Composición de los seres vivos: Lípidos

Las grasas son un conjunto de diversas sustancias con algunas características comunes, como la hidrofobia. Las grasas son sustancias hidrófobas; esto es, son repelidas por el agua, no pueden mezclar con ella. 

Por mucho que lo intentes, el aceite, hidrófobo, no se va a juntar con el agua

- CLASIFICACIÓN DE LAS GRASAS
Podemos clasificarlas de la siguiente forma:

Los ácidos saponificables o complejos son aquellos que tienen ácidos grasos en su composición. Los insaponificables o sencillos carecen de ellos. 

1. LÍPIDOS SAPONIFICABLES 

Para estudiar a este tipo de lípidos primero veremos qué son los ácidos grasos.
Los ácidos grasos son cadenas hidrocarbonadas largas que poseen un grupo carboxilo y que, a su vez, pueden clasificarse en:

a) Ácidos grasos saturados. Todos los enlaces entre los carbonos son simples. Generalmente son de origen animal.

Ácido Palmítico
Estructura de un ácido graso saturado (CH₃ - (CH₂)₁₄ - COOH)

b) Ácidos grasos insaturados. Tienen, al menos, un enlace doble. Podemos encontrarnos ácidos grasos monoinsaturados (sólo un enlace doble), normalmente de origen vegetal y ácidos grasos poliinsaturados (más de un doble enlace), que suelen provenir del pescado. 

Ácido Palmitoleico
Estructura de un ácido graso insaturado (CH₃ - (CH₂)₆ - CH = CH - (CH₂)₇ - COOH)

Cuando a un ácido graso poliinsaturado se le denomina  "omega - x", donde x es un número, estamos haciendo referencia a la posición del carbono que contiene el primer enlace doble. De esta forma, el ácido graso Ω-3, estamos diciendo que en el tercer carbono se encuentra el primer doble enlace. 

En cuanto a las propiedades de los ácidos grasos, podemos decir:

- Al aumentar la longitud de la cadena hidrocarbonada, se incrementa el punto de fusión. Esto sucede porque, al incrementar la longitud, aumenta la masa y, por lo tanto, las fuerzas de Van der Waals son más fuertes. Entonces, para romperlas (evaporar la sustancia), es necesaria mayor cantidad de energía (más calor, en este caso).

- Al aumentar el número de insaturaciones el punto de ebullición disminuye. Se debe a que con los enlaces dobles las fuerzas de Van der Waals disminuyen.

- Son moléculas anfipáticas (es decir, constan de una parte hidrófoba [insoluble en agua, grupo carboxilo] y de otra hidrófila [soluble en agua, cadena hidrocarbonada]), por lo que forman dispersiones en el agua: 

Existen ácidos grasos que son esenciales. Es decir, no podemos sintetizarlos y han de ser suministrados en la dieta. Algunos de ellos son:

1. Ácido linoleico. Tiene un origen vegetal. A partir de éste, en el organismo se forma otro ácido graso necesario: el ácido araquidónico.

Ácido linoleico

2. Ácido Linolénico. Es un ácido graso poliinsaturado del tipo Omega-3. Viene del pescado. A partir de este ácido se forman otros en el organismo, como el ácido eicosapentanoide y el docosahexaenoico, implicados en el correcto funcionamiento del sistema circulatorio. Pero para que ésto sea posible, el ácido linolénico y el linoleico han de estar en una proporición de 1:1. Sin embargo, por la dieta actual lo normal es que en nuestra cultura la proporción sea de 10:1. Es decir, se consume demasiado poco pescado. 

Se ha observado, por otra parte, que en poblaciones que consumen mucho pescado, como los japoneses o los esquimales, sí que están en una proporción correcta y raramente tienen enfermedades cardiovasculares.

Hay dos grupos principales de esquimales:
inuit (Alaska, Canadá  y Groenlandia) y los yupik (sur de Alaska)

Sigamos con la clasificación de lípidos saponificables:
1. Acilglicéridos. Formados por la esterificación de una molécula de glicerina con un ácido graso (monoacilglicéridos), dos moléculas de ácidos grasos (diacilglicéridos) o con tres moléculas de ácido graso (triacilglicéridos, también llamados triglicéridos). 

Formación de un triacilglicérido

Los triacilglicéridos líquidos son aceites; semisólido (la temperatura de los seres vivos le otorga una determinada fluidez), mantecas; sólidos,sebo.
Algunas de las propiedades de este tipo de lípidos son:
- El punto de fusión aumenta al aumentar la longitud de la cadena hidrocarbonada. La explicación es la misma que la de los ácidos grasos.
- Los monoglicéridos y diglicéridos forman dispersiones en el agua debido a su carácter anfipático. Sin embargo, los triglicéridos son completamente insolubles en el agua.
- Los acilglicéridos reaccionan con las bases fuertes, lo que implica la rotura del enlace éster, dando lugar a una molécula de glicerina más las sales de los ácidos grasos, llamadas jabones. A este proceso se le denomina saponificación.

