Lo que aprenderás a hacer: Ilustra los diferentes tipos de lípidos y relaciona su estructura con su papel en los sistemas biológicos

Las grasas y los aceites son probablemente el tipo de lípidos con el que estás más familiarizado en tu vida diaria. La palabra grasa típicamente trae una imagen negativa en nuestras mentes. En las dietas, se recomienda que nos mantengamos alejados de los alimentos grasos. Sin embargo, nuestros cuerpos requieren algo de grasa para sobrevivir. También hay otros lípidos esenciales para la vida humana, incluidos fosfolípidos, esteroides y ceras.

Si bien el exceso de cualquier sustancia puede ser un problema, todos estos lípidos desempeñan un papel esencial en los seres vivos.

En este resultado, discutiremos los lípidos y el papel que planean en nuestros cuerpos.

Figura 1. Los lípidos hidrófobos en el pelaje de los mamíferos acuáticos, como esta nutria de río, los protegen de los elementos. (crédito: Ken Bosma)

Los lípidos incluyen un grupo diverso de compuestos que son en gran medida de naturaleza no polar. Esto se debe a que son hidrocarburos que incluyen en su mayoría enlaces carbono–carbono no polares o carbono–hidrógeno. Las moléculas no polares son hidrofóbicas («temerosas del agua»), o insolubles en agua. Los lípidos realizan muchas funciones diferentes en una célula. Las células almacenan energía para uso a largo plazo en forma de grasas. Los lípidos también proporcionan aislamiento del medio ambiente para plantas y animales (Figura 1). Por ejemplo, ayudan a mantener secas a las aves y mamíferos acuáticos cuando forman una capa protectora sobre el pelaje o las plumas debido a su naturaleza hidrófoba repelente al agua. Los lípidos también son los bloques de construcción de muchas hormonas y son un componente importante de todas las membranas celulares. Los lípidos incluyen grasas, aceites, ceras, fosfolípidos y esteroides.

Grasas y aceites

Una molécula de grasa, como un triglicérido, consta de dos componentes principales: glicerol y ácidos grasos. El glicerol es un compuesto orgánico con tres átomos de carbono, cinco átomos de hidrógeno y tres grupos hidroxilo (–OH). Los ácidos grasos tienen una larga cadena de hidrocarburos a la que se une un grupo carboxilo ácido, de ahí el nombre de «ácido graso».»El número de carbonos en el ácido graso puede variar de 4 a 36; los más comunes son los que contienen de 12 a 18 carbonos. En una molécula de grasa, un ácido graso se une a cada uno de los tres átomos de oxígeno en los grupos –OH de la molécula de glicerol con un enlace covalente (Figura 2).

Figura 2. Los lípidos incluyen grasas, como los triglicéridos, que están compuestos de ácidos grasos y glicerol, fosfolípidos y esteroides.

Durante esta formación de enlaces covalentes, se liberan tres moléculas de agua. Los tres ácidos grasos en la grasa pueden ser similares o diferentes. Estas grasas también se llaman triglicéridos porque tienen tres ácidos grasos. Algunos ácidos grasos tienen nombres comunes que especifican su origen. Por ejemplo, el ácido palmítico, un ácido graso saturado, se deriva de la palmera. El ácido araquídico se deriva de Arachis hypogaea, el nombre científico de los cacahuetes.

los ácidos Grasos pueden ser saturados o insaturados. En una cadena de ácidos grasos, si solo hay enlaces simples entre carbonos vecinos en la cadena de hidrocarburos, el ácido graso está saturado. Los ácidos grasos saturados están saturados con hidrógeno; en otras palabras, se maximiza el número de átomos de hidrógeno unidos al esqueleto de carbono.

Cuando la cadena de hidrocarburos contiene un doble enlace, el ácido graso es un ácido graso insaturado.

La mayoría de las grasas insaturadas son líquidas a temperatura ambiente y se denominan aceites. Si hay un doble enlace en la molécula, entonces se conoce como grasa monoinsaturada (por ejemplo, aceite de oliva), y si hay más de un doble enlace, entonces se conoce como grasa poliinsaturada (por ejemplo, aceite de canola).

Las grasas saturadas tienden a empaquetarse bien y son sólidas a temperatura ambiente. Las grasas animales con ácido esteárico y ácido palmítico contenidas en la carne, y la grasa con ácido butírico contenida en la mantequilla, son ejemplos de grasas saturadas. Los mamíferos almacenan grasas en células especializadas llamadas adipocitos, donde los glóbulos de grasa ocupan la mayor parte de la célula. En las plantas, la grasa o el aceite se almacenan en las semillas y se utilizan como fuente de energía durante el desarrollo embrionario.

Las grasas o aceites insaturados suelen ser de origen vegetal y contienen ácidos grasos insaturados. El doble enlace causa una curva o una «torcedura» que impide que los ácidos grasos se empaqueten firmemente, manteniéndolos líquidos a temperatura ambiente. El aceite de oliva, el aceite de maíz, el aceite de canola y el aceite de hígado de bacalao son ejemplos de grasas insaturadas. Las grasas insaturadas ayudan a mejorar los niveles de colesterol en sangre, mientras que las grasas saturadas contribuyen a la formación de placa en las arterias, lo que aumenta el riesgo de un ataque cardíaco.

