Tema 23 – la base química de la vida: componentes inorgánicos y orgánicos. El agua y las sales minerales. Glúcidos y lípidos: estructura, función u biosíntesis

1. INTRODUCCIÓN

Los seres vivos están formados por una serie de elementos químicos que interaccionan de manera parecida a lo que sucede en Química. Estas inte­rrelaciones se deben a unos factores físico-químicos fundamentales y que constituyen los procesos esenciales que necesita la célula para desenvol­verse.

Existen tres características de la biosfera que han tenido una especial importancia a la hora de considerar la evolución química de las formas vivientes. En primer lugar, tenemos el agua, disolvente universal y base de la vida. En segundo lugar tenemos las especiales propiedades químicas del carbono, que por ejemplo, frente al silicio (elemento también abundan­te) posee la capacidad de formar cadenas y anillos estables (con 5-6 vérti­ces) y la gran estabilidad de su estado más oxidado, el dióxido de carbono, fácilmente soluble en agua y siempre monomérico.

La tercera característica consiste en la selección de un tamaño atómico y de densidad de carga electrónica de los elementos esenciales que forman parte de los organismos. Frente a 90 elementos prácticamente inútiles, se puede afirmar que solamente existen 52 elementos utilizables para la for­mación de seres vivientes.

2. LA BASE QUÍMICA DE LA VIDA: COMPONENTES INORGÁNICOS Y ORGÁNICOS.

La materia está constituida por una serie de elementos y compuestos que se encuentran en la naturaleza a los que llamaremos bioelementos.

– Bioelementos primarios, que aparecen en una proporción me­dia del 96% en la materia viva, y son CHONPS. Adecuados para la vida porque forman entre ellos enlaces cova­lentes muy estables. Facilitan la adaptación de los se­res vivos al campo gravitatorio te­rrestre, ya que son los elementos más ligeros de la naturaleza.

– Bioelementos secundarios, apa­recen en una proporción próxima al 3,3%. Son Ca, Na, K, Mg y Cl, desempe­ñando funciones de vital impor­tancia en fisiología celular.

– Oligoelementos que aparecen en la materia viva en proporción inferior al 0,1 % sien­do también esenciales para la vida: Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, Va, Co, Se, Mo y Sn. Aún participando en canti­dades infinitesimales, no por ello son menos importantes, pues su carencia puede acarrear graves trastornos para los organismos.

La mayor parte de estos elementos se unen entre sí y forman moléculas más complejas, biomo­léculas o principios inmediatos clasificados en función de su origen orgánico o inorgánico:

– Principios inmediatos inorgánicos Agua, sales minerales, elementos metálicos y no metálicos, algunos gases: O_2, CO, N₂ Todos de ori­gen mineral proceden del medio ex­terno.

– Principios inmediatos orgánicos. Compuestos del carbono caracte­rísticos de la materia viva y respon­sables de sus propiedades. En todas las células encontramos cua­tro biomoléculas que forman la base orgánica de la materia viva y que son: Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

3. EL AGUA Y LAS SALES MINERALES.

El agua puede ser considerada como el líquido de la vida. Es la sus­tancia más abundante en los seres vivos, es el disolvente general bio­lógico y representa entre el 70 y 90% del peso de la mayor parte de los organismos. El contenido varía de una especie a otra; también es fun­ción de la edad del individuo y el tipo de tejido. Soporte don­de surgió la vida. Molécula con un extraño comportamiento que la con­vierten en una sustancia diferente a la mayoría de los líquidos, posee unas extraordinarias propiedades físicas y químicas que van a ser responsa­bles de su importancia biológica. Durante la evolución de la vida, los organismos se han adaptado al ambiente acuoso y han desarrolla­do sistemas que les permiten apro­vechar las inusitadas propiedades del agua. La importancia del agua proviene de su estructura

3.1. Estructura del agua.

Dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dos enlaces covalentes. Enlaces determinados por un ángulo entre los enlaces H-O-H aproximadamen­te de 104’5°, además el oxígeno es más electronegativo que el hidró­geno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace.

