UD3. LOS LÍPIDOS

TEMA 3. LOS LÍPIDOS.

CONTENIDOS MÍNIMOS PARA SELECTIVIDAD ESTABLECIDOS POR LA COORDINACIÓN DE BACHILLERATO 2024-2025

Bloque I: “La base molecular y fisicoquímica de la vida”

3. Lípidos saponificables y no saponificables: características, tipos, diferencias y funciones biológicas.

3.1. Lípidos: Concepto.

3.1.1. Lípidos saponificables.

• Ácidos grasos saturados e insaturados. *Carácter anfipático

• Acilglicéridos: fórmula general. * Enlace éster: reacciones de esterificación e

hidrólisis en los seres vivos.

• Céridos: estructura e hidrofobicidad. Ejemplos.

• Fosfolípidos y glucolípidos.

            - Importancia en la formación de las membranas celulares.

            - Glicerofosfolípidos (fosfoglicéridos): estructura y ejemplos.

            - Esfingolípidos: estructura y ejemplos.

            - Glucolípidos (sólo concepto).

3.1.2. Lípidos insaponificables.

• Colesterol.

* Precursor de hormonas y vitaminas.

** Hormonas sexuales (estrógenos, progesterona y testosterona).

** Corticoides (cortisol).

** Vitamina D: importancia para la salud.

* Importancia en membranas y relación con la salud y la enfermedad.

1. INTRODUCCIÓN

Destacamos que todas las membranas celulares poseen una estructura básica común: una bicapa lipídica (fosfolípidos y colesterol) en la cual aparecen incluidas proteínas y glúcidos. Estas membranas son

• Barreras que aíslan el citoplasma del medio externo (protege de patógenos y radiaciones),
• Actúan como un filtro selectivo que regula la entrada de sustancias nutritivas y de sustancias de desecho = función de nutrición. También regula la salida de productos de secreción (relación)
• También exploran su entorno reconociendo todo tipo de moléculas, algunas de las cuales, servirán de estímulo induciendo una respuesta celular – comunicación entre células (relación).

Los lípidos son un grupo muy heterogéneos tanto estructural como funcionalmente (energéticos, estructurales, vitamínicos, hormonales,…). Podemos encontrarlos en alimentos como...

2. LOS LÍPIDOS

2.1 Concepto de lípido

Los lípidos son un grupo de biomoléculas orgánicas compuestas por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Algunos lípidos pueden contener, además, fósforo (P), nitrógeno (N) y azufre (S). Son, por tanto, un grupo de sustancias muy heterogéneo, en cuanto a su estructura y a las funciones que desempeñan, y que presentan las siguientes características o propiedades:

• Son untuosos al tacto (tacto pringoso, untuoso o pegajoso) y menos densos que el agua (flotan)

• Son insolubles en agua y otros disolventes polares (etanol). Su insolubilidad en agua se debe a que su estructura básica consiste en cadenas hidrocarbonadas, con muchos enlaces C-C y C-H que no poseen polaridad y no interaccionan con las moléculas de agua.

• Son solubles en disolventes orgánicos apolares, es decir, disolventes no polares, como el octano (gasolina), el benceno (C₆H₆), el éter, cloroformo o xilol.

2.2. Clasificación de los lípidos

Dada la heterogeneidad de estos compuestos, se pueden utilizar numerosos criterios para clasificarlos. Según su estructura molecular (presencia o no de ácidos grasos), los lípidos se clasifican en:

• Lípidos saponificables. Contienen en su molécula ácidos grasos, que son ácidos monocarboxílicos que pueden o no tener insaturaciones (dobles enlaces) y están esterificados (unidos por enlace éster -COO-) con otras moléculas. Los lípidos saponificables se hidrolizan, en concreto, cuando se les somete a una hidrólisis alcalina, forman jabones, que químicamente son sales de los ácidos grasos; esta reacción química se denomina saponificación. Todos ellos son ésteres, por tanto, su hidrólisis produce un alcohol y una o varias moléculas de ácidos grasos. En Resumen… SON ÁCIDOS GRASOS UNIDOS A SUS DERIVADOS POR ENLACE ÉSTER (acilglicéridos, lípidos de membrana o ceras).

• Lípidos insaponificables. Son derivados de hidrocarburos lineales o cíclicos insaturados (con dobles enlaces) que forman asociaciones moleculares diversas. No contienen ácidos grasos y, por tanto, no sufren reacciones de saponificación (no forman jabones al no tener enlaces éster), tampoco se hidrolizan. La mayoría derivan del ISOPRENO, por ello se les llama Isoprenoides (terpenos y esterorides)

grupos funcionales - enlace éster

Como los lípidos se clasifican según la presencia o no de ácidos grasos, empezamos viendo a éstos:

3. LOS ÁCIDOS GRASOS

3.1 Características y clasificación

Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada (alifática) de tipo alifático (…-CH₂--CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-…), es decir, lineal y sin ramificar, con un número par de átomos de carbono (de 12 a 22), y cuyo último átomo de carbono constituye un grupo carboxilo (-COOH), también llamado grupo ácido.

