LIPIDOSGENERALIDADESDenominamos lpidos a un conjunto muy heterogneo de biomolculas cuyacaracterstica distintiva aunque no exclusiva ni general es la insolubilidad en agua, siendoPor el contrario, solubles en disolventes orgnicos (benceno, cloroformo, ter, hexano,etc.).En muchos lpidos, esta definicin se aplica nicamente a una parte de laMolcula, y en otros casos, la definicin no es del todo satisfactoria, ya que puedenExistir lpidos soluble en agua (como los ganglisidos, por ejemplo), y a la vez existenOtras biomolculas insolubles en agua y que no son lpidos (carbohidratos como laQuitina y la celulosa, o las escleroprotenas).Los lpidos pueden encontrarse unidos covalentemente con otras biomolculasComo en el caso de los glucolipidos (presentes en las membranas biolgicas), lasProtenas asiladas (unidas a algn cido graso) o las protenas preniladas (unidas aLpidos de tipo isoprenoide). Tambin son numerosas las asociaciones no covalentes deLos lpidos con otras biomolculas, como en el caso de las lipoprotenas y de lasestructuras de membrana.Una caracterstica bsica de los lpidos, y de la que derivan sus principalespropiedades biolgicas es la hidrofobicidad. La baja solubilidad de los lipdos se debe aque su estructura qumica es fundamentalmente hidrocarbonada (aliftica, alicclica oaromtica), con gran cantidad de enlaces C-H y C-C. La naturaleza de estos enlaces es100% covalente y su momento dipolar es mnimo. El agua, al ser una molcula muypolar, con gran facilidad para formar puentes de hidrgeno, no es capaz de interaccionarcon estas molculas. En presencia de molculas lipdicas, el agua adopta en torno a ellasuna estructura muy ordenada que maximiza las interacciones entre las propias molculasde agua, forzando a la molcula hidrofbica al interior de una estructura en forma dejaula, que tambin reduce la movilidad del lpido. Todo ello supone una configuracin debaja entropa, que resulta energticamente desfavorable. Esta disminucin de entropa esmnima si las molculas lipdicas se agregan entre s, e interaccionan mediante fuerzas decorto alcance, como las fuerzas de Van der Waals. Este fenmeno recibe el nombre deefecto hidrofbico.FUNCIONES DE LOS LIPIDOSENERGETICA: Los lpidos (generalmente en forma de triacilgiceroles) constituyen lareserva energtica de uso tardo o diferido del organismo. Su contenido calrico es muyalto (10 Kcal/gramo), y representan una forma compacta y anhidra de almacenamiento deLpidos 2energa. A diferencia de los hidratos de carbono, que pueden metabolizarse en presenciao en ausencia de oxgeno, los lpidos slo pueden metabolizarse aerbicamente.RESERVA DE AGUA: Aunque parezca paradjico, los lpidos representan unaimportante reserva de agua. Al poseer un grado de reduccin mucho mayor el de loshidratos de carbono, la combustin aerobia de los lpidos produce una gran cantidad deagua (agua metablica). As, la combustin de un mol de cido palmtico puedeproducir hasta 146 moles de agua (32 por la combustin directa del palmtico, y el restopor la fosforilacin oxidativa acoplada a la respiracin). En animales desrticos, lasreservas grasas se movilizan esencialmente para producir agua (es el caso de la reservagrasa de la joroba de los camellos).PRODUCCION DE CALOR: En algunos animales (particularmente en aquellos quehibernan), hay un tejido adiposo especializado que se llama grasa parda o grasamarrn. En este tejido, la combustin de los lpidos est desacoplada de la fosforilacinoxidativa, por lo que no se produce ATP en el proceso, y la mayor parte de la energaderivada de la combustin de los triacilgliceroles se destina a la produccin calricanecesaria para los perodos largos de hibernacin.ESTRUCTURAL: El medio biolgico es un medio acuoso. Las clulas, a su vez, estnrodeadas por otro medio acuoso. Por lo tanto, para poder delimitar bien el espaciocelular, la interfase clula-medio debe ser necesariamente hidrofbica. Esta interfaseest formada por lpidos de tipo anfiptico, que tienen una parte de la molcula de tipohidrofbico y otra parte de tipo hidroflico. En medio acuoso, estos lpidos tienden aautoestructurarse formando la bicapa lipdica de la membrana plasmtica que rodea laclula. En las clulas eucariotas existen una serie de orgnulos celulares (ncleo,mitocondrias, cloroplastos, lisosomas, etc) que tambin estn rodeados por unamembrana constituda, principalmente por una bicapa lipdica compuesta porfosfolpidos. Las ceras son un tipo de lpidos neutros, cuya principal funcin es la deproteccin mecnica de las estructuras donde aparecen.INFORMATIVA: Los organismos pluricelulares han desarrollado distintos sistemas decomunicacin entre sus rganos y tejidos. As, el sistema endocrino genera sealesqumicas para la adaptacin del organismo a circunstancias medioambientales diversas.Estas seales reciben el nombre de hormonas. Muchas de estas hormonas (esteroides,prostaglandinas, leucotrienos, calciferoles, etc) tienen