A temperatura ambiente es líqui­da, característica rara ya que otras moléculas de pa­recido peso molecular son gases. Este com­portamiento se debe a que en la molécula aparece un polo negativo, donde está el oxígeno, debido a la mayor den­sidad electrónica, y dos polos posi­tivos, donde están los dos hidróge­nos, debido a la menor densidad elec­trónica. Las moléculas de agua son dipolos. Entre los dipolos del agua se es­tablecen fuerzas de atracción llama­dos puentes de hidrógeno, formán­dose grupos de 3-9 moléculas. Con ello se consiguen pesos molecula­res elevados y el agua se comporta como un líquido. Estas agrupacio­nes, le confieren al agua sus pro­piedades de fluido.

Los enlaces por puentes de hidró­geno son más débiles que los enlaces cova­lentes, el hecho de que alrededor de cada molécula de agua se dis­pongan otras moléculas unidas por puentes de hidrógeno, permite que se forme en el seno del agua una estructura ordenada de tipo reticu­lar, responsable en gran parte del comportamiento anómalo y de sus propiedades físicas y químicas

3.2. propiedades del agua.

o acción disolvente. El agua se considera el disolven­te universal al ser el líquido que más sustancias disuelve. se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias que pueden presentar gru­pos polares o con carga iónica, lo que da lugar a disoluciones molecula­res. También las moléculas de agua pueden disolver a sustancias sali­nas que se disocian formando diso­luciones iónicas. La capacidad disolvente es la res­ponsable de dos funciones importan­tes para los seres vivos: es el me­dio en que transcurren la mayoría de las reacciones del metabolismo, y el aporte de nutrientes y la elimi­nación de desechos se realizan a través de sistemas de transporte acuosos.

o fuerza de cohesión. Los puentes de hidrógeno mantie­nen las moléculas de agua fuerte­mente unidas, formando una estruc­tura compacta que la convierte en un líquido casi incomprensible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como un es­queleto hidrostático, como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces de agujerear la roca me­diante la presión generada por sus líquidos internos. Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos.

o fuerza de adhesión. Esta fuerza está también en rela­ción con los puentes de hidrógeno que se establecen entre las molécu­las de agua y otras moléculas pola­res y es responsable, junto con la cohesión del llamado fenómeno de la capilaridad. A este fenómeno se debe en parte la as­censión de la savia bruta desde las raíces hasta las hojas, a través de los vasos leñosos. Favorece la circulación y turgencia

o calor específico. El agua presenta un alto valor de calor específico, puede absorber grandes cantidades de «calor» que utiliza para romper los puentes de hidrógeno por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto per­mite que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura manteniéndose la tem­peratura constante. Se relaciona con la función de amortiguador térmico

o calor de vaporización. También presenta un alto punto de vaporización. Para evaporar el agua, primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de la suficiente energía cinética para pasar de la fase líqui­da a la gaseosa. Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una tem­peratura de 20°C.

3.3. Ionización del agua.

El agua pura tiene la capacidad de disociarse en iones, por lo que en realidad se puede considerar una mezcla de agua molecular (H₂O), pro­tones hidratados (H⁺) e iones hi­droxilo (OH^–). En realidad esta disociación es muy débil en el agua pura, y así el pro­ducto iónico del agua a 25°C es: Kw = [H+] [OH] = 1,0×10^-14.

Este producto iónico es constan­te. Como en el agua pura la con­centración de protones y de hidroxi­los es la misma, significa que ésta es de 1 x 10^-7 Para simplificar los cálculos Sorensen ideó expresar di­chas concentraciones utilizando lo­garitmos, y así definió el pH como el logaritmo cambiado de signo de la concentración de protones presen­tes en el medio. Según esto:

En general hay que decir que la vida se desarrolla a valores de pH próximos a la neutralidad.