Los ácidos grasos son muy poco abundantes en estado libre. Se encuentran unidos por enlace éster a otras moléculas. Se obtienen a partir de muchos tipos de lípidos (los saponificables) mediante la ruptura, por hidrólisis de sus moléculas (enlaces éster). Se conocen unos 60 ácidos grasos, y se pueden clasificar en dos grupos: los ácidos grasos saturados y los ácidos grasos insaturados:

• Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples (-C-C-) entre los átomos de carbono, y sus cadenas hidrocarbonadas/alifáticas son lineales. Suelen ser sólidos a temperatura ambiente y son muy abundantes en las grasas animales, manteca, cacao y aceite de coco y de palma. Son ejemplos de ácidos grasos saturados el mirístico (14:0), el palmítico (16:0) y el esteárico (18:0).

• 
  Los ácidos grasos insaturados tienen uno o varios dobles enlaces en su cadena hidrocarbonadas (-C=C-) , y sus moléculas presentan codos, con cambios de dirección, en los lugares donde aparece un doble enlace entre átomos de carbono. Son líquidos a temperatura ambiente. De los monoinsaturados, el más importante es el ácido oleico - omega 9 (18:1^Δ9) no esencial. 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 u omega 6 (18:2^Δ9,12), el a-linolénico u omega 3 (18:3^Δ9,12,15) y el araquidónico u omega 6 (20:4^5,8,11,14). Ninguno de los ácidos grasos poliinsaturados es sintetizado por los mamíferos, sin embargo, al igual que las vitaminas, son necesarios para el desarrollo, por lo que se consideran esenciales. Los vegetales (semillas de girasol y frutos secos como las nueces) y algunos peces (pescado azul) si los sintetizan y son nuestras fuentes naturales para incorporarlos a la dieta habitual.

omega n, donde n se refiere al primer átomo de C con 

doble enlace (insaturación) a partir del extremo metilo del ácido graso.

3.2. Isomería cis-trans

La presencia de insaturaciones (doble enlace) da lugar a un tipo de isomería geométrica denominada cis-trans. Los isómeros cis-trans se diferencian según la configuración espacial que adoptan los diversos sustituyentes de un doble enlace:

• Configuración cis, significa del mismo lado (también denominado isomería Z); los restos R₁ y R₂ de la cadena alifática se sitúan al mismo lado del plano del doble enlace.

• Configuración trans, significa del lado opuesto (también denominada isomería E); los restos R₁ y R₂ se disponen en lados opuestos.

La presencia de uno o más dobles enlaces en configuración cis forma un quiebro en la cadena hidrocarbonada, lo que explica que las cadenas de los ácidos grasos insaturados cis estén dobladas, mientras que la de los insaturados trans son rectas al igual que los ácidos grasos saturados.

PIENSA.

Deduce o relaciona grado de empaquetamiento de los ácidos grasos y su punto de fusión 

¿Qué ácidos grasos tienen mayor punto de fusión? razona la respuesta

Relaciona tu respuesta en el caso de grasas insaturadas con configuración cis y trans 

• Las margarinas son productos alimenticios que se obtienen por hidrogenación industrial de aceites vegetales. Por esta razón, los ácidos grasos insaturados que contienen son tanto isómeros cis como isómeros trans. ¿Crees que este hecho guarda alguna relación con la acusación de ciertas asociaciones de consumidores de que puedan provocar alteraciones estructurales de las membranas celulares ¿Cuál de ellas sería más saludable?
• Respuesta: Los lípidos de membrana poseen ácidos grasos que habitualmente son isómeros cis. Al introducir ácidos grasos isómeros trans, que tienen otra estructura molecular y están acodados de otra manera, se producirá un desorden en el empaquetamiento de las membranas celulares. Debido a esto último, podría pensarse que las membranas celulares se deterioran con el consumo elevado de esta grasa manipulada artificialmente.

3.3. Propiedades fisicoquímicas de los ácidos grasos

1. Los ácidos grasos son anfipáticos. Poseen dos zonas:

• Una polar que contiene el grupo carboxilo (-COOH), de carácter hidrófilo (soluble en agua);

• Y otra apolar, que es la cadena hidrocarbonada (alifática) e hidrófoba (insoluble en agua).

El grupo carboxilo establece puentes de hidrógenos con otras moléculas polares (agua), mientras que la cadena alifática interacciona mediante fuerzas de Van der Waals con otras cadenas de ácidos grasos adyacentes.

2. El grado de insaturación (nº de dobles enlaces) 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 cercanas aumentan. Sin embargo, la presencia de insaturaciones (dobles enlaces) origina codos o curvaturas que, además de acortarlas, favorecen la disminución del punto de fusión por reducir el número de interacciones con otras cadenas. La configuración cis hace que el punto de fusión disminuya, sin embargo, la configuración trans no la altera prácticamente. Por ello los saturados e insaturados trans son sólidos y los insaturados cis líquidos a temperatura ambiente.

ver animación aquí

2. Los ácidos grasos se comportan como ácidos fuertes (liberan H⁺, procedente del grupo carboxilo), lo que les posibilita la posibilidad de sufrir reacciones químicas de esterificación y saponificación. Otra reacción propia de ellos es la autooxidación. (el ácido graso se combina con oxígeno y van formando peróxidos e hidroperóxidos = lo que conocemos como volverse rancio- enranciamiento) 

En la esterificación un ácido graso se une a un alcohol mediante un enlace covalente, formando un éster (enlace éster) y liberándose una molécula de agua. Mediante hidrólisis, reacción que llevan a cabo nuestras enzimas digestivas (lipasas), el éster se rompe y da lugar de nuevo al ácido graso y al alcohol.

