Lípidos y Proteínas: Tipos, Propiedades y Ejemplos

Lípidos: Estructura y Funciones

Los lípidos son un grupo diverso de sustancias químicas, tanto en estructura como en función. Están compuestos principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, y a menudo contienen fósforo, nitrógeno y azufre.

Características

• Son sustancias untuosas al tacto.
• Insolubles en agua.
• Solubles en disolventes orgánicos como éter, cloroformo o benceno.

Funciones Generales

• Estructurales: Componentes mayoritarios de las membranas celulares. Ejemplo: fosfolípidos y colesterol.
• Energéticas: Como los triacilglicéridos, son reservas eficientes de energía.
• Vitamínicas y hormonales: Muchas vitaminas esenciales, así como hormonas animales y vegetales, son lípidos o derivados de ellos.

Los ácidos grasos son los componentes básicos de los lípidos saponificables. Químicamente, son ácidos orgánicos monocarboxílicos, con la fórmula general CH₃-R-COOH.

Clasificación

Hay dos tipos principales:

Saturados

No tienen dobles enlaces y suelen ser sólidos a temperatura ambiente. Los más comunes son el palmítico (16C), presente en grasas animales y manteca de cacao, y el esteárico (18C), que se encuentra en la leche de mamíferos.

Insaturados

Tienen uno o más dobles enlaces.

Monoinsaturados

Tienen un doble enlace y son líquidos a temperatura ambiente. El más importante es el ácido oleico (18C), presente en el aceite de oliva y en la membrana plasmática de las células animales.

Poliinsaturados

Tienen más de un doble enlace. Los más importantes son el linoleico (18C), el linolénico (18C) y el araquidónico (20C). Estos tres ácidos son ácidos grasos esenciales, ya que el cuerpo no los puede sintetizar y deben obtenerse a través de la dieta, principalmente de vegetales.

Propiedades Físico-Químicas

Las propiedades de los ácidos grasos y sus compuestos dependen de la longitud y el grado de insaturación de la cadena alifática.

• Anfipáticos: Tienen una zona polar (hidrófila) con el grupo carboxilo (-COOH) y una zona apolar (alifática) hidrófoba.
• El grupo carboxilo forma puentes de hidrógeno con otras moléculas polares, mientras que la cadena alifática interactúa mediante fuerzas de Van der Waals.
• Reaccionan con alcoholes formando ésteres y liberando agua.
• Se hidrolizan en presencia de álcalis (saponificación), formando sales de sodio y potasio (jabones).
• El punto de fusión aumenta con la longitud de la cadena, pero la presencia de dobles enlaces disminuye el punto de fusión.

Lípidos Saponificables Simples

Acilglicéridos

Los acilglicéridos se forman por la esterificación de glicerina (propanotriol) con una, dos o tres moléculas de ácidos grasos, dando lugar a monoacilglicéridos, diacilglicéridos y triacilglicéridos (grasas). Estas moléculas son apolares e insolubles en agua.

Según su origen, se clasifican en:

• Grasas de origen vegetal: También llamados aceites, contienen principalmente ácidos grasos insaturados, lo que les da un punto de fusión bajo y los hace líquidos a temperatura ambiente. Abundantes en semillas (girasol) y frutos (aceitunas).
• Grasas de origen animal: Contienen principalmente ácidos grasos saturados, con puntos de fusión altos, lo que las hace sólidas a temperatura ambiente. Ejemplos: mantequilla y manteca.

Las grasas funcionan como reserva energética, aislantes térmicos y amortiguadores mecánicos.

Ceras

Son ésteres de un ácido graso de cadena larga y un monoalcohol de cadena larga. Son insolubles en agua y tienen funciones de protección y revestimiento. En animales, recubren la piel, el pelo y las plumas; en plantas, forman una película protectora en hojas y flores. Se utilizan en la industria, como la lanolina (lana de oveja) y el aceite de espermaceti (cachalote), para fabricar suavizantes y lubricantes. Un ejemplo es la cera de los oídos, que protege contra el polvo y microorganismos.