estructura lipdica.CATALITICA: Hay una serie de sustancias que son vitales para el correctofuncionamiento del organismo, y que no pueden ser sintetizadas por ste. Por lo tantodeben ser necesariamente suminsitradas en su dieta. Estas sustancias reciben el nombrede vitaminas. La funcin de muchas vitaminas consiste en actuar como cofactores deenzimas (protenas que catalizan reacciones biolgicas). En ausencia de su cofactor, elenzima no puede funcionar, y la va metablica queda interrumpida, con todos losperjuicios que ello pueda ocasionar. Ejemplos son los retinoides (vitamina A), lostocoferoles (vitamina E), las naftoquinonas (vitamina K) y los calciferoles (vitamina D).CLASIFICACION DE LOS LIPIDOSLpidos 3La heterogeneidad estructural de los lpidos dificulta cualquier clasificacinsistemtica. El componente lipdico de una muestra biolgica puede ser extrado condisolventes orgnicos. Los lpidos pueden ser entonces sometidos a un criterio empricobsico para su clasificacin, que es la reaccin de saponificacin. La saponificacinconsiste en la hidrlisis alcalina de la preparacin lipdica (con KOH o NaOH). Loslpidos derivados de cidos grasos (cidos monocarboxlicos de cadena larga) dan lugar asales alcalinas (jabones) y alcohol, que son fcilmente extrables en medio acuoso. Notodos los lpidos presentes en una muestra biolgica dan lugar a la reaccin desaponificacin. Se distinguen por tanto dos tipos de lpidos: (1) los saponificables y (2)los insaponificables.Los lpidos saponificables agrupan a los derivados por esterificacin u otrasmodificaciones de cidos grasos, y se sintetizan en los organismos a partir de la aposicinsucesiva de unidades de dos tomos de carbono. En este grupo se incluyen: (1) loscidos grasos y sus derivados, (2) los eicosanoides (prostaglandinas, tromboxanos yleucotrienos), (3) los lpidos neutros (acilgliceroles y ceras) y (4) los lpidos anfipticos(glicerolpidos y esfingolpidos).Los lpidos insaponificables son derivados por aposicin varias unidadesisoprnicas, y se sintetizan a partir de una unidad bsica de 5 tomos de carbono: elisopreno. En este grupo de lpidos se incluyen: (1) los esteroides (esteroles, sales ycidos biliares, hormonas esteroideas etc) y (2) los terpenos (retinoides, carotenoides,tocoferoles, naftoquinonas, dolicoles, etc).Existen otros lpidos insaponificables que no estn relacionados estructuralmentecon el isopreno, y son (1) los hidrocarburos y (2) los lpidos pirrlicos.A) LIPIDOS SAPONIFICABLES1.- ACIDOS GRASOSSon cidos monocarboxlicos de cadena larga. Por lo general, contienen unnmero par de tomos de carbono, normalmente entre 12 y 24. Ello se debe a que susntesis biolgica tiene lugar mediante la aposicin sucesiva de unidades de dos tomosde carbono. Sin embargo tambin existen cidos grasos con un nmero impar de tomosde carbono, que probablemente derivan de la metilacin de un cido graso de cadena par.Las propiedades qumicas de los cidos grasos derivan por una parte, de lapresencia de un grupo carboxilo, y por otra parte por la existencia de una cadenahidrocarbonada. La coexistencia de ambos componentes en la misma molcula, conviertea los cidos grasos en molculas dbilmente anfipticas (el grupo COOH es hidroflicoy la cadena hidrocarbonada es hidrofbica). El carcter anfiptico es tanto mayor cuantomenor es la longitud de la cadena hidrocarbonada.Lpidos 4El grupo carboxlico de la molcula convierte al cido graso en un cido dbil(con un pKa en torno a 4,8). Tambin presenta las reacciones qumicas propias del grupoCOOH: esterificacin con grupos OH alcohlicos, formacin de enlaces amida congrupos NH2, formacin de sales (jabones), etc. El grupo COOH es capaz de formarpuentes de hidrgeno, de forma que los puntos de fusin de los cidos grasos sonmayores que los de los hidrocarburos correspondientes.Es la cadena hidrocarbonada la que confiere a la molcula su carcterhidrofbico. La solubilidad en agua decrece a medida que aumenta la longitud de lacadena. Segn la naturaleza de la cadena hidrocarbonada, los cidos grasos pueden sersaturados, insaturados, lineales, ramificados o alicclicos, y adems pueden contenersustituyentes como grupos hidroxilo o grupos oxo.ACIDOS GRASOS SATURADOSDesde el punto de vista qumico, son muy poco reactivos. Por lo general,contienen un nmero par de tomos de carbono. En la nomenclatura de los cidos grasosse utilizan con ms frecuencia los nombres triviales que los sistemticos. Lanomenclatura abreviada es muy til para nombrar los cidos grasos. Consiste en una C,seguida de dos nmeros, separados por dos puntos. El primer nmero indica la longitudde la cadena hidrocarbonada, mientras que el segundo indica el nmero de doblesenlaces que contiene (Figura 1). Los cidos grasos saturados ms abundantes son elpalmtico (hexadecanoico, o C16:0) y el esterico (octadecanoico, o C18:0).Los cidos grasos saturados de menos de 10 tomos de C son lquidos