidos grasos saturados; por ejemplo, el ácido decanoico, que se encuentra en la leche de los mamíferos.
• B) Insaturados: Tienen en su cadena carbonada uno o más dobles enlaces; en este último caso, se denominan poliinsaturados. Generalmente, son líquidos a temperatura ambiente. De los monoinsaturados, el más importante es el ácido oleico, con un doble enlace situado entre los carbonos 9 y 10. Se encuentra en el aceite de oliva, y es el más abundante en la membrana plasmática de las células animales. Entre los poliinsaturados, los más importantes son el linoleico, el linolénico y el araquidónico. Ninguno de ellos es sintetizado por mamíferos, pero al igual que las vitaminas, son necesarios para el desarrollo, por lo que se consideran esenciales y se denominan vitamina F, aun no siendo verdaderas vitaminas. Los vegetales sí los sintetizan y son nuestras fuentes naturales para incorporarlos a la dieta habitual.

2.1. Propiedades Fisicoquímicas de los Ácidos Grasos

• A) Los ácidos grasos son anfipáticos. Poseen dos zonas: una polar, que contiene el grupo carboxilo (-COOH), de carácter hidrófilo; y otra apolar, que es la cadena carbonada (alifática) e hidrófoba. El grupo carboxilo establece enlaces de hidrógeno con otras moléculas polares, mientras que la cadena alifática interacciona mediante fuerzas de Van der Waals con otras cadenas de ácidos grasos adyacentes.
• B) Reaccionan con los alcoholes, formando ésteres y liberando agua. Se hidrolizan en presencia de álcalis (saponificación), formando sales de sodio y potasio (jabones).
• C) El grado de insaturación y la longitud de la cadena alifática determinan el punto de fusión. Este aumenta con la longitud de la cadena, ya que las interacciones de Van der Waals con otras cadenas semejantes se incrementan. Sin embargo, la presencia de dobles enlaces origina codos en las moléculas que, además de acortarlas, favorecen la disminución del punto de fusión por reducir el número de interacciones con otras cadenas.

3. Grasas y Ceras

Las grasas y las ceras son lípidos saponificables porque sufren hidrólisis alcalina o reacciones de saponificación. Ambos tipos de sustancias están formadas por ácidos grasos de cadena larga, y se diferencian en el tipo de alcohol con el que están esterificados.

3.1. Grasas

O acilglicéridos. Son compuestos formados por glicerina (propanotriol) esterificada con una, dos o tres moléculas de ácidos grasos; se denominan, respectivamente, monoacilglicéridos, diacilglicéridos y triacilglicéridos. Los triacilglicéridos son las grasas más abundantes, pueden tener los tres ácidos grasos iguales -como en el caso de la tripalmitina, que contiene tres moléculas de ácido palmítico- o diferentes. La mayoría de las grasas naturales son mezclas de elevada complejidad.

Las grasas son moléculas apolares y prácticamente insolubles en agua, debido a que los grupos hidroxilo (-OH) de la glicerina, que son polares, están unidos mediante un enlace éster a los grupos carboxilo (-COOH) de los ácidos grasos.

Según su punto de fusión, las grasas se clasifican en:

• A) Grasas de origen vegetal: Contienen, fundamentalmente, ácidos grasos insaturados, lo que favorece que el punto de fusión sea bajo y que sean líquidos a temperatura ambiente. Abundan en las semillas de vegetales (girasol, maíz, soja o sésamo) y en los frutos (aceitunas).
• B) Grasas de origen animal: En su mayoría, contienen ácidos grasos saturados, poseen puntos de fusión elevados y a temperatura ambiente son sólidas, como por ejemplo, la mantequilla o los sebos animales.

Suponen la principal reserva energética tanto en los animales como en los vegetales. Se acumulan en vacuolas en las células vegetales, y en los mamíferos lo hacen en células especializadas del tejido adiposo denominados adipocitos. A pesar de que otras moléculas, como el glucógeno y el almidón, son consideradas las principales fuentes de energía directa por su rápida movilización al ser solubles en agua, el aporte energético de las grasas es muy superior. Cada gramo de grasa libera 9 kcal, frente a 3,75 kcal que aporta la misma cantidad de glúcido.

Otras funciones de las grasas son las de actuar como aislantes térmicos y almacén de alimento. Ciertos animales homeotermos que viven en climas fríos poseen bajo la piel una capa de grasa que los aisla de las bajas temperaturas; otros que hibernan durante largos períodos acumulan grasas bajo la piel y alrededor de órganos para utilizarla como alimento.