Lípidos Complejos

Fosfolípidos

Son moléculas anfipáticas con una parte polar (hidrófila) compuesta por glicerina, grupo fosfato y un aminoalcohol o polialcohol, y una parte apolar (hidrófoba) compuesta por dos ácidos grasos.

La parte polar interactúa con el agua, mientras que la parte apolar se orienta en contra del agua. Esta propiedad los hace ideales para formar parte de las membranas celulares, por lo que también se conocen como lípidos de membrana.

Principales Fosfolípidos

• Lecitina - colina
• Cefalina - etanolamina

Fosfolípidos en las Membranas Biológicas

En un medio acuoso, los fosfolípidos se organizan formando estructuras donde los grupos hidrófilos interactúan con el agua. En las bicapas, las cadenas hidrofóbicas se orientan hacia el interior, mientras que las cabezas polares están en contacto con el medio acuoso a ambos lados. Estas estructuras separan dos medios acuosos.

Lípidos Insaponificables

Los lípidos insaponificables no pueden formar jabones porque carecen de ácidos grasos.

Terpenos

También llamados isoprenoides, son derivados poliméricos del isopreno. Se clasifican según el número de moléculas de isopreno que contienen.

Clasificación de los Terpenos

• Monoterpenos (C10H16): Formados por dos moléculas de isopreno, componen las esencias de muchos vegetales (limoneno, mentol, geraniol).
• Diterpenos (C20H22): Contienen cuatro moléculas de isopreno. Incluyen fitol (parte de la clorofila), vitamina A (visión), vitamina E (antioxidante) y vitamina K (coagulación sanguínea).
• Triterpenos (C30H48): Surgen de la unión de seis moléculas de isopreno, como el escualeno (precursor del colesterol).
• Tetraterpenos (C40H64): Son asociaciones de ocho moléculas de isopreno, como los carotenoides (colaboran en la fotosíntesis y dan color a algunos vegetales: xantofilas (amarillo), β-caroteno (naranja) y licopeno (rojo).
• Politerpenos: Resultan de la polimerización de muchas unidades de isopreno. El caucho es un politerpeno obtenido del látex del árbol del caucho.

Esteroides

Son derivados del esterano, un compuesto cíclico.

• Esteroles: Con un grupo hidroxilo (-OH) en el carbono 3.
• Colesterol: Forma parte de la membrana plasmática de las células animales, manteniendo su fluidez a diferentes temperaturas.
• Vitamina D: Regula la absorción de calcio (Ca) y fósforo (P). Su deficiencia causa raquitismo.

Hormonas Esteroideas

• Hormonas sexuales: Testosterona (hombre), estrógenos y progesterona (mujer).
• Hormonas suprarrenales: Secretadas en la corteza suprarrenal, como el cortisol, que interviene en el metabolismo celular para la producción de energía y se conoce como la hormona del estrés.
• Ácidos biliares: Forman sales que actúan como detergentes en el intestino delgado, emulsionando las grasas.

Las lipasas son enzimas (proteínas).

Eicosanoides

Derivan del ácido araquidónico e intervienen en procesos reproductivos, inflamación, fiebre, dolor, formación de coágulos sanguíneos y regulación de la presión sanguínea. Incluyen las prostaglandinas (con funciones diversas y antagónicas, como vasodilatación), los tromboxanos y los leucotrienos.

Esfingolípidos

Son sustancias anfipáticas que forman parte de las membranas celulares de las células eucariotas, especialmente en las membranas de las células nerviosas. Químicamente, están compuestos por:

1. Un aminoalcohol llamado esfingosina.
2. Un ácido graso.
3. Un grupo polar.

La ceramida es la combinación de esfingosina y ácido graso.

Tipos de Esfingolípidos

1. Esfingomielinas: Cuando el grupo polar unido a la ceramida es fosfoetanolamina. Se encuentran en las membranas de las células animales, especialmente en la vaina de mielina que rodea las fibras nerviosas.
2. Glicoesfingolípidos: Cuando el grupo polar unido a la ceramida es un glúcido.

Funciones

1. Se encuentran en la zona externa de la membrana plasmática de las células animales, junto con las glicoproteínas, formando el glicocálix o glucocálix.
2. Participan en la transmisión de impulsos nerviosos en la sinapsis neuronal.
3. Están relacionados con la determinación del grupo sanguíneo (AB0).
4. Son puntos de anclaje para virus, bacterias y toxinas que pueden atacar a las células.