atemperatura ambiente y parcialmente solubles en agua. A partir de 12 C, son slidos yprcticamente insolubles en agua. En estado slido, los cidos grasos saturados adoptanla conformacin alternada todo-anti, que da un mximo de simetra al cristal, por lo quelos puntos de fusin son elevados. El punto de fusin aumenta con la longitud de lacadena.Los cidos grasos de cadena impar probablemente derivan de la metilacin de uncido graso de cadena par. En ellos, la simetra del cristal no es tan perfecta, y los puntosde fusin son menores. Ejemplos son el cido propinico (C3:0), valerinico(pentanoico, o C5:0) y pelargnico (nonanoico, o C9:0).Los lpidos ricos en cidos grasos saturados constituyen las grasas. Conviene eneste punto hacer una distincin entre los trminos lpidos, grasas y aceites. Grasas sonaquellos lpidos que son slidos a temperatura ambiente, mientras que aceites sonaquellos lpidos que son lquidos a temperatura ambiente. Tanto los aceites como lasgrasas son lpidos.ACIDOS GRASOS INSATURADOSLpidos 5Con mucha frecuencia, aparecen insaturaciones en los cidos grasos,mayoritariamente en forma de dobles enlaces, aunque se han encontrado algunos contriples enlaces. Cuando hay varios dobles enlaces en la misma cadena, estos no aparecenconjugados (alternados), sino cada tres tomos de carbono. En la nomenclaturaabreviada, se indica la longitud de la cadena y el nmero de dobles enlaces (Figura 1).La posicin de los dobles enlaces se indica como un superndice en el segundo mmero.As, el cido oleico (9-octadecenoico) se representa como C18:19, y el linoleico (9,12-octadecadienoico) como C18:29,12, y el linolnico (9,12,15-octadecatrienoico) comoC18:39,12,15.Por lo general, las insaturaciones de los cidos grasos son del tipo cis. Esto haceque la disposicin de la molcula sea angulada, con el vrtice en la insaturacin. Estaangulacin hace que los puntos de fusin de las cidos insaturados sean ms bajos quelos de sus homlogos saturados. Los dobles enlaces en trans distorsionan poco la simetracristalina, que es muy parecida a la de los cidos grasos saturados (Figura 2). Laconfiguracin en cis o en trans de un doble enlace en la cadena hidrocarbonada tambinpuede indicarse en la nomenclatura abreviada. As, el cido araquidnico (5,8,11,14-eicosatetraenoico) se representa como C20:45c,8c,11c,14c C20:4 (5c, 8c, 11c, 14c).Algunos cidos grasos poliinsaturados (linoleico, linolnico y araquidnico) nopueden ser sintetizados por los animales superiores (includo el hombre), y como sufuncin biolgica es fundamental, deben ser suministrados en la dieta. Por este motivoreciben el nombre de cidos grasos esenciales.Los cidos grasos insaturados manifiestan las propiedades inherentes al dobleenlace:- Reaccionan fcilmente con cido sulfrico para dar sulfonatos, que se empleanfrecuentemente como detergentes domsticos.- Los dobles enlaces pueden adicionar hidrgeno. La hidrogenacin cataltica(completa) de los cidos grasos insaturados constituye la base de la transformacinindustrial de aceites en grasas slidas (la margarina es el resultado de la hidrogenacinde aceites vegetales).- Los dobles enlaces pueden autooxidarse con el oxgeno del aire. Es unareaccin espontnea en la que se producen radicales perxido y radicales libres, muyreactivos, que provocan en conjunto el fenmeno de enranciamiento de las grasas, queresulta en la formacin de una compleja mezcla de compuestos de olor desagradable.DERIVADOS DE ACIDOS GRASOSLpidos 6Con mucha menor frecuencia, aparecen en la Naturaleza cidos grasos cuyaestructura difiere en mayor o medida de la que hemos visto hasta ahora. Entre ellospodemos destacar:- JABONES: Son las sales de los cidos grasos. Debido a la polaridad del anincarboxilato tienen un fuerte carcter anfiptico, y son muy miscibles con el agua,especialmente los jabones de metales alcalinos. En general, los jabones adoptan en medioacuoso estructuras micelares en equilibrio con formas libres. Las grandes micelasesfricas pueden incluir en su interior grasas neutras, por lo que los jabones tienen poderdetergente. Las sales de los metales pesados y alcalino-trreos (calcio, magnesio) soninsolubles, y carecen de utilidad como jabones.- HIDROXIACIDOS GRASOS: contienen grupos hidroxilo en la cadenahidrocarbonada (Figura 3). Ejemplos son el cido cerebrnico (2-hidroxi C24:0), elhidroxinervnico (2-hidroxi C26:115), ambos presentes en el tejido nervioso, y el cidoricinoleico (12-hidroxi C18:19), presente en el aceite de ricino.- ACIDOS GRASOS RAMIFICADOS: contienen uno o varios grupos metilocomo sustituyentes en la cadena hidrocarbonada (Figura 3). Un ejemplo es el cidotuberculoesterico (10-metil esterico, o 10-metil C18:0), presente en el bacilo de latuberculosis (Mycobacterium tuberculosis).- ACIDOS GRASOS CICLICOS son el lactobaclico y el chaulmgrico(Figura 3).- ACIDOS GRASOS CON TRIPLES ENLACES son los antibiticosmicomicina y cido nemotnico (Figura 3).2.