Los organismos han desarrollado sistemas para que la variación del pH no les afecte ya que son poco tolerables, entre ellos están los tampones o buffer. El tampón bicarbonato es común en los líquidos intercelulares, man­tiene el pH en valores próximos a 7,4, gracias al equilibrio entre el ión bicarbonato y el ácido carbónico, que a su vez se disocia en dióxido de carbono y agua:

Si aumenta la concentración de protones en el medio por cualquier proceso químico, el equilibrio se des­plaza a la derecha y se elimina al exterior el exceso de CO₂ produci­do. Si por el contrario disminuye la concentración de protones del me­dio, el equilibrio se desplaza a la izquierda, para lo cual se toma CO₂ del medio exterior.

HCO₃^–+H⁺àH₂CO₃àCO₂+H₂O

3.3.Osmosis y fenómenos osmóticos

Osmosis y presión osmótica.: consideramos dos disoluciones de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable que deja pasar el solvente pero no el soluto. El agua pasará de la solución menos concentrada hasta la más concentrada hasta igualar concentraciones, es así como funciona la membrana plasmática. Y se entiende por presión osmó­tica la presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a tra­vés de la membrana semipermeable. Disoluciones isotónicas son aque­llas en las cuales las concentracio­nes de los fluidos extracelulares e intracelulares son iguales. Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos se hacen hipertónicos respecto a la célula, y ésta pierde agua, se deshidrata y mueren (plasmólisis). Y sí por el contrario los medios extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a la célula, el agua tiende a entrar y las células se hinchan, se vuelven turgentes (tur­gescencia), llegando incluso a es­tallar.

– Diálisis: en este caso pueden atra­vesar la membrana además del di­solvente, moléculas de bajo peso molecular y éstas pasan atravesan­do la membrana desde la solución más concentrada a la más diluida. Es el fundamento de la hemodiálisis que intenta sustituir la filtración renal deteriorada.

– Difusión: sería el fenómeno por el cual las moléculas disueltas tienden a distribuirse uniformemente en el seno del agua. Puede ocurrir tam­bién a través de una membrana sí es lo suficientemente permeable.

3.5. Sales minerales.

Además del agua existen otras bio­moléculas inorgánicas como las sa­les minerales. En función de su solubilidad en agua se distinguen dos tipos:

o sales insolubles en agua. Su función es de tipo plástico, for­mando estructuras de protección y sostén, como por ejemplo: esqueleto interno de vertebra­dos, caparazones de carbonato cálci­co de crustáceos y moluscos, endurecimiento de células vege­tales, la pared de celulosa de los vegetales, o como forma de producto residual del me­tabolismo. El carbonato de calcio, partículas de magnetita que, al parecer, pueden utilizar algunos animales con fun­ción de brújula para orientarse en sus desplazamientos.

• sales solubles en agua. Se encuentran disociadas en sus iones (cationes y aniones) que son los responsables de su actividad bio­lógica. Desempeñan las siguientes funciones:

o Funciones catalíticas. Algunos io­nes, como el Cu⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, Zn⁺, actúan como cofactores enzimáticos siendo necesarios para el de­sarrollo de la actividad catalítica de ciertas enzimas.

o Funciones osmóticas. Intervienen en la distribución del agua intra y extra celulares. Los iones sodio, potasio, cloro y calcio participan en la genera­ción de gradientes electroquími­cos, que son imprescindibles en el potencial de membrana y del potencial de acción en los proce­sos de la sinapsis neuronal, trans­misión del impulso nervioso y con­tracción muscular.

o Función tamponadora. Se lleva a cabo por los sistemas carbonato­bicarbonato, y también por el monofosfato-bifosfato.

o El ión ferroso-férrico forma parte del grupo hemo de la hemoglobi­na y mioglobina, proteínas encar­gadas del transporte de oxígeno.

o El ion Mg²+ forma parte de las clo­rofilas y participa en los proce­sos de la fotosíntesis.

o El Ca²⁺, interviene en la contrac­ción muscular y en los procesos relacionados con la coagulación de la sangre.

4. GLÚCIDOS Y LÍPIDOS: ESTRUCTURA FUNCIÓN Y BIOSÍNTESIS

4.1 glúcidos.

