Biomoléculas (III).

Después de la última entrada sobre los glúcidos, hoy toca escribir sobre los lípidos. Aunque para la población general los lípidos son conocidos vulgarmente como grasas, este grupo abarca más tipos de moléculas que las que componen exclusivamente esa categoría vernácula y que son los ácidos grasos y triglicéridos. De hecho, los lípidos forman, normalmente, el 50% de la masa seca de cualquier célula y, por extensión, de cualquier ser vivo. Y no estoy hablando de las células de hombres blancos occidentales, cebados por nuestro estilo de vida facil, no, las de cualquier célula. Los lípidos son un componente estructural clave en los seres vivos y sin ellos la vida no existiría, por lo menos no tal como la conocemos, porque tienen una serie de características clave para comprender la aparición celular, como veremos en una entrega próxima, cuando termine la clasificación de las biomoléculas. Además, también existen lípidos con funciones fisiológicas muy importantes.

Los lípidos se agrupan en las siguientes categorías:
-Ácidos Grasos.
-Acilglicéridos.
-Derivados de Ácidos Grasos (sobre todo del ácido Araquidónico).
-Derivados del Isopreno (Isoprenoides).
-Fosfolípidos.
-Esfingolípidos.
-Ceras.
-Estéridos.

Ácidos Grasos.

Los ácidos grasos son, basicamente, una larga cadena hidrocarbonada con un grupo carboxilo (ácido orgánico) en un extremo. La cadena varía en longitud, normalmente tienen entre 12 y 24 átomos de carbono, y en ocasiones la cadena incluye dobles enlaces entre los átomos de carbono, denominados, en lípidos, insaturaciones, que tienen consecuencias funcionales sobre las que escribiré en otra ocasión. Normalmente, los ácidos grasos de células animales suelen tener mayor número medio de insaturaciones pero el número de ácidos grasos con insaturaciones es menor. En el caso de las células vegetales, las proporciones se invierten, lo que explica porque son más saludables, en general, las grasas vegetales (hablaré de la fisiología molecular de los lípidos cuando me refiera a las membranas biológicas). La longitud media de los ácidos de carbono es también diferente entre unas y otras células, siendo el rango más amplio, normalmente, en animales (o sea, entre 14 y 24) pero la longitud media es mayor en vegetales (entre 16 y 20). Las bacterias, en este aspecto, están un poco a medio camino.

Dos Ácidos Grasos de Cadena Larga: la insaturación en el C9 del oléico hace que la molécula se doble en el espacio*, con consecuencias posteriores para las membranas en las que se halle.

Acilglicéridos.

Los acilglicéridos son ésteres de ácidos grasos y glicerol. El glicerol es un alcohol de tres carbonos con tres grupos hidroxilo (alcohol). A través de esos grupos hidroxilo, une a los grupos carboxilo de los ácidos grasos en cualesquiera de sus tres posiciones (átomos de carbono) y forman los ésteres desprendiendo una molécula de agua por cada unión y quedando unidos entre sí los esqueletos carbonados por el átomo de oxígeno. Normalmente las uniones se producen primero en los extremos del glicerol (y ese será el carbono C1), ocupándose después el central (C2) y por último el carbono C3. En función del número de carbonos esterificados en la molécula, se habla de mono-, di- o triacilglicérido (o mono-, di- o triglicérido, como podéis haber oído por ahí). Es habitual que el carbono C2 esté ocupado por un ácido graso de cadena larga (18 o 20 carbonos, por ejemplo).

Glicerol y Triacilglicérido: las combinaciones entre el alcohol y los numerosísimos ácidos grasos hacen que éste sea un grupo muy plástico y variable.

Los triglicéridos son la forma habitual de almacenar ácidos grasos, ya sea con fines energéticos o estructurales. Es así como se almacenan en las células del tejido adiposo (esos michelines que tanto afean/joden) y cuando son necesarios, los enlaces éster son rotos mediante las enzimas apropiadas liberando los ácidos grasos y el glicerol para los diferentes fines.

Derivados de Ácidos Grasos (Eicosanoides).

El ácido Araquidónico es un ácido graso de cadena larga (20 carbonos) con cuatro insaturaciones (carbonos C5, C8, C11 y C14). En los animales, mediante rutas enzimáticas no muy complejas pero muy importantes, que implican enzimas ciclo-oxigenasas, origina tres clases de mediadores locales (mensajeros paracrinos, moléculas que actúan en la comunicación celular a un nivel local, sobre todo en vasos sanguíneos de ciertos órganos): las Prostaglandinas, los Tromboxanos y los Leucotrienos. Estas tres clases de mediadores locales son importantes en los procesos de inflamación y, por lo tanto, de respuesta inmune. Bastante para lo que sólo parecía ser un fabricante de lorzas, ¿no?