- EICOSANOIDESEste trmino agrupa a una serie de compuestos derivados de cidos grasospoliinsaturados de 20 tomos de carbono (de donde deriva su nombre), como el cidoaraquidnico. Todos ellos tienen una amplia gama de actividades biolgicas, bien comoseales qumicas (hormonas) o como efectores fisiolgicos (en procesos inflamatorios).Son el prototipo de mediadores locales, liberados in situ ante diversos estmulos. En estacategora se incluyen las prostaglandinas, los tromboxanos y los leucotrienos.PROSTAGLANDINASSon los primeros miembros conocidos del grupo. Las prostaglandinas (PG) seconsideran derivados de un hipottico cido prostanoico (no existe como tal en lanaturaleza), de 20 tomos de C, con un anillo pentagonal entre los carbonos 8 y 12(Figura 4). Se conocen varias familias de PG, que se denominan con una letra adicional(PGA, PGB, PGC, PGD, PGE, PGF, etc), en funcin de los sustituyentes del anilloLpidos 7ciclopentano de su estructura. A menudo, la letra mayscula va seguida de un subndiceque indica el nmero de dobles enlaces presentes en la molcula. Se conocen unas 20 PG,cuya funcin es la de regular la accin hormonal. La PGI2 (tambin llamadaprostaciclina) es un vasodilatador que acta principalmente sobre las arterias coronariasy que impide la agregacin plaquetaria. Las PGG y PGH son mediadores de la reaccininflamatoria. Compuestos como el cido acetilsaliclico (aspirina) y los glucocorticoides(cortisol, dexametasona) inhiben la sntesis de estas PG, y de ah sus efectosantiinflamatorios. Las PGE y PGF provocan la contraccin de la musculatura lisa, enespecial en el aparato reproductivo, de ah que sean utilizadas para inducir el aborto.TROMBOXANOSSon eicosanoides descritos por primera vez en las plaquetas sanguneas, aunquesu distribucin es muy general. Se caracterizan por tener un anillo piransico. Eltromboxano A2 (TXA2) se sintetiza en las plaquetas y tiene efectos opuestos a laprostaciclina: contrae las arterias y desencadena la agregacin plaquetaria (Figura 5).LEUCOTRIENOSSon derivados eicosanoides que aparecen frecuentemente combinados con eltripptido glutatin. Deben su nombre a que poseen tres dobles enlaces conjugados(Figura 6). Son mediadores locales en reacciones de tipo alrgico e inflamatorio, enespecial el LTC4.3.- LIPIDOS NEUTROSSon steres de cidos grasos con alcoholes. No tienen ningn otro tipo decomponentes. En la Naturaleza encontramos dos tipos: los acilgliceroles y las ceras.ACILGLICEROLESLos acilgliceroles o glicridos son steres de cidos grasos con glicerol(propanotriol). Constituyen el contingente mayoritario de los lpidos de reservaenergtica, y son muy abundantes en el tejido adiposo animal y en las semillas y frutosde las plantas oleaginosas.El glicerol o propanotriol presenta tres grupos alcohlicos, y por tanto puedeaparecer esterificado en una, dos o tres posiciones, dando lugar respectivamente, amonoacilgliceroles (monoglicridos), diacilgliceroles (diglicridos) y triacilgliceroles(triglicridos) (Figura 7). En su inmensa mayora se presentan como tristeres, aunquelos mono y diacilgliceroles aparecen espordicamente como intermediarios en labiosntesis o degradacin de triglicridos, o como segundos mensajeros hormonales. Lostriglicridos son molculas muy hidrofbicas, mientras que los mono y diacilglicerolespresentan carcter anfiptico debido a los grupos OH no esterificados.Lpidos 8Las tres posiciones de esterificacin pueden aparecer con 3 cidos grasos iguales,dos iguales y uno distinto, o los tres diferentes. Por este motivo, el carbono del alcoholsecundario del glicerol puede resultar asimtrico. En algunos casos (cuando lossustituyentes en C1 y C3 son iguales), es imposible distinguir entre el C1 y el C3 delglicerol, y por lo tanto se recurre a la numeracin estereoqumica de los carbonos delglicerol, que se denota anteponiendo el prefijo sn- al nmero del carbono (Figura 8).Segn esta numeracin, si se sita el OH del alcohol secundario a la izquierda, seconsidera como carbono 1 al que queda arriba utilizando la proyeccin de Fischer.Para nombrarlos se indican los radicales de cidos grasos, seguido de glicerol.As, el nombre sn-1 palmitoil sn-2 oleil sn-3 estearoil glicerol representa un triacilglicerolcon cido palmtico en posicin sn-1, cido oleico en posicin sn-2 y cido esterico enposicin sn-3.Los cidos grasos ms frecuentes en los acilgliceroles son palmtico y esterico(entre los saturados); y oleico y linoleico (entre los insaturados). Con bastante frecuencia,la posicin sn-2 de los triacilgliceroles est ocupada por un cido graso insaturado. Lostriglicridos animales poseen mayor porcentaje de cidos grasos saturados, por lo quesuelen ser slidos a temperatura ambiente (grasas). Los triglicridos vegetales y de losanimales marinos tienen un alto contenido de cidos grasos insaturados, y son lquidos atemperatura ambiente (aceites).CERASSon steres de cidos grasos con alcoholes primarios de cadena larga (entre 14 y32 tomos de carbono, y completamente saturados), tambin llamados alcoholes grasos(Figura 9). Desde el punto de vista qumico son bastante inertes. Su funcin principal esestructural, cubriendo y protegiendo diversas estructuras, contribuyendo al carcterhidrofbico de los tegumentos de animales y plantas. La cera de las abejas es palmitatode miricilo (30C). En los pelos de mamferos, la lanolina contiene alcohol larico. Elpalmitato de cetilo (16C) es una cera presente en las ballenas, y que contribuye a suflotabilidad.4.