In­tegran la mayor parte de la materia orgánica de la Biosfera. Son de origen vegetal, producidos en las plantas verdes por medio de un proceso denominado fotosíntesis. Los animales, por el contrario, de­gradan los azúcares que ingieren en los alimentos, y los convierten en CO₂ y H₂O, para lo cual utilizan oxígeno atmosférico. De la degradación obtienen energía. También pueden convertir ciertos azúcares en gluco­sa para utilizarla como fuente de ener­gía o almacenarla como glucógeno.

Los glúcidos y sus derivados se encuentran en casi todas las partes de los organismos vivos, desempe­ñando papeles tanto estructurales como funcionales que pueden ser resumidos en:

• almacenamiento y fuente de ener­gía química de los seres vivos.

• Aportan átomos de carbono para la síntesis de otros constituyen­tes no glucídicos.

• Son parte integrante de muchas moléculas requeridas en los pro­cesos metabólicos.

• Son los principales elementos es­tructurales de las paredes celu­lares de las plantas y microorga­nismos así como de los ácidos nu­cleicos

Sus moléculas están constituidas por carbono, hidrógeno y oxígeno, existiendo tan amplio rango de com­puestos que sus pesos moleculares pueden oscilar desde algunos con valores alrededor de 100 hasta otros con pesos moleculares de varios mi­llones. La antigua denominación de hidratos de C se basaba en la relación 2:1 de H y C, actualmente se denominan glúcidos, ya que existen sustancias que no cumplen esta relación y la denominación HC está anticuada.

• Nomenclatura y clasificación.

Los glúcidos son com­puestos polihidroxilados que contie­nen un grupo carbonilo. Los más sencillos son la DHA y el GA

oligosacári­do de 2 a 10. Polisacáridos mayores de 10 monosacáridos

o monosacáridos.

Los más sencillos. Pueden ser aldosas si contienen aldehído o cetosas si contienen cetona Todos los monosacáridos senci­llos son blancos, cristalinos muy so­lubles en agua y poseen sabor dul­ce.

• Nomenclatura:

Se nombran añadiendo la terminación «osa» al número de car­bonos. El número de átomos de car­bono en un monosacárido varía de tres a siete y se designan como trio­sas (3), tetrosas (4), pentosas (5), hexo­sas, (6) y heptosas (7). Las triosas y treosas son abundan­tes en el interior de la célula, ya que son metabolitos intermediarios de la degradación de la glucosa. Las pentosas, son glúcidos de 5 carbonos y entre ellos se encuen­tran: ribosa y desoxirribosa, que for­man parte de los ácidos nucleicos y la ribulosa que desempeña un im­portante papel en la fotosíntesis, de­bido a que a ella se fija el CO₂ at­mosférico y de esta manera se in­corpora el carbono al ciclo de la ma­teria viva. Las hexosas, son glúcidos con 6 átomos de carbono, entre ellas tie­nen interés en biología, la glucosa y galactosa entre las aldohexosas y la fructosa entre las cetohexosas.

• Configuración de los monosacá­ridos.

Todos los monosacáridos, a excepción de la DHA, presentan al menos un C asimétrico, posee las cuatro valencias saturadas con 4 radicales diferentes. Por lo tanto, vamos a encontrar en ellos esteroisómeros. Para nombrarlos tendremos en cuenta el C asimétrico más alejado del átomo de C carbonílico y les llamaremos D y L, según el grupo OH se encuentre hacia la derecha o hacia la izquierda, respectivamente. El C de número inferior será el más cercano al carbonílico o este mismo. Los esteroisómeros que son la imagen especular uno del otro se les llama enantiomorfos. En la naturaleza se encuentran L-azúcares, pero no son tan abundantes como los D-azúcares.

Cuando los monosacáridos poseen más de un C asimétrico, y se encuentran en disolución, desvían la luz polarizada. Si se desvía hacia la derecha, decimos que las moléculas son dextrógiras (+) y si desvían del plano la luz polarizada hacia la izquierda son levógiras (-) este tipo de isomería da lugar a los isómeros ópticos.