3.2. Ceras

Son ésteres de un ácido graso de cadena larga (entre 14 y 36 átomos de carbono) y un monoalcohol, también de cadena larga (entre 16 y 30 átomos de carbono). Debido a que los dos extremos de la cadena tienen naturaleza hidrófoba, son sustancias marcadamente insolubles en agua y realizan funciones de protección y de revestimiento. En los animales vertebrados, recubren e impermeabilizan la piel, el pelo y las plumas; en los insectos, el exoesqueleto; y en las plantas, forman una película que recubre hojas, frutos, flores y tallos jóvenes, protegiéndolos de la evaporación y de los ataques de los insectos. Industrialmente, se utilizan ceras como la lanolina (grasa obtenida de la lana de oveja) o el aceite de esperma de cachalote para fabricar suavizantes y lubricantes.

4. Fosfolípidos

Los fosfolípidos son lípidos saponificables que también se denominan fosfoglicéridos, y son los principales componentes de las membranas biológicas. Químicamente, están constituidos por glicerina esterificada en el carbono 3 con un grupo fosfato (glicerol-3-fosfato), y en los carbonos 1 y 2 por sendos ácidos grasos. Generalmente, el ácido graso que esterifica en el C1 es saturado, mientras que el que lo hace en el C2 es insaturado. El grupo fosfato está unido mediante enlace éster a un sustituyente polar que puede ser aminoalcohol o polialcohol.

El ácido fosfatídico es el fosfolípido más sencillo: en el C1 esterifica el ácido esteárico, y en el C2 el oleico, mientras que el grupo fosfato no está sustituido.

Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas: poseen una región polar hidrofílica constituida por el grupo fosfato y los sustituyentes polares que se unen a él, y otra región apolar hidrofóbica formada por los ácidos grasos que esterifican la glicerina. El carácter anfipático de los fosfolípidos los hace especialmente idóneos para formar parte de la estructura de las membranas celulares.

4.1. Fosfolípidos en Membranas Biológicas

Los fosfolípidos, cuando se encuentran en un medio acuoso, se asocian formando varios tipos de estructuras, en las que los grupos hidrófilos se orientan hacia las moléculas de agua e interaccionan con ella mediante enlaces de hidrógeno; los hidrófobos se alejan interaccionando entre sí mediante fuerzas de Van der Waals y ocultándose dentro de la estructura. Esto explica que, al igual que muchos otros lípidos, los fosfolípidos formen bicapas y micelas, que son estructuras básicas en las membranas biológicas.

• A) Las micelas tienen forma más o menos esférica. La superficie está formada por las cabezas polares expuestas e interaccionando con la fase acuosa que existe en su entorno, mientras que el interior de la micela está ocupado por las cadenas alifáticas de los ácidos grasos orientadas formando una región hidrofóbica.
• B) En las bicapas, las cadenas hidrofóbicas se orientan hacia el interior, mientras que las cabezas polares están en contacto con el medio acuoso existente a cada lado de la bicapa. Son estructuras que separan dos medios acuosos. Los fosfolípidos también forman monocapas en las interfases aire-agua, exponiendo las cadenas alifáticas hacia el aire e interaccionando las cabezas polares con el agua.
• C) En determinadas condiciones de laboratorio se pueden obtener estructuras denominadas liposomas, que están formadas por bicapas de fosfolípidos que dejan en su interior un compartimento que contiene agua. Actualmente, estos liposomas se utilizan como transportadores de diversas sustancias entre el exterior y el interior de la célula. Algunas de estas sustancias son medicamentos o cosméticos, e incluso se utilizan en biotecnología para introducir genes de un organismo en otro diferente en algunos casos de terapia génica.

La naturaleza anfipática de los fosfolípidos les proporciona un papel fundamental en la formación de las membranas biológicas, tanto de células procarióticas como de células eucarióticas. Además de los fosfolípidos, las membranas biológicas contienen proteínas y otros lípidos, como por ejemplo el colesterol o los esfingolípidos, denominados en su conjunto lípidos de membrana.

5. Esfingolípidos

Los esfingolípidos son semejantes a los fosfolípidos, tanto estructural como funcionalmente; son sustancias anfipáticas, y cuando se sitúan en un medio acuoso se disponen formando bicapas. Están presentes en la estructura de todas las membranas de las células eucarióticas, aunque son muy abundantes en las que forman tejidos del sistema nervioso. Químicamente están constituidos por:

• A) Un aminoalcohol de cadena larga formado por 18 átomos de carbono. Generalmente, se trata de la esfingosina o de alguno de sus derivados.
• B) Un ácido graso saturado o monoinsaturado de cadena larga de 18 a 26 átomos de carbono.
• C) Un grupo de carácter polar de diversa naturaleza, que en algunos esfingolípidos es muy grande y complejo.

La esfingosina se une por su grupo amino, mediante un enlace amida, al ácido graso correspondiente para formar un compuesto, la ceramida. Este compuesto es la unidad estructural de todos los esfingolípidos, y se caracteriza por tener dos colas hidrofóbicas.

Los esfingolípidos se pueden clasificar en esfingomielinas y esfingoglucolípidos, atendiendo a la naturaleza del grupo polar que se une al grupo hidroxilo del C1 de la ceramida.