La saponificación es una reacción típica de los ácidos grasos, cuando reaccionan con bases (NaOH o KOH) dan lugar a una sal de ácido graso, que se denomina jabón.

Vídeo resumen ácidos grasos

4. LÍPIDOS SAPONIFICABLES SIMPLES

Los lípidos saponificables son aquellos que contienen ácidos grasos que pueden ser liberados mediante una hidrólisis. Todos los lípidos saponificables son ésteres de ácidos grasos y un alcohol o un aminoalcohol. Pertenecen a este grupo los lípidos simples (acilglicéridos o grasas y céridos o ceras) y los lípidos complejos (fosfolípidos y esfingolípidos).

4.1. Acilglicéridos o grasas

Son lípidos simples formados por la esterificación de una, dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina o glicerol (trialcohol). También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples.

Según el número de ácidos grasos que forman la molécula de los acilglicéridos, se distinguen tres tipos de estos lípidos: los monoacilglicéridos, que contienen una molécula de ácido graso; los diacilglicéridos, con dos moléculas de ácidos grasos; y los triacilglicéridos o triglicéridos, con tres moléculas de ácidos grasos. Algunos ejemplos de triacilglicéridos son la tripalmitina (contiene ácido palmítico), triesterina (contiene ácido esteárico) o la trioleína (posee ácido oleico). Se llamarán simples si todos los ácidos grasos son iguales y mixtos si son distintos – ver ejemplo

El criterio que se utiliza para clasificar las grasas es su punto de fusión (dependiente de la longitud de las cadenas de los ácidos grasos + su grado de insaturación). Según este criterio las grasas se dividen en:

• Sebos. Son grasas sólidas, como la grasa de buey, carnero y cabra, debido a su alto contenido en ácidos grasos saturados y de cadena larga.

• Mantecas. Son grasas semisólidas, como la grasa de cerdo. Su grado de fluidez (al igual que ocurre con la grasa de los demás animales, incluidos los humanos) depende de su alimentación. Así, los cerdos alimentados con bellotas ingieren más cantidad de grasas insaturadas y generan grasas más fluidas que son apreciadas para el consumo y, por tanto, más caras.

• Aceites. Son grasas líquidas u oleosas a temperatura ambiente, pues contienen ácidos grasos insaturados o de cadena corta, o ambas cosas a la vez. Debido a eso, su empaquetamiento es menos denso y disminuye el punto de fusión, ya que es preciso romper un menor número de enlaces de Van der Waals entre las cadenas alifáticas. Plantas oleaginosas (frutos del olivo o semillas de girasol, maíz, soja…), algas y pesado azul (omega 3)

Los acilglicéridos son insolubles en agua, flotan debido a su baja densidad. Los triacilglicéridos carecen de polaridad, por lo que se denominan también grasas neutras. Sólo los monoacilglicéridos y los diacilglicéridos poseen una débil polaridad debida a los radicales hidroxilos que dejan libres en la glicerina.Los TAG pueden reaccionar con bases alcalinas y dar lugar a reacciones de saponificación en la que se producen moléculas de jabón y glicerina.

Funciones de los Acilglicéridos o grasas:

1. Las grasas constituyen una reserva energética:

En animales, ya que los ácidos grasos se almacenan en forma de TAG en el tejido adiposo animal (adipocitos). Igualmente y en plantas en los frutos y semillas de las plantas oleaginosas (se almacenan en las vacuolas)

Ya sabes que los glúcidos, como el glucógeno y el almidón, también constituyen una reserva de energía de rápida utilización. Entonces, ¿por qué se seleccionaron las grasas a lo largo de la evolución como principal reservorio de energía?

• Una razón es que cada gr de grasa proporciona unas 9 Kcal, más del doble por gramo que glúcidos (4 Kcal), debido a que los ácidos grasos presentan menor grado de oxidación que los glúcidos.

• Además, las grasas son muy apolares y se almacenan en forma anhidra (no retienen agua), mientras que el glucógeno se almacena en forma hidratada, de manera que más del doble de su peso es agua.

• Un gramo de grasa anhidra (sin agua) almacena alrededor de seis veces más energía metabólica que un gramo de glucógeno hidratado; es decir, las grasas permiten almacenar la máxima cantidad de energía y ocupar el mínimo espacio.

2. Los depósitos de grasa subcutánea también sirven como almohadilla protectora frente a golpes o contusiones (alrededor de los riñones, corazón...) y como

3. Aislante térmico para conservar el calor corporal en los animales de climas fríos (conducen mal el calor). El tejido adiposo pardo o marrón proporciona calor a los animales hibernantes y mamíferos jóvenes (bebés)

La ingestión en exceso de ácidos grasos saturados en la dieta puede incrementar los niveles en sangre de TAG y colesterol y, por tanto, favorecer la formación de placas ateromatosas en las paredes de las arterias, responsables de trombosis y de otros accidentes cerebrovasculares y cardiovasculares. El mismo efecto nocivo tiene los ácidos grasos insaturados trans (se les inyecta H2 a alta presión y temperatura) presentes en las grasas hidrogenadas, como las margarinas, las grasas de la bollería industrial, el pan de molde, los snacks, etc. El proceso de hidrogenación parcial convierte algunos dobles enlaces de los aceites vegetales en enlaces simples, al mismo tiempo que cambia la configuración de otros dobles enlaces de cis a trans, lo que transforma los aceites en grasas semisólidas, más atractivas para la industria alimentaria por su larga vida, su estabilidad durante la fritura y por trabajarse.