- LIPIDOS ANFIPATICOSCuando la molcula de un lpido posee un grupo fuertemente polar adems dela cadena hidrocarbonada hidrofbica se dice que se trata de un lpido anfiptico. Serepresentan de forma esquemtica como una lnea (recta o quebrada, que representa a lacadena hidrocarbonada hidrofbica), que acaba en un crculo (que representa la cabezapolar, hidroflica) (Figura 10).En presencia de agua, y debido a la exclusin de sta por la parte apolar, lascolas hidrofbicas tienden a interaccionar entre s, creando un espacio hidrofbico delque el agua es excluda y en el que pueden quedar atrapadas otras molculasLpidos 9hidrofbicas, mientras que la cabeza polar interacciona con el agua, y en disolucin, seencuentra solvatada, preservando a la parte hidrofbica de todo contacto con el agua. Deesta forma, en presencia de agua, los lpidos anfipticos tienen la importante propiedadde la autoestructuracin. La autoestructuracin es consecuencia del llamado efectohidrofbico, y da lugar a tres tipos de estructuras distintas: las monocapas, las micelas ylas bicapas.Las monocapas se forman en la interfase aire-agua (Figura 11). La colahidrofbica se orienta hacia el aire, mientras que la cabeza polar lo hace hacia el agua.Las monocapas son susceptibles de compresin lateral mecnica, de forma que lasmolculas quedan totalmente empaquetadas en la interfase.Las micelas se forman en medio acuoso. En ellas, las colas hidrofbicas quedanhacia el interior mientras que las cabezas polares estn en la superficie, en contacto con elagua (Figura 12). Puede considerarse como una minscula gota de lpido delimitada porgrupos polares en contacto con el agua. Los lpidos no solubles en agua quedan atrapadosen el interior de la micela, y sta puede ser arrastrada por la disolucin. Es el llamadoefecto detergente. Las disoluciones micelares reciben el nombre de emulsiones, y lasmolculas que pueden formarlas se llaman emulsionantes o detergentes.En los seres vivos, los lpidos anfipticos forman bicapas, cuya importancia esenorme, dado que constituyen la base de las estructuras de membrana, que delimitan lainterfase clula-medio o separan diversos compartimentos intracelulares (Figura 13). Sepuede considerar una bicapa como dos monocapas superpuestas, unidas por sus zonashidrofbicas. La parte hidroflica de la bicapa flanquea por ambos lados a la zonahidrofbica, y evita su contacto con el medio acuoso. En el laboratorio se pueden formarbicapas artificiales, que sirven como modelo para el estudio de las propiedades biolgicasde las membranas. Estas bicapas reciben el nombre de liposomas (Figura 14).CLASIFICACIONLos lpidos anfipticos se clasifican en funcin de su grupo polar. Hay muchasformas de hacerlo, todas vlidas. La clasificacin que se presenta a continuacindistingue dos grandes grupos: los glicerolpidos y los esfingolpidos, en funcin de lanaturaleza del alcohol al que se encuentran esterificados los cidos grasos. En losglicerolpidos, los cidos grasos estn esterificados a los carbonos 1 y 2 del glicerol. Enlos esfingolpidos, los cidos grasos estn esterificados a la esfingosina.GLICEROLIPIDOSEstn formados por glicerol esterificado en posiciones sn-1 y sn-2 con cidosgrasos. El OH del carbono sn-3 del glicerol puede estar esterificado (1) con un azcarLpidos 10(glicoglicerolpidos) o (2) con cido ortofosfrico (fosfoglicerolpidos), que a su vezpuede presentar otros sustituyentes.GLICOGLICEROLIPIDOSSon lpidos compuestos por glicerol, cidos grasos y un azcar. En ellos, elglicerol est esterificado en los C1 y C2 a cidos grasos (el cido linolnico es uno de losms abundantes). El grupo OH del C3 del glicerol est esterificado con un grupo OH deun azcar. Uno de los ms abundantes es el -galactosildiacilglicerol, que est presenteen las membranas de los cloroplastos (Figura 15).FOSFOGLICEROLIPIDOSTambin llamados fosfolpidos. En ellos, los C1 y C2 del glicerol se encuentranesterificados a cidos grasos. El C3 del glicerol se encuentra esterificado a su vez, concido ortofosfrico. Esta molcula es el cido fosfatdico, y puede considerarse como lamolcula a partir de la cual se construyen los distintos tipos de fosfoglicerolpidos(Figura 16). El cido fosfatdico puede estar esterificado a un segundo alcohol,originando distintos tipos de fosfolpidos (Figura 17).Cuando el segundo alcohol es un