Lípidos: Clasificación, Estructura, Propiedades y Funciones Biológicas

Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas principalmente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y, en menor proporción, nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Son solubles en disolventes orgánicos no polares e insolubles en agua.

Ácidos Grasos

Los ácidos grasos son moléculas que poseen una larga cadena hidrocarbonada con un grupo carboxilo (-COOH) terminal. Generalmente, presentan un número par de átomos de carbono.

Tipos:
- Saturados: Solo contienen enlaces simples entre los átomos de carbono.
- Insaturados: Presentan uno o más enlaces dobles entre los átomos de carbono.
Ácidos grasos esenciales: No pueden ser sintetizados por el organismo y son imprescindibles para su normal funcionamiento. Deben ser incorporados a través de la dieta.
Moléculas anfipáticas: Poseen una zona polar (hidrofílica, el grupo carboxilo) y una zona apolar (hidrofóbica, la cadena hidrocarbonada).

Estructura y Propiedades de los Ácidos Grasos

La estructura y propiedades de los ácidos grasos dependen del tipo y la posición de los enlaces que poseen, así como de la longitud de la cadena carbonada.

En medio acuoso: Los grupos hidrofílicos se orientan hacia las moléculas de agua, mientras que los grupos hidrofóbicos se alejan de esta. Esto da lugar a la formación de películas superficiales, bicapas y micelas.
Punto de fusión: En los insaturados, es menor que en los saturados. Aumenta con el número de átomos de carbono de la molécula.
Esterificación: Reacción en la cual un ácido graso se une al grupo alcohol de otra molécula, formando un éster y liberándose una molécula de agua.

Funciones de los Ácidos Grasos

Energética: Suministran energía mediante su oxidación en las mitocondrias.
Forman parte de otros lípidos, como acilglicéridos y fosfoglicéridos.

Acilglicéridos

Son lípidos formados por la esterificación de la glicerina (propanotriol) con uno, dos o tres ácidos grasos. La esterificación es la reacción entre un ácido carboxílico y un alcohol, en la que se obtiene un éster y agua (H₂O).

Triacilglicéridos: Se forman por esterificación de la glicerina con tres ácidos grasos. En la reacción se liberan tres moléculas de H₂O. Son los lípidos más abundantes en la naturaleza. Forman parte de los lípidos saponificables (poseen enlaces de tipo éster y forman jabones por medio de hidrólisis alcalina). Se localizan en el tejido adiposo y en las vacuolas de plantas oleaginosas.

Saponificación

Los ésteres se descomponen al hervirlos con soluciones diluidas de hidróxido de sodio (NaOH) o potasio (KOH). Esta reacción inversa a la esterificación se conoce como saponificación. Se obtiene glicerol y sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos, que reciben el nombre de jabones.

Propiedades de los Acilglicéridos

No poseen carga eléctrica. Los grupos polares que poseen no se encuentran en el exterior de la molécula, por lo que son insolubles en H₂O. Se disuelven en disolventes orgánicos y son malos conductores del calor. Las grasas con ácidos grasos insaturados son líquidas a temperatura ambiente y se denominan aceites. Si son saturados, los triglicéridos correspondientes son sólidos y se denominan sebos. El punto de fusión de las grasas depende de la longitud de las cadenas hidrocarbonadas y su grado de insaturación.

Función Biológica de las Grasas

Constituyen la principal reserva energética de los seres vivos. Se acumulan en células adiposas. En los mamíferos, la grasa se almacena en el tejido adiposo, en el llamado panículo adiposo. En los organismos de temperatura constante, el panículo adiposo constituye un eficaz aislante térmico y proporciona protección a distintas zonas del cuerpo frente a golpes o contusiones. La insolubilidad de las grasas en agua permite que estas sean utilizadas también por aves y mamíferos como impermeabilizante de las plumas y los pelos, respectivamente.

Ceras

Son ésteres de monoalcoholes de cadena larga con ácidos grasos también de cadena larga. Los dos extremos de la molécula son de naturaleza hidrófoba. Son insolubles en agua. Se localizan en la piel, pelo, plumas, epidermis de las hojas, etc. Son sustancias sólidas a temperatura ambiente, aunque con bajo punto de fusión. Su impermeabilidad las hace útiles para los seres vivos, protegiéndolos de la desecación. También tienen función de protección, como la cera del conducto auditivo.

Lípidos de Membrana

Glicerolípidos: Poseen moléculas de ácidos grasos unidas por enlaces éster a dos grupos alcohol de la glicerina. Según el sustituyente unido al tercer grupo alcohol de la glicerina, se forman:
- Gliceroglucolípidos: Si se une un glúcido. Son lípidos que se encuentran en membranas de bacterias y células vegetales.
- Fosfolípidos: Se unen al ácido fosfórico y constituyen el ácido fosfatídico. Son lípidos saponificables que también se denominan fosfoglicéridos o glicerofosfolípidos. Constituyen la mayor parte de los lípidos de membrana. Poseen una glicerina esterificada en el C3 con un grupo fosfato y en el C1 y C2 por sendos ácidos grasos. Generalmente, el ácido que esterifica en el C1 es saturado. El grupo fosfato está unido por enlaces éster a un sustituyente polar que puede ser un aminoalcohol o un polialcohol. Contienen C, H, O, N y P.