Sin embargo, la ingestión de ácido oleico (monoinsaturado) y de ácidos grasos poliinsaturados, abundantes en los aceites de semilla y en los pescados azules, tienen el efecto contrario, es decir, rebaja en sangre los niveles de colesterol y de lipoproteína LDL, elevando los niveles de lipoproteína HDL y evitando así, la formación de ateromas.

4.2. Céridos o CERAS

Las ceras son mezclas complejas de lípidos APOLARES MUY HIDRÓFOBOS en las que predominan compuestos que resultan de la unión mediante enlace éster de un ácido graso de cadena larga (de 14 a 36 átomos de carbonos) con un monoalcohol (un solo OH) también de larga cadena alifática lineal (se denominan alcoholes grasos y poseen entre 16 y 30 átomos de carbono).

La longitud total de estas moléculas es tan grande que las ceras son sustancias fuertemente apolares, sólidas y con un fuerte carácter hidrófobo. Debido a su marcada insolubilidad en agua, son secretadas por las glándulas sebáceas de los vertebrados para cumplir diversas funciones: 

• Proteger e impermeabilizar la piel, el pelo y las plumas. Glándulas sebáceas en vertebrados. (demodex)
• También forman parte de la cutícula que envuelve el exoesqueleto de los artrópodos (protege de la desecación) y 
• Actúa como impermeabilizante en los recubrimientos céreos que protegen de la evaporación y del ataque de los parásitos a los frutos, las hojas y los tallos jóvenes de las plantas.

También pueden aparecer las ceras mezcladas con ácidos grasos libres y esteroides. Entre las ceras más conocidas se encuentran: 

• La cera de abeja, que es la sustancia con la que se construyen los panales. compuestas por ésteres del ácido palmítico con alcoholes de cadena larga (como el alcohol miricílico de 30 átomos de C); 
• La lanolina o grasa de la lana de oveja (protectora de la lana); 
• La cera de carnauba, extraída de una palmera brasileña y 
• El espermaceti, producido por el cachalote (ámbar gris = 32.000€/kg) y que tiene aplicaciones como lubricante o en la industria cosmética y perfumería o: 
• El cerumen del conducto auditivo.

5. LÍPIDOS SAPONIFICABLES COMPLEJOS O DE MEMBRANA

• Son lípidos complejos saponificables en cuya composición, además de un 1. alcohol y uno o más 2. ácidos grasos = zona apolar o hidrófoba, hay un 3. ácido ortofosfórico o un glúcido unido también al alcohol= zona polar o hidrófila. Son, por tanto, anfipáticos - cuando entran en contacto con el agua, los lípidos complejos forman bicapas, con las zonas lipófilas en la parte interior y las hidrófilas hacia el exterior.

• También llamados lípidos de membrana, pues son los principales constituyentes de membrana plasmática.

• Los lípidos complejos se dividen en dos grupos: Los glicerofosfolípidos o fosfolípidos (con glicerina) y Los glucolípidos o esfingolípidos (con esfingosina).

5.1. Glicerofosfolípidos, fosfoglicéridos o fosfolípidos

Los fosfolípidos son lípidos complejos saponificables que también se denominan fosfoglicéridos, y son los principales componentes de las membranas biológicas.

Químicamente están constituidos por una glicerina (un trialcohol) esterificada (enlace éster) en el carbono 3 con un grupo fosfato – ácido ortofosfórico (glicerol 3-fosfato) y en los carbonos 1 y 2 por sendos ácidos grasos. Generalmente el ácido graso que se esterifica con el C₁ de la glicerina es saturado, mientras que el que lo hace con el C₂ es insaturado. = ÁCIDO FOSFATÍDICO (fosfolípidos más simple). El grupo fosfato está unido mediante enlace éster a un sustituyente polar que puede ser un alcohol o un aminoalcohol (serina, colina o etanolamina).

El ácido fosfatídico es el fosfolípido más sencillo: 2 ácidos grasos (ácido esteárico y ácido oleico) + Glicerina + Fosfato. Los fosfolípidos más conocidos son la fosfatidiletanolamina (o cefalina), fosfatidilcolina (o lecitina) y fosfatidilserina.

Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas: poseen una región polar hidrófila, constituida por el alcohol o aminoalcohol, el grupo fosfato y la glicerina y otra región apolar hidrófoba, formada por los ácidos grasos que se esterifican con la glicerina. El carácter anfipático de los fosfolípidos, los hace especialmente idóneos para formar parte de la estructura de las membranas celulares.

Importancia biológica de los fosfolípidos: formación de las membranas celulares

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 enlace de hidrógeno; los grupos hidrófobos se alejan interaccionando entre sí mediante fuerzas de Van der Waals y ocultándose dentro de la estructura. Así, se explica que, al igual que otros lípidos, los fosfolípidos formen bicapas y micelas que son estructuras básicas en las membranas biológicas.

• Las micelas (monocapas) 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 apolares de los ácidos grasos formando una región hidrofóbica. Estas gotas también las forman los jabones.

