Lípidos: Tipos, Funciones y Bioelementos Esenciales

Los lípidos, comúnmente conocidos como grasas, son insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos como cloroformo, éter, benceno y acetona. Se caracterizan por su alta viscosidad y baja densidad. Están formados principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno (C1H1O), con una menor proporción de oxígeno en comparación con los glúcidos. Químicamente, son derivados de los ácidos grasos y los isoprenos.

Tipos de Lípidos

Lípidos Saponificables

• Ácidos grasos
• Triacilglicéridos
• Ceras
• Lípidos de membrana o anfipáticos (glicerolípidos y esfingolípidos)

Lípidos Insaponificables

• Esteroides (Colesterol)
• Terpenos

Ácidos Grasos

Los ácidos grasos son cadenas de longitud media o larga, típicamente con 16 átomos de carbono, que contienen un grupo carboxilo. Pueden ser saturados o insaturados.

• Insaturados: Contienen dobles o triples enlaces, o varios enlaces (poliinsaturados), que producen ángulos en la cadena. Estos ácidos grasos son importantes para la formación de moléculas aromáticas. El aceite de oliva (ácido oleico, 18C) es un ejemplo. Las dioxinas, sustancias que se oxidan a altas temperaturas, pueden ser cancerígenas. Los ácidos grasos insaturados tienen un efecto protector en las paredes arteriales.
• Saturados: Tienden a aglutinarse en las paredes arteriales, tanto por dentro como por fuera, lo que puede generar placas alrededor de las arterias.

Existen tres ácidos grasos que los mamíferos no pueden sintetizar, pero los peces sí: linoleico, linolénico y araquidónico. Estos son los ácidos grasos esenciales, también conocidos como vitamina F, aunque no son vitaminas en sí. Se encuentran en semillas vegetales y son poliinsaturados.

La emulsión es una mezcla de un lípido con agua. La luz, al atravesar la emulsión, se dispersa y produce luz blanca debido a las gotas presentes. Una sustancia anfipática tiene un doble comportamiento. La reacción de un ácido con una base produce una sal y agua (H2O). Las sustancias con nitrógeno son básicas, pero la reacción química no es electrostática. Un enlace tipo éster surge en el proceso de esterificación.

Acilglicéridos

La función básica de las grasas es almacenar energía, proporcionando el triple de energía que la misma cantidad de hidratos de carbono. También actúan como aislantes térmicos, manteniendo el calor dentro del cuerpo e impidiendo que el frío entre. Además, son aislantes mecánicos, protegiendo contra golpes al deformarse la grasa. El tejido adiposo es especializado en almacenar grasas. Los mamíferos detectan fácilmente las grasas y los monosacáridos a través del gusto.

Ceras

Las ceras son utilizadas por muchos invertebrados pequeños para almacenar energía. En los vertebrados, las ceras se utilizan como estructuras para impermeabilidad. Las frutas y plantas están recubiertas de cera. Los animales producen cera en el oído, llamada cerumen, que atrapa objetos extraños y los expulsa. Las ovejas tienen cera en el pelo, llamada lanolina, que debe ser removida del algodón.

Fosfolípidos

Los fosfolípidos pueden ser saturados o insaturados. El ácido fosfatídico y sus derivados, como la fosfatidilcolina (lecitina), se encuentran en las membranas internas de la mitocondria. La vaina de mielina aísla las células nerviosas. La fosfatidiletanolamina (cefalina) se encuentra en las membranas de las neuronas en el sistema nervioso central. La fosfatidilserina se encuentra en los glóbulos rojos. Estos lípidos también forman micelas, creando espacios cerrados aislados del medio externo.

Esfingolípidos

Los esfingolípidos son saponificables y contienen esfingosina en lugar de glicerol. Se encuentran en la membrana plasmática de las células nerviosas, donde son más abundantes. Hay tres tipos: esfingomielinas (forman la mielina), gangliósidos y cerebrósidos.

Lípidos Insaponificables

Estos lípidos no contienen ácidos grasos y se dividen en tres tipos:

Terpenos

Son sustancias lipídicas abundantes derivadas del isopreno. Varían en longitud de cadena. Los más ligeros son gaseosos y constituyen los aceites esenciales producidos por muchos vegetales para atraer o eliminar insectos y bacterias. Ejemplos incluyen la vitamina K, la vitamina A y el escualeno (precursor del colesterol). Los corticosteroides, xantofilas y carotenos (con dobles enlaces) son también terpenos. Los carotenos, presentes en tejidos vegetales, intervienen en la fotosíntesis y atraen animales a los pétalos. Un politerpeno es el caucho, extraído del látex de un árbol.