alcohol nitrogenado como la colina, laetanolamina o el aminocido serina se obtienen, respectivamente, la fosfatidilcolina(tambin llamada lecitina), la fosfatidiletanolamina (o cefalina) y la fosfatidilserina(Figura 17).El segundo alcohol puede ser un polialcohol cclico, como el inositol, con lo quese origina un fosfoinostido o fosfoinositol. Estos lpidos forman parte de las membranas,y al ser atacados por las fosfolipasas, liberan inositol fosfato, una molcula que actacomo segundo mensajero en la accin hormonal (Figura 17).El segundo alcohol puede ser otra molcula de glicerol, con lo que se originan losfosfatidilgliceroles (Figura 17).Puede darse el caso de que el grupo fosfato del cido fosfatdico est esterificadocon otra molcula de fosfatidilglicerol, con lo cual se tiene un difosfatidilglicerol (ocardiolipina) (Figura 17). Son especialmente abundantes en las membranas bacterianas yen la membrana interna mitocondrial.Otros compuestos pueden ser considerados como derivados de losfosfoglicerolpidos. Los fosfoglicerolpidos pueden perder uno de sus cidos grasos, ydan lugar a un lisofosfoglicerolpido (tambin llamado lisolecitina) (Figura 18). Laslisolecitinas tienen actividad detergente, y destruyen con facilidad las estructuras demembrana.Lpidos 11En algunos casos, los radicales grasos en posicin sn-1 y sn-2 del glicerol noaparecen en forma de ster. Cuando los radicales grasos son aldehdos, forman con elglicerol enlaces del tipo 1-alquenil-ter, dando lugar a los llamados plasmalgenos(Figura 19). Los plasmalgenos son especialmente abundantes en las membranas delretculo sarcoplsmico.En otros casos, son alcoholes grasos los que se unen al glicerol mediante enlacesde tipo ter, dando lugar a los eterfosftidos (Figura 20). Este tipo de derivados seencuentra en la membrana plasmtica de bacterias termfilas y halfilas, y esextraordinariamente resistente a las reacciones de hidrlisis.ESFINGOLIPIDOSEstn compuesto por un alcohol nitrogenado llamado esfingosina (Figura 21). Laesfingosina aparece normalmente N-sustituda, formando un enlace amida con un cidograso (que generalmente est insaturado). Esta N-acil esfingosina recibe el nombre decermido o ceramida (Figura 22). La esfingosina tiene una gran analoga estructural conun monoacilglicerol, ya que una larga cadena hidrofbica de 15 carbonos est unida a unextremo polar con tres carbonos, con dos funciones hidroxilo y una funcin amina. Elcermido, asmismo, es anlogo a un diacilglicerol, con dos largas cadenas hidrofbicas yun residuo polar tricarbonado, que recuerda al glicerol. Los lpidos que contienencermidos se clasifican en dos grupos: los glicoesfingolpidos y los fosfoesfingolpidos.En los glicoesfingolpidos el cermido est unido mediante un enlace -glicosdico a unmonosacrido o a un oligosacrido. En los fosfoesfingolpidos, el cermido estesterificado con cido fosfrico, que a su vez se une mediante enlaces ester a alcoholesnitrogenados (colina, etanolamina, etc.).GLICOESFINGOLIPIDOSEstn formados por un cermido unido por enlace -glicosdico a un azcar(monosacrido u oligosacrido). El cermido suele contener cidos grasos de cadenamuy larga, como el lignocrico, el nervnico o cerebrnico. Los monosacridos queaparecen en estos lpidos son glucosa, galactosa, L-fucosa, N-acetilglucosamina, Nacetilgalactosaminay cido silico. Se han descrito hasta 130 variedades distintas, y amenudo estn implicados en funciones de reconocimiento en superficie (antgenos degrupos sanguneos, receptores de bacterias y virus, marcadores tumorales, etc).Si el azcar es un monosacrido, se trata de un cerebrsido (Figura 23). Loscerebrsidos ms abundantes contienen glucosa o galactosa. Los hidroxilos glicdicos enposicin 3 pueden aparecer esterificados con grupos sulfato, dando lugar a los sulftidoso sulfolpidos. Por hidrlisis del enlace amida de los cerebrsidos se obtienen laspsicosinas (-esfingosilglicsidos).Si el cermido est unido a un oligosacrido de entre 5 y 7 unidades, elcompuesto resultante se llama globsido (Figura 23). Si el oligosacrido contiene cidoLpidos 12silico, el glicoesfingolpido resultante recibe el nombre de ganglisido (Figura 23). Sonmolculas heterogneas y complejas, donde la fraccin glicdica puede presentarseramificada, y parecen estar implicados en la transmisin del impulso nervioso. Algunosganglisidos son solubles en agua gracias a las propiedades de su fraccin glicdica.FOSFOESFINGOLIPIDOSEn muchas clasificaciones son encuadrados en el grupo de los fosfolpidos. Estnformados por un cermido (esfingosina unida a un cido graso por medio de un enlaceamida) esterificado con un grupo fosfato, que a su vez se esterifica con alcoholesnitrogenados (colina, etanolamina). Los ms abundantes son los anlogos estructuralesde la fosfatidilcolina y de la fosfatidiletanolamina, que se llaman ceramidofosforilcolinay ceramidofosforiletanolamina (esfingomielinas) (Figura 23). Sus