• En las bicapas, las cadenas apolares 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 (por ejemplo el citoplasma del líquido intersticial).

• En determinadas condiciones de laboratorio se pueden obtener estructuras denominadas liposomas, 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 las sustancias que se están introduciendo son medicamentos o cosméticos, e incluso se utilizan en biotecnología para introducir genes de un organismo en otro diferente como terapia génica. Ejemplo VIH o coronavirus

• Los fosfolípidos también forman monocapas en la interfase aire-agua, exponiendo las cadenas alifáticas hacia el aire e interaccionando las cabezas polares con el agua.

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 como lípidos de membrana.

Pregunta competencial.

• Explica cómo se forma una micela, un liposoma y una bicapa lipídica. Relaciona tu respuesta con el hecho de que nos lavamos las manos con jabón o el uso de micelas para la fabricación de productos de la industria cosmética. (palabras clave: anfipático y dispersión coloidal)

ej. las micelas y liposomas se pueden emplear en biotecnología (transportadores): para llevar fármacos (drogas) a tejidos y órganos específicos en el cuerpo o transportar genes a células vegetales para aplicaciones en la agricultura.

5.2. Esfingolípidos

Los esfingolípidos poseen una estructura denominada ceramida, una molécula que resulta de la unión mediante enlace amida, de una molécula de ácido graso con un aminoalcohol llamado esfingosina. Según el sustituyente que esté unido a la ceramida, los esfingolípidos pueden ser de dos clases: esfingoglucolípidos y esfingofosfolípidos. (CERAMIDA = ácido graso + Esfingosina (aminoalcohol) unidos por enlace amida)

1. Esfingoglucolípidos

Los esfingoglucolípidos constituyen una familia compleja de lípidos que resultan de la unión, mediante enlace o-glucosídico entre el grupo alcohol de la ceramida y un conjunto de monosacáridos, entre los que se encuentran la glucosa, la galactosa, la N-acetilglucosamina, etc.

Entre los esfingoglucolípidos destacan dos grupos:

• Cerebrósidos. Son los más simples, generalmente, tienen unida a la ceramida un monosacárido (glucosa o galactosa).

• Gangliósidos. Son los más complejos y tienen unido a la ceramida una cadena de oligosacáridos ramificada que queda definida por la secuencia y el orden de los monosacáridos que lo constituyen.

Funciones de los esfingoglucolípidos

1. Los esfingoglucolípidos también forman parte de las membranas celulares, especialmente de la membrana plasmática, donde se intercalan entre los fosfolípidos y contribuyen a la rigidez de la membrana (junto al colesterol). Se localizan preferentemente en la monocapa que da al medio externo celular, donde proyectan sus secuencias de monosacáridos - Glucocalix

2. La especificidad de las funciones de los esfingoglucolípidos reside en las secuencias diferentes de las cadenas de oligosacáridos, por lo que también desarrollan funciones como marcadores biológicos y lugares de reconocimiento celular = parte del glucocálix (comunicación, antígenos, grupos sanguíneos, apostosis...)

1. Esfingofosfolípidos

Los esfingofosfolípidos resultan de la unión de la ceramida, mediante enlace éster, con una molécula de ácido ortofosfórico (fosfato) que, a su vez, se un mediante otro enlace éster con una molécula de etanolamina o de colina.

De esta forma se origina un grupo de sustancias que reciben el nombre de esfingomielinas y son muy abundantes en el tejido nervioso, donde forman parte de las vainas de mielina que recubren los axones de determinadas neuronas (fibras mielínicas) aumentando la velocidad de la conducción nerviosa.

6. LÍPIDOS INSAPONIFICABLES

• Terpenos, esteroides y prostaglandinas son lípidos insaponificables, es decir, no pueden formar jabones al carecer de ácidos grasos.

• Son menos abundantes que los lípidos saponificables, pero entre ellos se encuentran algunos que realizan importantes funciones biológicas como vitaminas u hormonas.

6.1 Terpenos o Isoprenoides.

Se denominan también isoprenoides, ya que químicamente derivan de la polimerización del isopreno o 2-metil-1,3-butadieno, dando lugar a estructuras que pueden ser lineales o cíclicas. La presencia de dobles enlaces en la molécula de isopreno es responsable de la coloración característica de algunas de estas sustancias. Son muy abundantes en los vegetales.

Se clasifican atendiendo al número de moléculas de isopreno que contengan:

• Monoterpenos (C₁₀H₁₆): son sustancias con dos moléculas de isopreno. Se encuentran fundamentalmente en plantas superiores. En general son volátiles, poseen un aroma característico y componen las esencias de múltiples vegetales. Se utilizan frecuentemente en la industria cosmética. El limoneno, el mentol, alcanfor o el geraniol son ejemplos de monoterpenos.

• Diterpenos (C₂₀H₃₂): contiene cuatro moléculas de isopreno. En plantas son componentes de pigmentos como el fitol, que forma parte de la clorofila A o de resinas como el pineno de los pinos. Otros diterpenos son vitaminas como la vitamina A o retinol, que interviene en los procesos de visión, la vitamina E o antioxidante y la vitamina K, cuya carencia provoca deficiencias en la coagulación de la sangre.

• Triterpenos (C₃₀H₄₈): está formados por seis moléculas de isopreno. Entre otros, pertenecen a este grupo el escualeno y el lanosterol, ambos precursores del colesterol.