Dos azúcares que difieren únicamente en la configuración de un átomo de C específico son epímeros uno del otro.

• Estructura cíclica de los azúca­res.

En disolución acuosa, los mono­sacáridos se cierran formando unos anillos de 5 ó 6 lados, furanos y pi­ranos, respectivamente. El grupo car­bonilo del C, queda próximo al C₅ y entre ellos reaccionan sus radicales en una reacción intramolecular en­tre un grupo aldehído (el del C,) y un grupo alcohol (el del C₅), formándose un hemiacetal. Ambos carbo­nos quedarán unidos mediante un átomo de oxígeno. El C, se denomi­na carbono anomérico y posee un grupo -OH llamado hemiacetálico y según la posición de este grupo, se originan dos anómeros alfa (en po­sición trans) y beta (en posición cis). El estudio de la ciclación fue rea­lizado por Haworth y se conoce con el nombre de proyección de Hawor­th.

o Disacáridos.

Los disacáridos están formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glicosídico, de entre todos los oligosacáridos, son los más abundantes en la naturale­za.

El enlace se establece entre el -OH hemiacetálico de un monosacárido con otro -OH, hemiacetálico o no, de otro monosacárido, ambas sustancias quedarán unidas mediante un enlace O-glicosídico. Como consecuencia de la unión se forman un disacárido y una molécula de agua. C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ → C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O

El -OH o los -OHs que intervienen en la unión pueden encontrarse bien en forma α o ß, lo que dará lugar a sustancias diferentes.

Los disacáridos son sustancias de propiedades similares a las de los monosacáridos. Ahora bien, si los -OH hemiacetálicos de ambos monosacáridos intervienen en el enlace glicosídico, enlace dicarbonílico, el disacárido no será reductor pues no tiene ningún OH hemiacetálico libre y es este OH el que les da las propiedades reductoras. Por el contrario si el enlace se establece entre un –OH hemiacetálico y otro no hemiacetálico, enlace monocarbonílico si tendrá poder reductor al tener un –OH hemiacetálico libre. Los disacáridos por hidrólisis se descomponen en los monosacáridos que los forman.

Los oligosacáridos se encuentran, junto a lípidos y proteínas, en la membrana plasmática donde actúan como receptores de muchas sustancias y como moléculas que sirven para que las células se reconozcan entre sí.

· Nomenclatura:

El nombre del primer monosacárido terminado en –osil, (α-D- Glucopiranosil) a continuación el enlace (1-2 ó 1-3,…) y el nombre del segundo monosacárido terminado en –osa, si el enlace es monocarbonílico, o en –ósido si es dicarbonílico. α-D- Glucopiranosil (1-2) ß-D Fructofuranósido, α -D Glucopiranosil (1-4) α-D Glucopiranosa. La hidrólisis de los oligosacáridos proporciona los correspondientes monosacáridos

· Disacáridos de interés biológico

Sacarosa: Formada por α-D-glucosa y  ß-D-fructosa (enlace 1α→2ß), ambas unidas por sus OH hemiacetálicos y por lo tanto no reductor. Es el azúcar de mesa. Se encuentra en la caña de azúcar y en la remolacha.

Maltosa: Formada por dos α D-glucosas unidas por un enlace 1α → 4. Reductor. Se obtiene por hidrólisis del almidón y del glucógeno. Aparece en la germinación de la cebada empleada en la fabricación de la cerveza. Tostada se emplea como sucedáneo del café (malta).

Lactosa: Formada por ß-D-galactosa y  α-D-glucosa, unidas 1ß → 4 . Reductor. Se encuentra en la leche de los mamíferos.

Celobiosa: Formada por dos β-D-glucosas unidas por un enlace 1ß→4. Reductor. Se obtiene por hidrólisis de la celulosa.

Isomaltosa: Formada por dos α-D-glucosas unidas por un enlace (1α→ 6). Se obtiene por hidrólisis de la amilopectina y el glucógeno.

o polisacáridos.

