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3.7: ¿Qué son los lípidos?

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What are Lipids?

3.7: What are Lipids?

3.7: ¿Qué son los lípidos?


Lipids are a group of structurally and functionally diverse organic compounds that are insoluble in water. Certain classes of lipids, such as fats, phospholipids, and steroids are crucial to all living organisms. They function as structural components of cellular membranes, energy reservoirs, and signaling molecules.

Lipids are a Diverse Group of Hydrophobic Molecules

Lipids are structurally and functionally diverse group of hydrocarbons. Hydrocarbons are chemical compounds that consist of carbon and hydrogen atoms. The carbon-carbon and carbon-hydrogen bonds are nonpolar, which means that the electrons between the atoms are shared equally. The individual nonpolar bonds impart an overall nonpolar characteristic to the hydrocarbon compound. Additionally, nonpolar compounds are hydrophobic, or “water-hating.” This means they do not form hydrogen bonds with water molecules, rendering them nearly insoluble in water.

Depending on the chemical composition, lipids can be divided into different classes. The biologically important classes of lipids are fats, phospholipids, and steroids.

Fat Is a Triester of Fatty Acids and Glycerol

The hydrocarbon backbone of fat has three carbon atoms. Each carbon carries a hydroxyl (–OH) group, making it glycerol. To form a fat, each of the hydroxyl groups of glycerol is linked to a fatty acid. A fatty acid is a long hydrocarbon chain with a carboxyl group (–COOH) at one end. The carboxyl group of the fatty acid and the hydroxyl group of the glycerol form a stable bond with the release of a water molecule. The resulting molecule is called an ester (–COOR). Fat is an ester of glycerol and three fatty acids; hence it is also referred to as triglyceride. The three constituent fatty acids can be identical or different and are usually 12-18 carbons long.

Saturated Versus Unsaturated Fats

Fats are either saturated or unsaturated depending on the presence or absence of double bonds in the hydrocarbon chains of their fatty acids. If a fatty acid chain does not have double bonds between the carbon atoms, the individual carbon atoms bind a maximum number of hydrogens. Such a fatty acid is completely saturated with hydrogen, and is called a saturated fatty acid. On the other hand, if the fatty acid contains one or more double bonded carbon atoms, the fatty acid is called unsaturated fatty acid.

Fats that contain all saturated fatty acids are called saturated fats. Fats obtained from animal sources, for instance, butter, milk, cheese, and lard, are mostly saturated. Fats from fish or plant sources are often unsaturated, like olive oil, peanut oil, and cod liver oil. The absence of double bonds in the hydrocarbon chains of saturated fatty acids, making them flexible. The flexible fatty acid chains can pack tightly with each other; hence saturated fats are mostly solid at room temperature.

Most naturally occurring unsaturated fatty acids are in “cis” conformation, meaning that the hydrogen atoms adjacent to the carbon-oxygen double bond are on the same side. The presence of cis-double bonds causes a bend in the hydrocarbon chain which makes the long hydrocarbon chain less flexible and difficult to pack. As a consequence, most unsaturated fatty acids are liquid at room temperature.

Fats are a long-term energy reservoir in many organisms. If the need arises, the organism breaks down fats to produce energy. In animals, fat provides cushioning around vital organs, and a subcutaneous layer of fat insulates the body from external temperatures.

Phospholipids Are an Integral Part of Cellular Membranes

Phospholipids are critical to the cell as they are major constituents of cell membranes. Phospholipids are structurally similar to fats but contain only two fatty acids linked to glycerol instead of three. The fatty acid residues can be saturated or unsaturated. In phospholipids, the third hydroxyl group of glycerol is linked to a negatively charged phosphate group.

An additional functional group attached to the phosphate group can lead to diverse chemical properties of phospholipids. Most common additives are small polar groups like choline or serine.

Phospholipids are amphipathic molecules, meaning they have parts that are hydrophobic and others that are hydrophilic, or water-loving. When phospholipids are added to water, they spontaneously form a bilayer, a thin film that is two phospholipid molecules thick. This self-organization takes place because the polar heads are attracted to water, while the hydrophobic fatty acids are buried in the center of the layer to evade contact with water. Such phospholipid bilayer forms the cell membrane in all living organisms. It compartmentalizes the fluids on the interior and exterior of the cell. Embedded in the bilayer are proteins and steroids, another class of lipids. Additional phospholipid bilayers may further compartmentalize the interior of the eukaryotic cell, for instance, the lysosome and endoplasmic reticulum.

Steroids Consist of a Four Ring Structure

Steroids are another biologically important class of lipids. Steroids are composed of four carbon rings that are fused to each other. Steroids vary amongst each other based on the chemical groups attached to the carbon rings. Although steroids are structurally different, they are hydrophobic and insoluble in water. Steroids reduce the fluidity of the cell membrane. They also function as signaling molecules within the cell. Cholesterol is the most common steroid and is synthesized by the liver. It is present in the cell membrane and is a precursor of sex hormones in animals.