Derivados del Isopreno (Isoprenoides).

El isopreno es un hidrocarburo de cadena corta que polimeriza con mucha facilidad. Es la base de las gomas naturales (látex del árbol del caucho) y artificiales. Cuando polimerizan resultan también en diferentes tipos de moléculas, como los Terpenoides (compuestos aromáticos muy abundantes en plantas), Carotenoides (compuestos con hasta 40 átomos de carbono y de gran importancia por su comportamiento frente a la luz, como la Vitamina A y el Retinol, claves en el funcionamiento de la vista) o los Esteroides (como el Colesterol, cuya función también explicaré cuando me dedique a las membranas orgánicas, o las hormonas esteroideas: andrógenos, estrógenos, progestágenos, glucocorticoides y mineralocorticoides).

Isoprenoides: el beta-caroteno o vitamina A es un isoprenoide más sencillo que el Colesterol, lo que permite apreciar su naturaleza de polímero en las repeticiones de su estructura antisimétrica. Sin embargo, este último también es un polímero, aunque no lo parezca por su estructura de múltiples anillos. Las hormonas esteroideas y las sales biliares surgen a partir de modificaciones sencillas de esta estructura.

Fosfolípidos.

Antes expliqué los acilglicéridos y su estructura. Pues bien, los fosfolípidos tienen una estructura similar sólo que el C3 presenta una molécula de fosfato esterificando. El fosfato, además, esterifica por su otro extremo con diferentes tipos de moléculas, como alcoholes, aminas, aminoácidos u otros. Estos son los lípidos que forman la mayor parte de las membranas biológicas.

FosfatidilSerina: uno de los fosfolípidos más comunes de las membranas biológicas.

Esfingolípidos.

Los Esfingolípidos se forman por la unión de un ácido graso a una molécula de esfingosina (un aminoalcohol de cadena larga complejo). En este caso, el ácido graso une a la esfingosina a través de un enlace amino (con desprendimiento de una molécula de agua) en el carbono C2 de la esfingosina. En el carbono C1 (que porta el grupo hidroxilo/alcohol), se esterifica una molécula directamente o bien una de fosfato que, como en el caso de los fosfolípidos, puentea con su otro extremo diferentes tipos de moléculas.

Los esfingolípidos también forman parte de las membranas biológicas y por su estructura particular tienen propiedades que afectan al desarrollo local de la misma. Quedaos con esta idea, ya que los dominios locales de las membranas es algo fundamental para entender la biología celular.

Ceras.

Las ceras son ácidos grasos unidos a alcoholes de elevado peso molecular por enlace éster. Normalmente son productos de revestimiento de superficies de tejidos para protegerlos de la deshidratación o de otros fenómenos asociados al agua.

Estéridos.

Los estéridos no son un grupo per se sino una denominación genérica de los ésteres de ácidos grasos y colesterol que se forman en el organismo en diferentes circunstancias y que mencionaré en más profundidad cuando me refiera a las lipoproteinas.


Generalidades Clave de los Lípidos.

Una de las cuestiones fundamentales de los Lípidos, tomando como modelo los ácidos grasos es que presentan un caracter anfipático, es decir, uno de sus extremos es apolar y el otro extremo es polar. Esto es importantísimo en un medio biológico compuesto por agua, que es el medio polar por excelencia. Fundamentalmente, los lípidos presentan una bajísima proporción de grupos polares (alcohol, oxígeno, sulfhidrilo) respecto al esqueleto hidrocarbonado (el Carbono unido a Hidrógeno carece de carga eléctrica resultante), lo que resulta en una disposición espacial particular de los lípidos en el medio acuoso. Todo ello lo trataremos en profundidad en el capítulo dedicado a las membranas biológicas.


*No he comentado nada acerca de las orientaciones de los dobles enlaces antes pero lo haré aquí: los dobles enlaces pueden ser cis o trans, lo que se debe a que son más rígidos que los simples y no permiten girar los átomos de carbono con libertad. En los enlaces cis, las estructuras en los átomos de carbono a ambos lados del doble enlace están en el mismo lado, mientras que en el trans lo están en lados opuestos. Eso se aprecia en la figura (agrandad para verlo mejor), en la que los carbonos contíguos al 9 y al 10 del ácido oléico (el 8 y el 11) se hallan en el mismo lado del plano y por eso la molécula se dobla. En en caso de que el ácido oléico fuera trans en el enlace doble del carbono C9, la distancia entre C9 y C10 sería menor y la molécula recta como la de palmítico. Esto es sólo importante a los efectos de que no hay ácidos grasos biológicos con enlaces trans, sólo aquellos productos de la actividad humana, como los producidos por hidrogenación de ácidos grasos insaturados de vegetales para fabricar margarinas.