propiedades fsicas yqumicas son muy parecidas a las de los fosfoglicerolpidos correspondientes. Sonparticularmente abundantes en las vainas de mielina del tejido nervioso.B) LIPIDOS INSAPONIFICABLESConstituyen un grupo muy heterogneo de biomolculas, algunas de las cualesdesempean funciones muy importantes en los seres vivos (hormonas esteroideas,vitaminas, cromforos, etc).Muchos de estos lpidos son derivados por aposicin varias unidades isoprnicas,y se sintetizan a partir de una unidad bsica de 5 tomos de carbono: el isopreno. En estegrupo de lpidos se incluyen: (1) los terpenos (retinoides, carotenoides, tocoferoles,naftoquinonas, dolicoles) y (2) los esteroides (esteroles, cidos y sales biliares, hormonasesteroideas).Existen otros lpidos insaponificables que no estn relacionados estructuralmentecon el isopreno, y son (1) los hidrocarburos y (2) los lpidos pirrlicos.1.- TERPENOSSuelen incluirse en este grupo molculas formadas por condensacin de unaspocas unidades de isoprenos. Qumicamente, la mayora son hidrocarburos, aunquealgunos contienen funciones oxidadas. Muchas de estas molculas son vitaminasliposolubles. Son frecuentes en los aceites esenciales de plantas. En este grupo seincluyen los retinoides (vitamina A), los carotenoides, los tocoferoles (vitamina E), lasnaftoquinonas (vitamina K) y los dolicoles.RETINOIDES (VITAMINA A)Lpidos 13El retinol es un alcohol tetraprenoide, donde se distingue un anillo llamado -ionona y una cadena lateral poliprenoide (Figura 24). Tambin se llama vitamina A, y esindispensable para evitar transtornos como la ceguera nocturna (falta de acomodacinvisual a la oscuridad), la xeroftalmia (queratinizacin del epitelio de la conjuntiva delojo) y la sequedad de los epitelios.El retinal y el cido retinoico son derivados del retinol que adems de poseercierta actividad vitamnica estn implicados en procesos como la visin y el control de latranscripcin gnica.CAROTENOIDESSon derivados octaprenoides que constituyen multitud de pigmentos vegetales,como el -caroteno de la zanahoria o la cantaxantina del tomate. La lutena da su colorcaracterstico amarillo al cuerpo lteo del ovario. En los animales se almacenan en elpanculo adiposo, con lo que la piel queda coloreada. El -caroteno es un precursor delretinal, y por lo tanto tambin se le llama provitamina A (Figura 25).TOCOFEROLES (VITAMINA E)Son una familia de compuestos poliprenoides, cuya estructura consta de unsistema cclico llamado cromano y una cadena poliprenoide saturada. Los distintostocoferoles se caracterizan por los sustituyentes que aparecen en el anillo del cromano.En las ratas, previenen la esterilidad, y por eso se les llama vitamina E. Los tocoferolesson poderosos agentes antioxidantes, y previenen las reacciones de peroxidacin delpidos caracterstica del fenmeno de enranciamiento. El enranciamiento est ligado aprocesos como el envejecimiento o el tristemente famoso sndrome txico provocado poraceite de colza desnaturalizado. Uno de los tocoferoles ms abundantes es el -tocoferol(Figura 26).NAFTOQUINONAS (VITAMINA K)Los compuestos llamados quinonas aparecen con mucha frecuencia comocofactores en reacciones de oxidorreduccin (ubiquinonas en mitocondrias yplastoquinonas en cloroplastos), ya que la reduccin del anillo quinnico es reversible.Las naftoquinonas (vitamina K) tienen accin vitamnica, ya que son imprescindiblesen el proceso de coagulacin sangunea (Figura 27).DOLICOLESSon compuestos poliprenoides no vitamnicos. Se trata de una familia dealcoholes isoprenoides de cadena muy larga (de 80 a 100 tomos de C). Normalmenteaparece en forma del ster fosfrico dolicolfosfato, que interviene en la sntesis de losoligosacridos que aparecen unidos a las glicoprotenas (Figura 28).Lpidos 142.- ESTEROIDESSon compuestos derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno (o esterano), unsistema de cuatro ciclos que se forma a partir del hidrocarburo escualeno (Figura 29). Losdistintos esteroides se distinguen por (1) el grado de saturacin del esterano, (2) laexistencia de cadenas laterales diversas y (3) la existencia de grupos funcionalessustituyentes (hidroxilo, oxo o carbonilo). Se distinguen varios grupos de esteroides: losesteroles, los cidos y sales biliares y las hormonas esteroideas. Para facilitar sunomenclatura, se considera que cada grupo deriva de un hipottico hidrocarburosaturado, con el nmero de tomos de carbono propio de cada serie. La numeracincomn a todos estos anillos es la que se detalla en la molcula de colesterol (Figura 30).ESTEROLESSon los ms abundantes. Estructuralmente se consideran derivados del colestano(de 27 carbonos). Se caracterizan por tener (1) un grupo OH en posicin (por encimadel plano del papel) en el C3, lo que les da cierto carcter anfiptico y (2) una cadenalateral de 8 tomos de carbono en el C17 (Figura 31). Se presentan habitualmente en lamembrana plasmtica de