La margarina, algunos tipos de mantequilla de maní y el acortamiento son ejemplos de grasas trans hidrogenadas artificialmente. Estudios recientes han demostrado que un aumento en las grasas trans en la dieta humana puede conducir a un aumento en los niveles de lipoproteínas de baja densidad (LDL), o colesterol «malo», que, a su vez, puede conducir a la deposición de placa en las arterias, lo que resulta en enfermedades cardíacas. Muchos restaurantes de comida rápida han eliminado recientemente el uso de grasas trans, y ahora se requiere que las etiquetas de los alimentos de los Estados Unidos enumeren su contenido de grasas trans.En la industria alimentaria, los aceites se hidrogenan artificialmente para hacerlos semisólidos, lo que reduce el deterioro y aumenta la vida útil. En pocas palabras, el gas hidrógeno burbujea a través de aceites para solidificarlos. Durante este proceso de hidrogenación, los enlaces dobles de la conformación cis en la cadena de hidrocarburos pueden convertirse en enlaces dobles en la transformación. Esto forma una grasa trans a partir de una grasa cis. La orientación de los dobles enlaces afecta a las propiedades químicas de la grasa (Figura 3).

Figura 3. Durante el proceso de hidrogenación, se cambia la orientación alrededor de los enlaces dobles, formando una grasa trans a partir de una grasa cis. Esto cambia las propiedades químicas de la molécula.

Los ácidos grasos esenciales son ácidos grasos que el cuerpo humano requiere pero no sintetiza. En consecuencia, deben complementarse a través de la dieta. Los ácidos grasos omega – 3 entran en esta categoría y son uno de los dos únicos ácidos grasos esenciales conocidos para los seres humanos (el otro es los ácidos grasos omega-6). Son un tipo de grasa poliinsaturada y se llaman ácidos grasos omega-3 porque el tercer carbono del extremo del ácido graso participa en un doble enlace.

El salmón, la trucha y el atún son buenas fuentes de ácidos grasos omega-3. Los ácidos grasos Omega-3 son importantes para la función cerebral y el crecimiento y desarrollo normales. También pueden prevenir enfermedades cardíacas y reducir el riesgo de cáncer.

Al igual que los carbohidratos, las grasas han recibido mucha mala publicidad. Es cierto que comer un exceso de alimentos fritos y otros alimentos «grasos» conduce al aumento de peso. Sin embargo, las grasas tienen funciones importantes. Las grasas sirven como almacenamiento de energía a largo plazo. También proporcionan aislamiento para el cuerpo. Por lo tanto, las grasas insaturadas» saludables » en cantidades moderadas deben consumirse de forma regular.

Fosfolípidos

Los fosfolípidos son el componente principal de la membrana plasmática. Al igual que las grasas, están compuestas por cadenas de ácidos grasos unidas a un glicerol o una columna vertebral similar. Sin embargo, en lugar de tres ácidos grasos unidos, hay dos ácidos grasos y el tercer carbono de la columna vertebral de glicerol está unido a un grupo fosfato. El grupo fosfato se modifica mediante la adición de un alcohol.

Un fosfolípido tiene regiones hidrofóbicas e hidrofílicas. Las cadenas de ácidos grasos son hidrofóbicas y se excluyen del agua, mientras que el fosfato es hidrofílico e interactúa con el agua.

las Células están rodeadas por una membrana, que tiene una bicapa de fosfolípidos. Los ácidos grasos de los fosfolípidos se encuentran en el interior, lejos del agua, mientras que el grupo fosfato puede encontrarse en el entorno exterior o en el interior de la célula, ambos acuosos.

Figura 4. a) Un fosfolípido es una molécula con dos ácidos grasos y un grupo fosfato modificado unido a una columna vertebral de glicerol. El fosfato puede modificarse mediante la adición de grupos químicos cargados o polares. Aquí se muestran dos grupos químicos que pueden modificar el fosfato, la colina y la serina. Tanto la colina como la serina se unen al grupo fosfato en la posición marcada R. (b) La bicapa fosfolípida es el componente principal de todas las membranas celulares. Los grupos de cabezas hidrofílicas de los fosfolípidos se enfrentan a la solución acuosa. Las colas hidrofóbicas están secuestradas en el medio de la bicapa.

Esteroides y ceras

A diferencia de los fosfolípidos y grasas discutidos anteriormente, los esteroides tienen una estructura de anillo. Aunque no se parecen a otros lípidos, se agrupan con ellos porque también son hidrofóbicos. Todos los esteroides tienen cuatro anillos de carbono unidos y varios de ellos, como el colesterol, tienen una cola corta.

el Colesterol es un esteroide. El colesterol se sintetiza principalmente en el hígado y es el precursor de muchas hormonas esteroides, como la testosterona y el estradiol. También es el precursor de las vitaminas E y K. El colesterol es el precursor de las sales biliares, que ayudan en la descomposición de las grasas y su posterior absorción por las células. Aunque a menudo se habla de colesterol en términos negativos, es necesario para el buen funcionamiento del cuerpo. Es un componente clave de las membranas plasmáticas de las células animales.

Las ceras se componen de una cadena de hidrocarburos con un grupo de alcohol (–OH) y un ácido graso. Ejemplos de ceras animales incluyen la cera de abejas y la lanolina. Las plantas también tienen ceras, como el recubrimiento de sus hojas, que ayuda a evitar que se sequen.

Figura 5. Los esteroides como el colesterol y el cortisol se componen de cuatro anillos de hidrocarburos fusionados

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