Algunas de las funciones de los acilglicéridos son:

- Reserva energética. En los animales como grasas y en los vegetales como aceites. En exceso, en los animales se acumula en el tejido adiposo. 

Tejido adiposo. Se aprecian adipocitos (blancos)

- Aislante térmico. Por ello los osos polares, por ejemplo, presentan una importante capa de grasa.

- Protección mecánica. Acolchonan algunos órganos, como al hígado. Aparecen también en la planta del pie y en la palma de la mano.

Adipocitos
En el citoplasma de estas células encontramos muchos triglicéridos. Apenas contienen orgánulos

2. Fosfolípidos. Así llamados porque en su composición aparece ácido fosfórico. Existen dos tipos:

a) Fosfoglicéridos: Están constituidos por una molécula de glicerina, 2 moléculas de ácido graso, un ácido fosfórico y un alcohol. Los fosfoglicéridos son sustancias con un importante carácter anfipático: constan de dos largas cadenas (ácidos grasos) hidrófobos y una cabeza polar; es decir, hidrófila.  

Dependiendo del alcohol que se una al fosfato podemos tener diferentes tipos de fosfolípidos, algunos de los cuales son:

- Fosfatidilcolina o lecitina: Aminoalcohol colina.

- Fosfatidilserina: Aminoalcohol serina. Se encuentra en la capa fosfolipídica interior (la que da al citoplasma) gracias a la enzima flipasa. Cuando la célula sufre apoptosis (muerte programada de la misma), aparece en la superficie celular. 

- Fosfatidiletanolamina o cefalina: Aminoalcohol etanolamina
- Fosfatidilinositol: Alcohol inositol.

- Fosfatidilglicerol: Alcohol glicerol o glicerina (polialcohol o glucósido alcohólico). Si se une otro fosfolípido similar (en realidad nos referimos a un fosfatidilglicerol al cual no se le ha unido todavía un alcohol), se forma la cardiolipina o difosfatidilglicerol, que aparece en la membrana mitocondrial interna y que es necesaria para el correcto funcionamiento de algunas enzimas de la fosforilación oxidativa. 

Cardiolipina (izda.) y mitocondria (derecha)

Por otra parte, las funciones principales de los fosfolípidos son:
- Estructural. Forman parte de las membranas celulares.

Membrana celular
Se aprecian dos capas de fosfolípidos con las cabezas hirófilas en azul y las dos colas hidrófobas en rojo anaranjado

- Activadores enzimáticos
- Evitan el colapso de los alveolos pulmonares. Es decir, evitan que se peguen, lo que conduciría a la asfixia.

Imagen que muestra los alvéolos pulmonares

- Forman parte de la bilis, facilitando la absorción y digestión de las grasas.

Vesícula biliar, órgano donde se forma la bilis

- Activan el Sistema Nervioso, mejorando la memoria y la capacidad intelectual.

b) Esfingolípidos. Encontramos dos tipos: fosfoesfingolípidos y glucoesfingolípidos. 

- Los fosfoesfingolípidos se componen de una molécula de esfingosina esterificada (unida mediante un enlace éster) a un ácido fosfórico, un aminoalcohol y un ácido graso. Algunos son componentes estructurales de las membranas celulares, como la ceramida:

Molécula de Ceramida

Otros son las cubiertas protectoras de los nervios, como la esfingomielina. De hecho, en los seres humanos la esfingomielina representa el 85 % de todos los esfingolípidos. 

Esfingomielina

Este tipo de lípidos pueden ser encontrados en las yemas de los huevos, vísceras (hígados, sesos...) y en frutos secos principalmente.

- Glucoesfingolípidos. También se les llama glucolípidos. Están compuestos por una ceramida (esfingosina + ácido graso) y un glúcido de cadena corta. Al contrario que los fosfoesfingolípidos, no tienen un ácido fosfórico en su composición. Pero, como ocurre con los fosfoglicéridos, tienen una cabeza hidrófila y una cola (ácido graso) hidrófoba. Por ello, en el agua se comportan de la misma forma (originan dispersiones como las bicapas o las micelas). Hay varios tipos:

· Cerebrósidos. Forman parte de las membranas de las neuronas.

Galactocerebrósido

· Gangliósidos. Forman parte de los receptores celulares, de las dendritas (cuerpo de las neuronas) y axones (colas de las neuronas).