• Tetraterpenos (C₄₀H₆₄): son asociaciones de ocho moléculas de isopreno. En este grupo destaca un grupo de pigmentos vegetales que colaboran con la clorofila en la fotosíntesis: las xantofilas (color amarillo), los carotenoides (color anaranjado) y el licopeno (color rojo). El β-caroteno se encuentra en la zanahoria y está implicado en la síntesis de vitamina A.

• Politerpenos: resultan de la polimerización de múltiples unidades de isopreno. Forman largas cadenas lineales en las que las unidades de isopreno están ordenadas regularmente. El caucho es un politerpeno que se obtiene del látex de una planta, la Hevea brasilensis.

imagen con resumen de las funciones de las vitaminas más importantes AQUÍ

6.2 Esteroides

Los esteroides son lípidos insaponificables derivados de un compuesto cíclico llamado ciclopentanoperhidrofenantreno, esterano o gonano, cuya estructura la componen tres anillos de ciclohexano unidos a un cilopentano.

Los anillos del ciclopentanoperhidrofenantreno o gonano se identifican con las cuatro primeras letras del abecedario y se enumeran como aparece en la fórmula.

Los esteroides comprenden dos grupos de sustancias: los esteroles y las hormonas esteroideas:

• Esteroles. Son esteroides que poseen un grupo hidroxilo unido al carbono 3 (un alcohol en el C3) y una cadena alifática en el carbono 17. Los esteroles son el grupo más numerosos de los esteroides. Los principales esteroles son el colesterol (membranas – rigidez y resitencia), los ácidos biliares (detergente que emulsiona grasas facilitando su digestión y absorción en el ID), las vitaminas D (prevención de osteoporosis) y el estradiol (hormona sexual femenina relacionada con el metabolismo de grasas fijación del Calcio).

• 7Hormonas esteroideas. Se caracterizan por la presencia de un átomo de oxígeno unido al carbono 3 mediante un doble enlace. Hay dos grupos de hormonas derivadas del esterano: las hormonas suprarrenales (cortisona y aldosterona) y las hormonas sexuales (testosterona, estrógenos y progesterona).

EL COLESTEROL Y SUS DERIVADOS

La estructura química del colesterol, al igual que los demás esteroles deriva del esterano o ciclopentanoperhidrofenantreno que posee un hidroxilo en el carbono 3 y una cadena alifática en el carbono 17. Se forma a partir de la ciclación del triterpeno escualeno. El colesterol es muy abundante en el organismo, y es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides.

Importancia biológica del colesterol

La importancia biológica del colesterol se puede resumir en los siguientes puntos:

• Forma parte de la membrana plasmática de las células animales, a la que le confiere rigidez y estabilidad al situarse entre los fosfolípidos, fijando a estas moléculas y controlando por tanto la fluidez de la membrana frente a las fluctuaciones de temperatura y del grado de insaturación.

• También controla la permeabilidad de las bicapas lipídicas, disminuyéndola frente a pequeñas moléculas solubles en agua.

• El colesterol es el precursor de la vitamina D que está implicada en la regulación de los procesos de absorción de calcio (Ca) y fósforo (P). La carencia de ésta vitamina provoca raquitismo y osteoporosis.

• Es el precursor de las hormonas esteroideas tanto hormonas sexuales como la testosterona en el hombre y estrógenos y progesterona en la mujer, como las hormonas segregadas en la corteza suprarrenal como la aldosterona (que regula el funcionamiento del riñón) y el cortisol (controla el metabolismo de los glúcidos).

• Es el precursor de los ácidos biliares que son un grupo de moléculas producidas en el hígado y de las que derivan las sales biliares que componen la bilis y que se encargan de la emulsión de las grasas en el intestino, lo que favorece la acción de las lipasas y su posterior absorción intestinal.

Una dieta rica en alimentos de origen animal con colesterol como las vísceras, foei gras y patés, leche entera, yema de huevo… puede elevar los niveles de colesterol en sangre y podría resultar perjudicial para el organismo. Algunos alimentos con Denominación de Origen (DO) que pueden contribuir a disminuir el nivel de colesterol en sangre son el jamón ibérico Denominación de Origen Dehesa de Extremadura o el aceite de oliva Denominación de Origen Monterrubio de la Serena.

En la sangre hay presente dos tipos de lipoproteínas que se encargan de transportar el exceso de colesterol. La lipoproteína LDL o “colesterol malo” que transporta el exceso de colesterol a las arterias, donde se deposita formando las placas de ateroma que con el tiempo pueden obstruir la circulación sanguínea produciendo un infarto de miocardio, trombosis o cualquier otro accidente cardiovascular o cerebrovascular resultado de la arterioesclerosis. 

La lipoproteína HDL o “colesterol bueno” transporta el exceso de colesterol al hígado donde se metaboliza y es eliminado. La cantidad de lipoproteína HDL puede elevarse de forma natural practicando un ejercicio aeróbico de forma regular y cuidando que la alimentación se base en una dieta equilibrada.

6.3 Prostaglandinas

Deben su nombre a que en los años treinta se aislaron por primera vez en secreciones prostáticas, aunque actualmente se sabe que se forman en muchos tejidos animales e independientemente del sexo. Se sintetizan en el propio tejido a partir de los fosfolípidos de la membrana plasmática que contienen ácidos grasos poliinsaturados, como el ácido araquidónico.