Estas sustancias se encuentran ampliamente difundidas en la natu­raleza y con una gran diversidad en las plantas. Algunos de ellos son de pequeño peso pero la mayoría y sobre todo los más importantes contienen varios cientos e incluso miles de uni­dades de monosacáridos

Están formados por unidades de monosacáridos unidas por enlace O­ glucosídico, similar al visto en disa­cáridos, con pérdida de una molé­cula de agua por cada enlace.

Pueden desempeñar distintas fun­ciones, de sostén (por ejemplo la celulosa) que como ma­terial de reserva de semillas y tu­bérculos (almidón). En los animales, la función de los polisacáridos como elementos de sostén es muy rara, y sólo aparecen algunos casos así por ejemplo, la quitina de insectos y crus­táceos. Como sustancia de reserva, se almacena principalmente en for­ma de glucógeno.

Desde un punto de vista químico difieren en la naturaleza de su es­tructura, en la longitud de sus cade­nas y en el grado de ramificación de los mismos. Cuando forman par­te de estructuras aún más comple­jas unidos a otros tipos de molécu­las como lípidos y proteínas (gluco­lípidos y glucoproteínas respectiva­mente) se denominan polisacáridos conjugados.

· Polisacáridos de reserva:

No son solubles en agua

a) Almidón. Es la principal molécula de reserva de las plantas. Se encuen­tra en toda la planta pero es espe­cialmente abundante en semillas y otros órganos como tallos (tubércu­los) y raíces. Desde un punto de vista químico está constituido por dos ti­pos de polisacáridos:

Amilosa: Formada por largas ca­denas no ramificadas de glucosa uni­das por enlace α(1-4), aparece enrollada en forma de tor­nillo

Amilopectina: Formada también por unidades de glucosas unidas median­te enlaces α(1-4), con ramificacio­nes en posición α(1-6). La longitud media es de 24 a 30 unidades de glucosa, según las especies. El peso molecular de la amilopectina puede llegar a 100 millones.

Existen otros como la inulina o el agar agar de las plantas

c) Glucógeno, el princi­pal polisacárido de reserva de las células animales. Abunda en el hí­gado, en el músculo y en otros mu­chos tejidos. simi­lar a la amilopectina más ra­mificado cada 12 a 18 unidades de glucosa, originando una molécula mucho más compacta que la amilo­pectina.

· Polisacáridos estructurales:

Sirven como elementos estructu­rales en las paredes y membranas celulares, y se encuentran también en los espacios intercelulares, con­firiendo elasticidad o rigidez a los tejidos vegetales y animales.

a) Celulosa. Es el polisacárido más extendido en el reino vegetal. Siempre va aso­ciado a otros materiales de sostén como la lignina. Industrialmente se suele obtener de la madera

glucosa unidas por enla­ce β(1-4), plegada, dando lu­gar a un conjunto de haces de ca­denas paralelas y antiparalelas den­samente empaquetadas y cementa­das entre sí con lignina intermedia

b) Quitina. Es una sustancia de sostén simi­lar a la celulosa. Se trata de una molécula lineal con unión β(1-4) de sus distintas unidades. Constituida por N-acetilglucosamina, la quitina se encuentra en los hongos y sobre todo en el caparazón de los crustá­ceos y en el exoesqueleto de los ar­trópodos. La unidad estructural que se repite en la quitina se llama qui­tobiosa. La quitina puede ser hidro­lizada por unos enzimas llamados quitinasas que se encuentran en el jugo gástrico de los caracoles y al­gunas bacterias.

o Biosíntesis de glúcidos

Solo los autótrofos por metabolismo anabólico pueden formar glúcidos por medio de procesos como la fotosíntesis o la quimiosíntesis. También se pueden obtener por medio de la ruta de las pentosas fosfato o por rotura. La glucogénesis que obtiene glucosa a partir de pirúvico, no es un proceso contrario a la glucolisis puesto que solo coinciden 6 enzimas de 9. Por gluconeogénesis no solo se sintetiza la glucosa a partir del pirúvico, sino también de cualquier metabolito que pueda originar pirúvico, como pueden ser algunos intermediarios del ciclo de Krebs o las cadenas carbonadas de ciertos aminoácidos. Ruita que solo se activa en ausencia de dieta rica en HC. Cuando las células poseen exceso de glucosa, tienden a almacenarla en forma de polisacáridos. De esta manera, las células animales para tal fina realizan la gluconeogénesis en las células del hígado y del músculo.