Ácido Fosfatídico: Formado por glicerina, dos ácidos grasos y un ácido fosfórico. Dos grupos alcohólicos de la glicerina se esterifican con dos ácidos grasos y el tercero con el ácido fosfórico.
Los fosfolípidos en un medio acuoso, se asocian formando varios tipos de estructuras. Los grupos hidrofílicos se orientan hacia las moléculas de agua y los hidrofóbicos se alejan, ocultándose en la estructura. Estos forman bicapas y micelas, estructuras básicas en las membranas biológicas.
- Micelas: Forma esférica formada por las cabezas hidrófilas que están en contacto con el medio acuoso y hacia el interior se disponen las cadenas hidrófobas.
- Bicapas: Cabezas hidrófilas en contacto con el medio acuoso existente a ambos lados de la bicapa y las cadenas hidrófobas se orientan hacia el interior.
Las membranas celulares constan de una matriz fluida de doble capa lipídica, con zonas hidrófilas a ambos lados de la membrana y zonas hidrófobas. Los lípidos en bicapa son fosfolípidos y glucolípidos, con un fuerte carácter anfipático, y otros que confieren estabilidad estructural.

Función de los Fosfolípidos

Forman las membranas celulares.

Esfingolípidos

Poseen una estructura derivada de la ceramida, formada por un ácido graso unido por enlace amida a la esfingosina y una sustancia polar (aminoalcohol o glúcido).

Esfingoglucolípidos: El grupo polar que se les une es un glúcido.
- Cerebrósidos: Tienen un monosacárido unido a la ceramida. Abundantes en las membranas de las células nerviosas del cerebro y del sistema nervioso periférico.
- Gangliósidos: Poseen un oligosacárido unido a la ceramida. Forman parte de las membranas celulares y, especialmente, de la plasmática, donde se intercalan con los fosfolípidos.
Esfingofosfolípidos: El grupo alcohol de la ceramida se une a una molécula de ácido fosfórico que, a su vez, lo hace con otra de etanolamina o de colina. Muy abundantes en el tejido nervioso; forman parte de las vainas de mielina.

Lípidos Insaponificables

Esteroides: Lípidos isoprenoides cíclicos que contienen el anillo ciclopentano perhidrofenantreno. Los más importantes son los esteroles, que poseen en el tercer carbono una función alcohol. Un esterol muy abundante en los vertebrados es el colesterol.

Colesterol: Componente estructural de la membrana plasmática de las células animales, a las que da estabilidad, y precursor de otros esteroides.
Vitamina D: Imprescindible en la absorción intestinal del calcio y su metabolización. Su ausencia provoca raquitismo en los niños.
Ácidos biliares: Las sales de estos emulsionan las grasas, facilitando su digestión y posterior absorción en el intestino.
Hormonas suprarrenales:
- Aldosterona (mineralocorticoide): regula la excreción de agua y sales minerales en el riñón (retención de agua y sodio y eliminación de potasio).
- Cortisol: regula el metabolismo de los glúcidos; aumenta la degradación de proteínas y grasas.
Hormonas sexuales: Andrógenos, estrógenos y progesterona. Intervienen en la maduración sexual y la capacidad reproductora.

Terpenos

Derivados del isopreno, formados por la unión de muchas unidades del mismo. Abundantes entre los vegetales; forman parte de los aceites esenciales de las plantas, que les dan su olor característico.

Carotenoides: Formados por ocho unidades de isopreno (tetraterpenos). Tienen gran importancia biológica y están ampliamente difundidos en la naturaleza. Se encuentran en muchos pigmentos vegetales, como la xantofila (responsable del color amarillo de la mayoría de las plantas) y el β-caroteno (pigmento de color rojo anaranjado).

Prostaglandinas

Sustancias lipídicas que se forman por la ciclación de ácidos grasos poliinsaturados de 20 carbonos procedentes de los fosfolípidos de la membrana celular. Existen más de 200 y sus funciones son, entre otras:

Estimulan la contracción de los músculos lisos.
Producen vasodilatación, regulando el flujo sanguíneo.
Intervienen en los procesos inflamatorios, produciendo fiebre, rubor, dolor, etc.
Estimulan la producción de mucus protector en el estómago y regulan la secreción de HCl.
Producen descenso de la presión sanguínea.
Intervienen en los procesos de coagulación, ya que algunas, como los tromboxanos, estimulan el agregamiento plaquetario.

Funciones de los Lípidos

Estructural: Forman parte de las membranas celulares animales y vegetales (lípidos de membrana).
Energética: Producen mucha energía por oxidación, siendo los que tienen mayor valor energético.
Reserva energética: Las grasas se pueden almacenar como sustancias de reserva energética. Esto es muy importante en los animales, que almacenamos la mayor parte de la energía en forma de grasa, ya que, al ser más energéticas que los glúcidos y los prótidos, necesitamos menor cantidad de masa para almacenar la misma cantidad de energía.
Protectora: Las ceras forman cubiertas que recubren organismos (pelos, piel, hojas, etc.), proporcionando protección e impermeabilidad. Las grasas forman una capa subepidérmica (panículo adiposo) que proporciona aislamiento térmico. Se acumulan alrededor de vísceras y las protegen de golpes.
Transportadora: En líquidos orgánicos, como la sangre (lipoproteínas).
Biocatalizadora: Algunos actúan como biocatalizadores, regulando procesos bioquímicos de gran importancia.
Reguladora de la temperatura: Aislamiento térmico (triglicéridos). Algunos animales poseen una capa de grasa cuya combustión genera energía en forma de calor.