Las funciones de las prostaglandinas son diversas y, en ocasiones, antagónicas:

• Pueden actuar como vasodilatadores regulando la presión arterial.

• Intervienen en procesos inflamatorios que provocan fiebre, rubor, edema y dolor.

• Estimulan la producción del mucus protector de la mucosa intestinal, así como la contracción de la musculatura lisa; por ejemplo, durante el parto provocan la contracción de las paredes del útero.

• Intervienen en la coagulación de la sangre, estimulando o inhibiendo la agregación plaquetaria.

7. Funciones principales que desempeñan los lípidos: (resumen)

• Reserva energética. Son la principal reserva energética del organismo. Por ej, un gramo de grasa produce 9,4 kcal en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que las proteínas y los glúcidos tan solo producen 4,1 kcal. La mayor parte de la energía producida por las grasas se obtiene mediante la oxidación de ácidos grasos en mitocondrias. Esta función la desempeñan ppalmente los acilglicéridos.

PIENSO. ¿Por qué almacenamos (evolución - seres vivos) grasa como 

reservorio de energía y no los glúcidos vistos en el tema anterior?

¿Por qué en plantas el reservorio de energía si es un glúcido (almidón) y no grasa?

• Estructural. En la célula, los lípidos forman las bicapas lipídicas de la membrana plasmática y de las membranas de los orgánulos celulares. Cumplen esta función los fosfoglicéridos, los fosfoesfingolípidos, los glucoesfingolípidos y el colesterol.

• Protectora. En los órganos, recubren estructuras y los protegen mecánicamente de golpes; por ej, las grasas que rodean los riñones. También protegen la superficie del organismo, como las ceras de los cabellos y de los frutos. Otros lípidos, como los acilglicéridos, tienen función de protección térmica; se almacenan en el tejido adiposo de los animales que viven en climas fríos. Otra función protectora de los lípidos es la protección mecánica - tejidos adiposos de la planta del pie y palma de la mano en personas.

• Mensajero químico. Realizan esta función las hormonas = son mensajeros químicos, informando a las células de tejidos específicos sobre lo que deben hacer. Cumplen esta función las hormonas esteroideas.

• Transportadora. El transporte de los lípidos apolares, como son los triglicéridos, desde el intestino hasta el lugar donde se utilizan o hasta el tejido adiposo, donde se almacenan, se hace mediante su emulsión, gracias a los lípidos anfipáticos (ácidos y sales biliares y fosfolípidos) y a las cadenas polipeptídicas de las proteínas, que también son anfipáticas. Así se forman lipoproteínas que permiten el transporte de los lípidos no anfipáticos, como los triglicéridos, y del colesterol por la sangre.

• Función vitamínica - precursores de vitaminas A, E y K (terpenos) y D o antirraquítica (esteroides)

7.1. Concepto de hormona Sustancia química producto de la secreción de determinadas glándulas del cuerpo de lo animales o de las plantas, las cuales transportadas por la sangre o la savia cumplen la función de regular la actividad de otros órganos o procesos. Por ejemplo las auxinas vegetales que estimulan el crecimiento de la planta e intervienen en la floración y la fructificación o el cortisol que controla el metabolismo de los glúcidos.

UD 3. LOS LÍPIDOS – PREGUNTAS EBAU.

1. EBAU junio 2023. Respecto a las ceras
A. Describa su estructura química. (1 punto).
B. Indique una de las funciones desempeñadas por las ceras. (0,5 puntos).
C. Desde el punto de vista de su relación con el agua, explique cuál es su comportamiento. (0,5 puntos)

2. EBAU julio 22. En relación a los ácidos grasos:
A. Defina y dibuje la fórmula general de los ácidos grasos. (0.5 puntos)
B. ¿Qué es la esterificación? (0.5 puntos)
C. Cite dos biomoléculas que contengan ácidos grasos en su estructura y una función de cada molécula compleja. (1punto)

3. EBAU junio 2021. Respecto de los acilglicéridos (grasas) y las ceras:
A. Indique dos semejanzas y dos diferencias en la composición química de ambos compuestos. (1 punto)
B. Señale de qué depende que las grasas sean líquidas o sólidas a temperatura ambiente. Razone la respuesta. (0.5 puntos)
C. Función de las dos biomoléculas. (0.5 puntos)

4. EBAU julio 2021. En relación con los lípidos cite:
A. Dos lípidos con función estructural e indique su localización celular. (0,5 puntos).
B. Dos lípidos con función hormonal y escriba la glándula que lo segrega. (0,5 puntos).
C. Dos lípidos con función protectora e indique su localización en un ser vivo. (0,5 puntos).
D. Dos lípidos con función vitamínica e indique su composición química. (0,5 puntos

5. EBAU junio 2020 y 2015 Triglicéridos:
A. Estructura. (1 punto)
B. Reacción de hidrólisis. (1 punto)

6. EBAU junio 2019. Relacionado con los Triglicéridos (o Triacilglicéridos), contesta: (2 puntos)
Tipos de moléculas y enlaces que los forman. Propiedades y funciones.