4.2 Lípidos.

Biomoléculas or­gánicas que son insolubles en agua pero son solubles en disolventes or­gánicos no polares, tales como ace­tona, éter, benceno, cloroformo, etc. Desempeñan diversas e importan­tes funciones biológicas como:

– Componentes estructurales de las membranas celulares.

– Depósito de reserva energética celular y combustible metabólico

– Actúan como transportadores de dicho combustible

– Forman parte de una cubierta pro­tectora sobre la superficie de mu­chos organismos, tales como las bacterias, las hojas de vegetales, la piel de los animales y el exoes­queleto de insectos.

– Son componentes de la superfi­cie celular implicados en el reco­nocimiento específico relaciona­do con el sistema inmunológico.

– Algunas hormonas, vitaminas y sus precursores son sustancias de naturaleza lipídica.

– clasificación de los lípidos: basándonos en sus estructuras químicas.

· Lípidos complejos.

Caracterizados porque contienen ácidos grasos como componente de sus moléculas. También se llaman lípidos saponificables debido a su propiedad de formar jabones.

Ácidos grasos.

Los ácidos grasos realmente son lípidos aunque en ocasiones se han considerado derivados lipídicos por formar parte de moléculas de lípi­dos complejos.

Insaturados como oleico de 18 C CH₃(CH₂),CH=CH(CH₂),.COOH o Araquidónico CH₃(CH₂)₄CH-CHCH₂CH =CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₃COOH de 20 C

En estado libre su presencia es escasa. Todos ellos tienen en común una cadena hidrocarbonada larga con un cuerpo carboxilo terminal. Los ácidos grasos que se encuen­tran en la naturaleza tienen gene­ralmente un número par de átomos de carbono, que puede ser desde 4 hasta 30, aunque los más abundan­tes son los de longitudes compren­didas entre 14 a 22 átomos de car­bono predominando los de 16 y 18. Sus largas cadenas lineales pue­den ser saturadas o bien presentar insaturaciones, sobre todo entre los carbonos 9 y 10. Hay algunos lípidos que son esenciales para la dieta y el cuerpo no los puede sintetizar con lo cual deben ser ingeridos. Li­noleico y li­nolenico

Acilglicéridos.

Son ésteres de ácidos grasos y del glicerol. Cuando sólo está este­rificado uno de los hidroxilos de la glicerina se trata de monoacilglicé­ridos, si son dos, diacilglicéridos y si son los tres triacilglicéridos ó tri­glicéridos. De todos ellos los más importantes en la naturaleza son es­tos últimos. Constituyen la familia más abundante de lípidos y forman parte de los lípidos de reserva tanto en animales como en vegetales. Los triglicéridos con una elevada proporción de ácidos grasos satura­dos son sólidos a temperatura am­biente y se denominan grasas. Los triglicéridos ricos en ácidos grasos insaturados son líquidos y se cono­cen como aceites. Generalmente las grasas son de origen animal y los aceites de origen vegetal.

Fosfoglicéridos ó fosfolípidos.

Los fosfoglicéridos ó fosfolípidos contienen en su estructura a la gli­cerina esterificada en uno de sus hi­droxilos por el ácido fosfórico y los otros grupos hidroxilos están esteri­ficados por ácidos grasos. Son los principales elementos de las membranas celulares tanto ve­getales como animales, siendo el tejido nervioso especialmente rico en estos compuestos cuyo compo­nente básico es el ácido fosfatídi­co. Entre los fosfolípidos se encuentran el fosfatídico, lecitinas, cefalinas, cardiolipinas y plasmalógenos.

Esfingolípidos.