Gangliósido GM1

3. Ceras. Son ésteres de  ácidos grasos de cadena larga con monoalcoholes. Desempeñan funciones de protección en pelo, piel, frutos, hojas y plumas. Un ejemplo es el cerumen o la lanolina (aparece en el pelo de las ovejas). 

Cera de abeja

Siguiendo ahora con la clasificación general de los lípidos, llegamos a los sencillos:

2. LÍPIDOS INSAPONIFICABLES

Encontramos, igualmente, varios tipos:

a) Terpenos. Derivados del isopreno (2-metil 1,3-butadieno). Y se clasifican atendiendo al número de moléculas de isopreno que presentan. Algunas tienen color y sabor, como el alcanfor y el mentol, respectivamente.

Molécula de isopreno

- Monoterpenos: 2-3 moléculas de isopreno. Forman parte de los aceites esenciales de algunas plantas (aromáticas).

Lavandula dentata
Ejemplo de planta aromática: la lavanda

- Diterpenos. 4 moléculas de isopreno. Forman parte de la vitamina A y la clorofila (ésta es una porfina que otorga a las hojas y tallos el color verde. Cuando llega el otoño [para su síntesis necesita luz solar y temperaturas cálidas], comienza a degradarse, por lo que las hojas pierden el color verde).

Clorofila

- Triterpenos. 6 moléculas de isopreno. Un ejemplo es el escualeno, llamado así porque su fuente principal es el aceite de hígado de los tiburones (escualo), aunque también se obtiene de plantas. De hecho, es producido también por los humanos. Los condricitos (peces cartilaginosos) lo producen principalmente para su flotabilidad (0,88 g/cm³), ya que, a diferencia de los peces óseos, carecen de vejiga natatoria. El escualeno es precursor de los esteroides.

Escualeno

- Carontenoides. Formados por ocho moléculas de isopreno. Nos encontramos con los licopenos, responsables de, por ejemplo, el color rojo del tomate. 

Molécula de Licopeno
Terpeno responsable del color rojizo de múltiples frutas

Igualmente son carotenoides las xantofilas, responsables del pigmento amarillo. La xantofila más importante es la luteína, responsable del color amarillo de las yemas de huevo y de las hojas en otoño [en realidad, además de xantofilas en el color amarillo de las hojas también intervienen los flavonoides, metabolitos secundarios de las plantas terrestres o embriofitas.

Dionaea muscipula
El color en sus flores y hojas cumple la función de atraer a insectos que les sirven de alimento.
Estos colores son producidos por flavonoides.

Los flavonoides también tienen otras importantes funciones como son el transporte de la hormona auxina [crecimiento de las plantas], resistencia a la fotooxidación UV del Sol; defensa ante los herbívoros y atracción por olor y color de animales polinizadores. Las antocianinas son flavonoides, pigmentos hidrosolubles que se encuentran en las vacuolas de las células vegetales y son las responsables del rojo, púrpura, violeta… Se producen principalmente al inicio del otoño, y se cree que protegen a las hojas del exceso de luz, prolongando el tiempo que tardan en caer. Los taninos son polímeros de la antocianina].

Diferentes tipos de flavonoides en algunos alimentos

Por último están los carotenos, responsables del color naranja de la zanahoria, por ejemplo, siendo el más importante el beta-caroteno, que en el hígado da lugar a la vitamina A (retinol). 

Caroteno: responable de diferentes tipos de colores

Los carotenoides en las hojas comienzan a degradarse al mismo tiempo que la clorofila (comienzos del otoño), pero a un ritmo más lento, por lo que en algunas hojas caídas aún pueden verse altas concentraciones de esta sustancia.

- Politerpenos. Más de sesenta unidades, como el caucho.

b) Esteroides. Derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno. 

Ciclopentanoperhidrofenantreno

Se dividen en:

a) Hormonas esteroideas. Aquí encontramos:

- Testosterona. Responsable de los caracteres sexuales secundarios en el hombre (vello corporal, formación de la nuez...), del desarrollo de los testículos, y de la formación espermatozoides. Esta hormona también se encuentra en el plasma sanguíneo de las mujeres, aunque en cantidades mucho menores que en el hombre.

Molécula de testosterona

- Estrógeno. Responsable de los caracteres sexuales secundarios en la mujer (desarrollo de las mamas, ensanchamiento de la cadera...); del desarrollo ovarios y del control ciclo ovárico. Variaciones en los niveles de esta hormona producen diferentes estados de ánimo. Los estrógenos, además, disminuyen el colesterol y promueven la formación del denominado "colesterol bueno".