7. EBAU junio 2016. Glicerofosfolípidos:
A. Estructura general.(1,5p)
B. Función principal (0,5p)

8. EBAU junio 2013 y 2011. Conteste a las siguientes cuestiones sobre los fosfolípidos:
A. Estructura (1,5p)
B. Localización (0,5p)

9. EBAU sep 2013. Establezca las diferencias más significativas entre:
A. Lípidos saponificables y no saponificables (1p)
B. Grasas y ceras (1p)

10. EBAU 2018. En la dieta mediterránea interesa disminuir la grasa saturada y aumentar la grasa poli y monoinsaturada. Una dieta restrictiva en grasa, hace disminuir el colesterol HDL. (2 puntos)

a) ¿A qué tipo de biomoléculas pertenecen el colesterol y las grasas? naturaleza química (0,25 x2 puntos)

b) ¿Qué función desempeña el colesterol en las células animales? Importancia biológica (1 puntos)

10. EBAU 2018. El colesterol en sangre tiene procedencia endógena (producción en el hígado 85%) y de la dieta.

a. ¿A qué tipo de biomoléculas pertenece el colesterol? (0,25p)

b. ¿Dónde se encuentra, mayoritariamente, el colesterol en la célula?(0,25p)

c. ¿Qué función biológica desempeña en la célula?(1p)

d. Cita una vitamina y una hormona derivada de algún compuesto perteneciente al mismo grupo de biomoléculas que el colesterol. (0,25p)

e. ¿Qué enfermedades son derivadas de un exceso de colesterol en sangre? ¿Qué dieta debemos seguir para evitar la hipercolesterolemia?(0,25p)

Cuestiones competenciales en apuntes. Aquí otro ejemplo.

1. La hidrogenación del ácido oleico (A) da lugar al ácido elaídico (B):

a) Representa las fórmulas de ambos compuestos según la nomenclatura sistemática simplificada.
b) ¿Por qué la conformación espacial del ácido oleico presenta una curvatura y la del ácido elaídico no? ¿Qué consecuencia tiene este hecho sobre el punto de fusión de ambos ácidos grasos?
c) ¿Cómo se denominan los ácidos grasos similares al ácido elaídico, obtenidos mediante hidrogenación, y qué consecuencias tiene sobre la salud la ingesta de grasas hidrogenadas? ¿Dónde se encuentran es- tas grasas?

Respuesta a c)

Los ácidos grasos similares al ácido elaídico, que se obtienen a través del proceso de hidrogenación, se denominan *ácidos grasos trans*. Estos ácidos son generados cuando los aceites vegetales líquidos se convierten en grasas sólidas o semisólidas mediante la adición de hidrógeno, lo que altera la estructura química de los ácidos grasos.

Consecuencias sobre la salud de las grasas hidrogenadas:

1. Aumento del colesterol LDL:* La ingesta de grasas trans se asocia con un aumento en los niveles de colesterol LDL (lipoproteínas de baja densidad), conocido como "colesterol malo", lo que puede contribuir a enfermedades cardiovasculares.
2. Disminución del colesterol HDL:* También pueden reducir los niveles de colesterol HDL (lipoproteínas de alta densidad), conocido como "colesterol bueno", que ayuda a eliminar el colesterol del cuerpo.
3. *Inflamación:* Las grasas trans pueden promover procesos inflamatorios en el organismo, lo que está relacionado con diversas enfermedades crónicas.
4. Resistencia a la insulina:* Hay evidencia que sugiere que el consumo de grasas trans puede contribuir a la resistencia a la insulina, aumentando el riesgo de diabetes tipo 2.
5. Impacto en la salud cardiovascular:* En general, el consumo regular de grasas trans está vinculado a un mayor riesgo de enfermedades cardíacas y accidentes cerebrovasculares.

Fuentes de grasas hidrogenadas:
Las grasas trans se encuentran comúnmente en:

• Margarinas y mantecas:* Especialmente las versiones que son sólidas a temperatura ambiente.
• Alimentos procesados:* Muchos productos horneados comerciales como galletas, pasteles y panes pueden contener grasas trans.
• Snacks y frituras:* Papas fritas, palomitas de maíz para microondas y otros snacks salados.
• Comidas rápidas:* Muchos tipos de comida rápida pueden contener aceites parcialmente hidrogenados.
• Productos congelados:* Algunos alimentos congelados, como pizzas y otros platos preparados, pueden contener estas grasas.

Dada su relación con problemas de salud, muchas organizaciones sanitarias y gobiernos han establecido límites o prohibiciones sobre el uso de grasas trans en alimentos procesados. Siempre es recomendable leer las etiquetas nutricionales para evitar su consumo excesivo. 

2. «La testosterona, la principal hormona esteroide sexual masculina, se sintetiza a partir del colesterol... Los defectos en la síntesis de la testosterona pueden afectar al desarrollo del fenotipo masculino durante la embriogénesis y causar los trastornos de la sexualidad humana denominados pseudohermafroditismo masculino».            R. H. GARRETT Y C. M. GRISHAM: Bioquímica.

a) ¿De qué orgánulos celulares forma parte el colesterol?
b) Además de las hormonas sexuales, ¿Qué otras moléculas se sintetizan a partir de colesterol?
c) ¿Cómo se transporta el colesterol en la sangre y qué papel desempeña en la formación de ateromas?

NOTA: Colesterol. Las moléculas que llevan a cabo la función del colesterol en hongos se llama ergosterol y fitoesterol (sitosterol y estigmasterol) en vegetales.