Lípidos complejos formados esen­cialmente por un aminoalcohol de 18 átomos de carbono denominado esfingosina, en el caso de animales ó fitoesfingosina en el caso de plan­tas superiores y levaduras. Los esfingolípidos más abundan­tes en los tejidos nervioso y cere­bral de los mamíferos son las esfingomielinas, que se encuentran en las vainas de mielina de los nervios cerebrósidos.

Ceras.

Son ésteres en los que tanto en ácido como en alcohol son grasos, y en ambos casos con un elevado número de átomos de carbono.

Tienen una contextura plástica (flexible), insoluble en agua, blanda y moldeable cuando se calientan y que se endurece cuando se enfría. Desde un punto de vista químico son inactivas, por lo que confieren pro­tección, tanto en el reino vegetal como el animal. En vegetales regulan la transpiración y en animales se encuentran en piel, plumas, pelos…

· lípidos simples.

Terpenos

Están constituidos por la unión de muchas unidades de una molécula de cinco átomos de carbono deno­minada isopreno. Estas sustancias son especialmente abundantes en los vegetales y muchas de ellas poseen olores y sabores característicos, geraniol (en geranio), mentol (de la menta).

Otros terpenos incluyen a los ca­rotenoides, ampliamente extendidos en animales y sobre todo en vege­tales, son los responsables de muchos de los colores que se observan en flores y frutos como el licopeno del tomate, y carotenos de la zanahoria

Entre los terpenos más importan­tes están la vitamina A imprescindible en el crecimiento y en el proceso bio­químico de la visión, vitamina E, que actúa como antioxidante de los áci­dos grasos y los lípidos y la vitami­na K, implicada en los procesos de coagulación sanguínea… el caucho es importante para la industria

Esteroides

Derivados del hidrocarburo tetra­cíclico ciclopentanoperhidrofenantre­no. Uno de los más importantes en los tejidos animales es el coleste­rol, que a su vez es precursor de otros esteroides como los ácidos bi­liares, hormonas sexuales, hormonas suprarrenales y de la vitamina D. En los vegetales superiores las células contienen otros tipos de esteroides conocidos como fitosteroles.

Prostaglandinas

Son lípidos cuya molécula básica es el prostanoato, constituido por 20 C que forman un anillo ciclopentano y dos cadenas alifáticas. Se aislaron la primera vez en la próstata pero se encuentran en todos los tejidos como hormonas. Algunas son vasodilatadores arteriales, activadores de la contracción del útero, unión de plaquetas en sangre, favorecen la secreción de mucus protector, de las paredes del estómago e intestinos. Todas las prostaglandinas son derivados del acido Araquidónico.

Biosíntesis de lípidos: los seres vivos heterótrofos obtienen los ácidos grasos por hidrólisis de los lípidos saponificables. La posterior transformación de unos ácidos grasos en otros se lleva a cabo en el REL. Sin embargo, algunos ácidos grasos poli insaturados, como el Araquidónico y el linoleico, no son capaces de sintetizarlos los mamíferos y deben incorporarlos a la dieta, de ahí que se les denominen ácidos grasos esenciales. También pueden sintetizarse ácidos grasos a partir de acetil-CoA que se origina en las mitocondrias a partir de la descarboxilación del ácido pirúvico y la degradación de los ácidos grasas y algunos aminoácidos. El acetil-CoA atraviesa la membrana de la mitocondria y se acumula en el citosol, a partir de estas moléculas ocurren sucesivas condensaciones de moléculas de dos átomos de C hasta formar una molécula de ácido graso. Para la síntesis de triglicéridos se necesitan ácidos grasos y glicerina. Esta última debe estar previamente fosfatada formando glicerol 3 P, que se obtiene fundamentalmente a partir de la DHA-P de la glucólisis, o bien a partir de la glicerina procedente de la degradación de las grasas digeridas. Los esfingolípidos son sintetizados a partir de la ceramida que se forma por la acilación de la esfingosina y la posterior unión a un resto glucídico con la ayuda de azúcares activados como la UD-glucosa. El acido acético en forma de acetil CoA es también el precursor de la síntesis de esteroides y terpenos.

5. BIBLIOGRAFÍA

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