Diferentes tipos de estrógenos

- Cortisol. Aumenta los niveles de glucosa en sangre (gluconeogénesis) y moviliza los aminoácidos de los músculos. Se forma en la corteza de las cápsulas suprarrenales como respuesta al estrés. También disminuye la formación ósea y suprime el sistema inmunitario.

Cortisol

- Aldosterona. Hormona aislada en 1953, encargada de regular los niveles del ión Na+ en el organismo.

Aldosterona

b) Ácidos biliares. Formados a partir del colesterol. Éstos pueden ser ácido cólico o desoxicólico. Forman la bilis, que descompone las grasas para facilitar su absorción y digestión. Son además necesarios para la absorción de algunas vitaminas (las liposolubles).

c) Esteroles. Son solubles en disolventes orgánicos y tienen un elevado punto de fusión. Nos encontramos diversos tipos 

- Ergosterol. Aparece en las membranas celulares de levaduras, hongos y plantas superiores. Es el precursor de la vitamina D2 (calciferol). 

Ergosterol

- Calciferol. Implicado en la absorción a nivel intestinal del Ca y su fijación en los huesos.

Calciferol

- Colesterol. Además de ser precursor de numerosas biomoléculas orgánicas (vitamina D, hormonas sexuales, sales biliares, hormonas como la aldosterona...), forma parte de la membrana celular, participando en su fluidez y en el transporte a través de la misma. 

En exceso se puede acumular en las células endoteliales de las arterias, obstruyéndolas y pudiendo llegar a producir trombos (infartos).

Acumulación de colesterol en las células endoteliales (las que se encuentran en las paredes interiores de los vasos sanguíneos)

d) Estanoles. Son de origen vegetal y con una estructura química similar al colesterol. Impiden su absorción intestinal. Nos encontramos con el danacol y el benecol.

Ejemplos de estanoles

3. Prostaglandinas.  Son derivados del ácido araquidónico (derivado, a su vez, del ácido graso esencia linoleico, de origen vegetal). 

Prostaglandina E1 (PGE1)

Cumplen diversas funciones de regulación: 

- Participan en la vasoconstricción y vasodilatación de los vasos sanguíneos 

- Participan en la coagulación sanguínea

- Influyen en la presión sanguínea

- Participan en los procesos inflamatorios

- Participan en la regulación de la temperatura corporal

La temperatura corporal varía dependiendo de la zona y de nuestro estado de ánimo

- Reaccionan con el moco cervical, haciéndolo más receptivo a los espermatozoides

- Provocan contracciones en el útero que favorecen el ascenso de los espermatozoides 

- Pueden ser secretados por la membrana fetal, provocando contracciones que facilitan el parto.

4. Tromboxanos. Son ácidos grasos insaturados derivados del ácido araquidónico. Los tromboxanos son sintetizados en las plaquetas, y se encargan de incrementar los niveles de calcio citoplasmático; es decir, favorecen la coagulación sanguínea.

Tromboxano B₂

5. Prostaciclinas. Son sintetizadas por los mastocitos (células del tejido conjuntivo) y las células endoteliales de los vasos sanguíneos. 

Mastocitos

Se oponen a la acción de los tromboxanos, participando en la hemostasia (mantener los niveles de sangre del organismo constantes).  

Prostaciclina PGI₂

6. Leucotrienos. Son sintetizados por los glóbulos blancos. Su función es la vasoconstricción de la musculatura de los bronquios.

Leucotrieno LTB₄

- ABSORCIÓN DE LAS GRASAS

Las grasas son descompuestas por los ácidos biliares y las lipasas en el sistema digestivo, de forma que puedan ser absorbidos por las microvellosidades intestinales. 

Microvellosidades intestinales

Una vez absorbidos por estas células, sus componentes estructurales se vuelven a unir, incorporándose esta vez también proteínas, para dar lugar a las lipoproteínas. 

Estructura lipoproteína

Las primeras son las llamadas quilomicrones, que viajan hasta el hígado a través del sistema linfático para formar energía y otro tipo de proteínas, las LDL Y VLDL.

Las lipoproteínas VLDL, o proteínas de muy baja densidad, son las encargadas del transporte de triglicéridos por la sangre hasta las células que lo necesitan. En exceso se acumulan en el tejido adiposo.

Las lipoproteínas LDL o proteínas de baja densidad son las encargadas del transporte del colesterol por la sangre hasta las células que los necesitan.

Por otra parte, las proteínas HDL o de alta densidad son sintetizadas en el torrente sanguíneo a partir de otras lipoproteínas, y se encargan de la movilización del colesterol de las arterias. Su síntesis se potencia con el ejercicio físico y el consumo de aceite de oliva. 

Comparación de tamaños