5.1. Esfingomielinas

En las esfingomielinas, el grupo polar que se une a la ceramida puede ser fosfocolina o fosfoetanolamina (aminoalcoholes fosforilados). Son los únicos esfingolípidos que llevan en su composición química un grupo fosfato. Las esfingomielinas se encuentran en las membranas de las células animales y, fundamentalmente, en la vaina de mielina que rodea las fibras nerviosas. Esta vaina se forma por el enrollamiento de la célula de Schwann alrededor del axón, aislándolo y protegiéndolo.

5.2. Esfingoglucolípidos

En los esfingoglucolípidos, el grupo polar que se une a la ceramida es un glúcido que puede ser un monosacárido o un oligosacárido ramificado.

Los esfingoglucolípidos se disponen en la zona externa de la membrana plasmática junto a las glucoproteínas formando el glucocálix. Esta zona periférica de la membrana celular está constituida por las fracciones glucídicas de los esfingoglucolípidos y de las glucoproteínas que se proyectan hacia el exterior de la membrana.

Según sea la parte glucídica, se clasifican en dos grupos:

• A) Cerebrósidos: Están formados por la unión mediante enlace B-O-glucosídico de la ceramida y un monosacárido como la glucosa o la galactosa, denominándose, respectivamente, glucocerebrósidos y galactocerebrósidos. Son abundantes en las membranas de las células nerviosas del cerebro y del sistema nervioso periférico.
• B) Gangliósidos: Son esfingoglucolípidos en los que la ceramida lleva como grupo polar un oligosacárido ramificado con uno o más restos de ácido N-acetilneuramínico (NANA), que les aporta una carga neta negativa.

Se encuentran en la parte exterior de las membranas celulares, especialmente de las neuronas. Hasta el 6% de los lípidos que forman parte de las células de la materia gris del cerebro son gangliósidos. Son compuestos importantes, ya que forman parte de las sustancias que actúan como receptores de membrana en aquellos lugares donde se produce la trasmisión química del impulso nervioso.

A pesar de que los esfingoglucolípidos son un constituyente menor de las membranas celulares, en ellas realizan importantes funciones:

• a) Los gangliósidos parece ser que intervienen en la recepción del impulso nervioso a través de la sinapsis.
• b) Algunos esfingoglucolípidos de la superficie celular parecen estar relacionados con la especificidad del grupo sanguíneo.
• c) Existen algunos gangliósidos que actúan como lugares de anclaje de los virus, microorganismos y toxinas en la membrana plasmática, permitiendo su entrada en la célula.

6. Lípidos Insaponificables: Terpenos, Esteroides y Prostaglandinas

No presentan reacción de saponificación por carecer de ácidos grasos.

6.1. Terpenos

Se denominan también isoprenoides, ya que químicamente derivan de la polimerización del isopreno, dando lugar a estructuras que pueden ser lineales o cíclicas. Se clasifican atendiendo al número de moléculas de isopreno que contienen.

• A) Monoterpenos (2 isoprenos): Sustancias aromáticas (esencias) como el limoneno y el mentol.
• B) Diterpenos (4 isoprenos): En las plantas, son componentes de pigmentos como el fitol, que forma parte de la clorofila o de resinas como en los pinos. Otros diterpenos son la vitamina A o retinol (visión), la vitamina E o antioxidante; y la vitamina K, cuya falta provoca deficiencias en la coagulación sanguínea.
• C) Triterpenos (6 isoprenos): Pertenecen el escualeno y el lanosterol, que son precursores del colesterol.
• D) Tetrapertenos (8 isoprenos): Destacan las xantofilas y carotenoides, pigmentos vegetales que colaboran con la clorofila en la fotosíntesis.
• E) Politerpenos (múltiples isoprenos): El caucho obtenido del látex de una planta.

6.2. Esteroides

Derivados de un compuesto cíclico llamado ciclopentanoperhidrofenantreno.

• A) Esteroles:
  • El colesterol forma parte de la membrana de las células animales y en la sangre se une a las lipoproteínas del plasma.
  • La vitamina D está implicada en la absorción de Ca y P. La carencia provocaría raquitismo.
• B) Hormonas esteroideas:
  • Hormonas sexuales: en hombres es la testosterona y en mujeres los estrógenos y la progesterona.
  • Segregadas en la corteza suprarrenal como la aldosterona y el cortisol.
• C) Ácidos biliares: Los más importantes en humanos son el ácido cólico y desoxicólico que emulsionan las grasas facilitando así su digestión por las lipasas.

6.3. Prostaglandinas

Se sintetizan a partir de fosfolípidos de membrana que contienen ácidos grasos poliinsaturados (ácido araquidónico). Funciones:

• Vasodilatadores, pues regulan la presión arterial.
• Intervienen en procesos inflamatorios, pues provocan fiebre o dolor.
• Estimulan la contracción de la musculatura lisa, por ejemplo, durante el parto contrae las paredes del útero.
• Intervienen en la coagulación de la sangre.