Proteínas: Aminoácidos y Estructura

Las proteínas son compuestos orgánicos que, al unirse, forman aminoácidos. Se caracterizan por tener un grupo carboxilo (-COOH), un grupo amino (-NH2) y una cadena lateral o grupo R, unidos covalentemente a un átomo de carbono (carbono α). El grupo R determina las propiedades químicas y biológicas de los aminoácidos y, por lo tanto, de las proteínas.

Aminoácidos Proteicos

Existen 20 aminoácidos proteicos que son los componentes básicos de las proteínas. Se clasifican según la naturaleza del grupo R.

1. Grupos R apolares alifáticos o hidrofóbicos: no interaccionan con el agua. Glicocola y Metionina.
2. Grupos R aromáticos: Fenilalanina.
3. Grupos R polares sin carga e hidrofílicos: Glutamina.
4. Grupos R con carga positiva (básicos): Arginina.
5. Grupos R con carga negativa (ácidos): Ácido glutámico.

Aminoácidos Esenciales

De los 20 aminoácidos, algunos no pueden ser sintetizados por organismos heterótrofos y deben obtenerse a través de la dieta. Estos son los aminoácidos esenciales. En humanos adultos, los aminoácidos esenciales son: fenilalanina, lisina, metionina, valina, etc.

Propiedades Ácido-Base de los Aminoácidos

Los aminoácidos tienen grupos ácidos (capaces de ceder H+) y grupos básicos (capaces de captar H+). En medio ácido, se comportan como bases, y en medio alcalino, como ácidos. Las sustancias con esta propiedad son anfóteras.

IÓN HÍBRIDO: Un aminoácido con carga positiva y negativa. Los grupos ácidos y básicos pueden neutralizarse, formando iones dipolares (iones híbridos). El pH en el que un aminoácido forma un ion híbrido se llama punto isoeléctrico. Cada aminoácido tiene un punto isoeléctrico diferente.

Los aminoácidos, como los sistemas tampón, ayudan a controlar el pH intracelular y extracelular.

Enlace Peptídico

Es un enlace covalente más corto que la mayoría de los enlaces C-N. Tiene carácter parcial de doble enlace, lo que restringe la rotación y la conformación espacial de la cadena polipeptídica. Los cuatro átomos del grupo peptídico (C=O y N-H) y los dos átomos del carbono α están en el mismo plano.

Péptidos y Oligopéptidos no Proteicos de Interés Biológico

Son moléculas formadas por la unión de aminoácidos.

Función: Hormonas.

• Oxitocina: Favorece las contracciones uterinas durante el parto y estimula la secreción de leche.
• Insulina y glucagón: Hormonas pancreáticas que regulan los niveles de glucosa en sangre.

Clasificación de las Proteínas

Según su composición, las proteínas se clasifican en holoproteínas y heteroproteínas.

Holoproteínas

Están formadas exclusivamente por aminoácidos. Se clasifican en fibrosas y globulares según su estructura.

Fibrosas

Los polipéptidos se ordenan en una sola dimensión, a menudo en haces paralelos. Son insolubles en agua y tienen funciones estructurales o protectoras.

• Colágeno: Componente principal de la matriz del tejido conjuntivo (huesos, cartílagos, tendones). Las fibras de colágeno son muy resistentes a la tensión.
• Miosina: Responsable de la contracción muscular.
• Queratinas: Forman cuernos, uñas, pelo y lana.
• Fibrina: Proteína sanguínea que interviene en la coagulación.
• Elastina: Aporta flexibilidad a la piel y los vasos sanguíneos.

Globulares

Sus cadenas polipeptídicas forman una estructura más o menos esférica. Son solubles en agua y son responsables de las actividades biológicas de las células.

• Albuminas: Funciones de reserva de aminoácidos (ovoalbúmina en el huevo, lactoalbúmina en la leche).
• Globulinas: Anticuerpos.
• Actina: En combinación con la miosina, es responsable de la contracción muscular.