todos los seres vivos (excepto las eubacterias), donde sufuncin es la de regular la fluidez de la bicapa lipdica.El colesterol (Figura 30) est ampliamente distribudo entre los animales, y esun componente habitual de la membrana plasmtica, donde contribuye a regular sufluidez. Con mucha frecuencia aparece esterificado a cidos grasos, y es la forma en quenormalmente se almacena o se transporta por la sangre. El colesterol es el precursormetablico de otros esteroides como los calciferoles, las hormonas esteroideas y loscidos biliares. Una vez sintetizado, el organismo animal es incapaz de romper el sistemade anillos, de modo que es excretado como tal. Por este motivo, al ser poco soluble, elcolesterol tiende a precipitar en el endotelio de los vasos sanguneos, dando lugar a laarterioesclerosis, una de las causas de mortalidad ms frecuentes en los pasesdesarrollados.Los esteroides ms abundantes en las plantas superiores son el sitosterol y elestigmasterol, mientras que en levaduras y otros microorganismos eucariotas seencuentra el ergosterol. (Figura 32).Los calciferoles (vitaminas D) son esteroles implicados en la absorcin decalcio por parte del intestino de los animales superiores (Figura 33). Su deficienciaprovoca el raquitismo, una enfermedad donde est alterado el proceso normal deosificacin. Son muy abundantes en el aceite de hgado de bacalao.ACIDOS Y SALES BILIARESLpidos 15Se consideran como derivados estructurales del colano, de 24 tomos de C, que secaracteriza por tener en el C17 una cadena aliftica ramificada de 5 tomos de carbono(Figura 34). Son muy abundantes en la bilis. Los ms caractersticos son el cido clico(Figura 35), el desoxiclico y el litoclico. Con gran frecuencia aparecen conjugados alos aminocidos glicina y taurina. As, el cido clico formar los cidos tauroclico yglicoclico.Aunque parezca paradjico, las sales biliares no son las sales de los cidosbiliares, sino las sales sdicas o potsicas de los cidos tauroclicos o glicoclicos(Figura 36). Las sales biliares son molculas fuertemente anfipticas que el organismoutiliza como emulsionantes de los lpidos que llegan al intestino, para favorecer sudigestin y absorcin.HORMONAS ESTEROIDEASSon sustancias producidas por las glndulas endocrinas, que se distribuyen por eltorrente sanguneo y ejercen funciones de regulacin metablica en tejidos especficos.Se suelen distinguir 4 familias de hormonas esteroideas.Los estrgenos se consideran derivadas del estrano, de 18 tomos de carbono (noposee cadena aliftica en el C17, y uno de los ciclos es aromtico). Son hormonas propiasde la primera mitad del ciclo sexual femenino. Un estrgeno tpico es el estradiol (Figura37).Los andrgenos se considran derivados del androstano, de 19 tomos decarbono (no posee cadena aliftica en el C17). Son las hormonas sexuales masculinas. Unejemplo es la testosterona (Figura 38).Los gestgenos derivan del pregnano, de 21 tomos de carbono (con una cadenalateral de 2 tomos de carbono en el C17). Son hormonas femeninas implicadas en elciclo menstrual, y que adquieren especial importancia durante el embarazo. Un ejemploes la progesterona (Figura 39).Los corticoides tambin derivan del pregnano, y difieren de los gestgenosporque tienen un hidroxilo en el C21. Son hormonas segregadas por la cortezasuprarrenal. Un ejemplo es el cortisol (Figura 40), una hormona que afecta almetabolismo de los glcidos.3.- HIDROCARBUROSAlgunos hidrocarburos de cadena lineal o ramificada suelen estar presentes envegetales y levaduras, formando mezclas complejas. Su papel fisiolgico no est claro,aunque probablemente sean sustancias de reserva.Lpidos 164.- LIPIDOS PIRROLICOSSe distinguen compuestos mono y dipirrlicos (que apenas se encuentran libresporque son metabolitos intermedios) y compuestos tetrapirrlicos (de cadena abierta ocerrada). El anillo tetrapirrlico fundamental es la porfina (Figura 41), una estructuraplana que posee numerosos dobles enlaces conjugados, que son los responsables de suespectro de absorcin visible.El grupo ms importante de compuestos tetrapirrlicos de cadena cerrada loconstituyen las porfirinas. Las porfirinas son porfinas sustitudas. De entre ellas hay quedestacar la protoporfirina IX, a partir de la cual se origina un compuesto decoordinacin con Fe, que se llama hemo. El hemo (Figura 42) es el grupo prosttico deprotenas como la hemoglobina, mioglobina, catalasas y peroxidasas. La clorofila es unaprotoporfirina IX modificada y conjugada con Mg, y es el pigmento fotosintticoresponsable del color verde de las hojas de las plantas superiores (Figura 43).El anillo porfirnico se elimina en forma de compuestos tetrapirrlicos decadena abierta como los pigmentos biliares (bilirrubina y biliverdina) (Figura 44). Lasficobilinas (ficocianobilina y ficoeritrobilina) son compuestos tetrapirrlicos de cadenaabierta que actan como pigmentos fotosintticos (Figura 45).v