Esteroides

Son moléculas complejas derivadas del esterano. El colesterol animal es un derivado, al igual que el ergosterol vegetal y el estigmasterol de los hongos. El colesterol da estabilidad a la membrana plasmática y se transporta por la sangre hasta las células. La vitamina D se deriva del colesterol y se forma en las células subcutáneas con la luz solar. Se utiliza como antiinflamatorio. Las hormonas sexuales se generan en la corteza de las glándulas suprarrenales y en las gónadas (estrógenos en los ovarios y progesterona en los testículos).

Eicosanoides

Las prostaglandinas intervienen en procesos de inflamación, transporte de agua y son vasodilatadores. Protegen el tracto intestinal mediante la producción de moco y aportan energía.

Bioelementos

La vida se basa en reacciones químicas que producen materia compleja a partir de materia simple. La materia compleja se caracteriza por su orden, mientras que su entorno es desordenado. Todos los sistemas biológicos tienen un mayor orden interno. Los elementos químicos fundamentales que explican la estructura de la materia se llaman bioelementos, y hay 114, desde el hidrógeno hasta el ureno.

Tipos de Bioelementos

• Mayoritarios:
  • Primarios: Forman la mayor parte de los organismos (90%) y son C, H, O, N, S, P.
  • Secundarios: Presentes en pequeñas cantidades pero indispensables (10%), como K, Na, Mg, Cl.
• Oligoelementos: Presentes en menos del 1% y no están en todos los seres vivos. Ejemplos son el hierro, el cobre y el zinc, que tienen funciones específicas en proteínas y enzimas.

Los bioelementos se unen entre sí formando biomoléculas mediante varios enlaces:

• Enlace Químico: Como en la glucosa.
• Enlace Iónico: Como en la sal. Es un enlace electromagnético y siempre forma sólidos, como un cristal de gran tamaño. El agua destilada no lleva carga, pero las disoluciones sí.
• Enlace Metálico: Presente solo en un elemento químico. El sodio y el magnesio son metales, pero no se encuentran en forma metálica en los seres vivos. Es una mezcla de núcleos muy juntos, lo que les da peso y capacidad para transmitir color y electricidad. No es útil para la materia viva.
• Enlace Electrostático: Como el enlace de hidrógeno. El agua es un líquido con propiedades únicas. Toda la vida se lleva a cabo en el agua. Para que la materia sea viva, debe ser muy reactiva y poco estable.

Características de Algunos Bioelementos Clave

• Carbono: Tiene la capacidad de enlazarse con cuatro átomos. Su última capa es estable (8 electrones). Se une fundamentalmente a otro carbono, formando cadenas largas con estructura tetraédrica, dando lugar a formas espaciales. La forma de la molécula es más importante que la molécula en sí. Un enlace es saturado cuando el carbono tiene los cuatro enlaces completos, e insaturado cuando no los tiene.
• Hidrógeno: Puede formar enlaces covalentes o iónicos. El hidrógeno protonizado (H+) desestabiliza la carga de los demás.
• Oxígeno: Es un átomo notable de gran volumen que capta electrones. Cuando el hidrógeno suelta los electrones, este proceso se llama electronegatividad. Los electrones del H pasan más tiempo en el O que en el H. Para establecer enlaces entre moléculas, se forma un enlace tipo éster, y la carga es neutra.
• Azufre: Comparte dos electrones, y cuando se une a otro azufre, el enlace es muy resistente y aguanta las tensiones y el calor. Se le llama enlace disulfuro.
• Nitrógeno: Actúa con valencia 3 y el enlace es muy fuerte entre dos aminoácidos, llamado enlace peptídico. Se une a 3H fácilmente. No tiene tantos electrones negativos, pero hay una pequeña atracción electrostática hacia fuera de la molécula, atrayendo otro hidrógeno que tiende a compartir su electrón a toda la molécula, quedando con carga positiva (NH4+). Es el gas más abundante en la atmósfera. Ningún animal puede incorporar nitrógeno directamente de la atmósfera, solo algunas bacterias que lo transforman en nitrógeno orgánico y lo reutilizan. Es difícil reducir el hidrógeno, y los vegetales tienen estas bacterias nitrificantes.
• Fósforo: Puede formar varios enlaces, actúa con valencia 5 y tiende a unirse a un grupo OH y a un O. Un ácido cargado negativamente puede soltar tres hidrógenos. Es más difícil de conseguir que el nitrógeno. El silicato está presente, pero no es accesible, por lo que se está reciclando continuamente. Es un factor limitante y está presente en el abono.