Visión general

Los lípidos son un grupo de compuestos orgánicos estructural y funcionalmente diversos que son insolubles en agua. Ciertas clases de lípidos, como las grasas, fosfolípidos, y esteroides son cruciales para todos los organismos vivos. Funcionan como componentes estructurales de membranas celulares, depósitos de energía y moléculas de señalización.

Los lípidos son un grupo diverso de moléculas hidrófobas

Los lípidos son un grupo estructural y funcionalmente diverso de hidrocarburos. Los hidrocarburos son compuestos químicos que consisten en átomos de carbono e hidrógeno. Los enlaces carbono-carbono y carbono-hidrógeno son nopolares, lo que significa que los electrones entre los átomos se comparten por igual. Los enlaces no polares individuales imparten una característica no polar general al compuesto de hidrocarburos. Además, los compuestos no polares son hidrófobos, o "odio el agua"., Esto significa que no forman enlaces de hidrógeno con moléculas de agua, lo que las hace casi insolubles en agua.

Dependiendo de la composición química, los lípidos se pueden dividir en diferentes clases. Las clases biológicamente importantes de lípidos son grasas, fosfolípidos, y esteroides.

La grasa es un Triester de ácidos grasos y glicerol

La columna vertebral de la grasa de los hidrocarburos tiene tres átomos de carbono. Cada carbono lleva un grupo hidroxilo (–OH), por lo que es glicerol. Para formar una grasa, cada uno de los grupos hidroxilo de glicerol está vinculado a un ácido graso. Un ácido graso es una cadena de hidrocarburos larga con un grupo carboxilo (–COOH) en un extremo. El grupo carboxilo del ácido graso y el grupo hidroxilo del glicerol forman un vínculo estable con la liberación de una molécula de agua. La molécula resultante se llama éster (–COOR). La grasa es un éster de glicerol y tres ácidos grasos; por lo tanto, también se conoce como triglicéridos. Los tres ácidos grasos constituyentes pueden ser idénticos o diferentes y por lo general son 12-18 carbonos de largo.

Grasas saturadas versus insaturadas

Las grasas están saturadas o insaturadas dependiendo de la presencia o ausencia de enlaces dobles en las cadenas de hidrocarburos de sus ácidos grasos. Si una cadena de ácidos grasos no tiene dobles enlaces entre los átomos de carbono, los átomos de carbono individuales unen un número máximo de hidrógenos. Tal ácido graso está completamente saturado de hidrógeno, y se llama ácido graso saturado. Por otro lado, si el ácido graso contiene uno o más átomos de carbono de doble unión, el ácido graso se llama ácido graso insaturado.

Las grasas que contienen todos los ácidos grasos saturados se denominan grasas saturadas. Las grasas obtenidas de fuentes animales, por ejemplo, mantequilla, leche, queso y manteca de cerdo, están en su mayoría saturadas. Las grasas de peces o fuentes vegetales a menudo son insaturadas, como el aceite de oliva, el aceite de cacahuete y el aceite de hígado de bacalao. La ausencia de enlaces dobles en las cadenas de hidrocarburos de ácidos grasos saturados, haciéndolos flexibles. Las cadenas flexibles de ácidos grasos pueden empacarse firmemente entre sí; por lo tanto, las grasas saturadas son en su mayoría sólidas a temperatura ambiente.

La mayoría de los ácidos grasos insaturados de origen natural están en la conformación"cis",lo que significa que los átomos de hidrógeno adyacentes al doble enlace carbono-oxígeno están en el mismo lado. La presencia de enlaces cis-doble provoca una curva en la cadena de hidrocarburos que hace que la larga cadena de hidrocarburos sea menos flexible y difícil de envasar. Como consecuencia, la mayoría de los ácidos grasos insaturados son líquidos a temperatura ambiente.

Las grasas son un reservorio de energía a largo plazo en muchos organismos. Si surge la necesidad, el organismo descompone las grasas para producir energía. En los animales, la grasa proporciona amortiguación alrededor de los órganos vitales, y una capa subcutánea de grasa aísla al cuerpo de las temperaturas externas.

Los fosfolípidos son una parte integral de las membranas celulares

Los fosfolípidos son críticos para la célula, ya que son componentes principales de las membranas celulares. Los fosfolípidos son estructuralmente similares a las grasas, pero contienen sólo dos ácidos grasos vinculados al glicerol en lugar de tres. Los residuos de ácidos grasos pueden ser saturados o insaturados. En los fosfolípidos, el tercer grupo hidroxilo de glicerol está vinculado a un grupo de fosfato cargado negativamente.

Un grupo funcional adicional unido al grupo de fosfato puede conducir a diversas propiedades químicas de los fosfolípidos. Aditivos más comunes son pequeños grupos polares como colina o serina.

Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas, lo que significa que tienen partes que son hidrófobas y otras que son hidrófilas, o amantes del agua. Cuando los fosfolípidos se añaden al agua, forman espontáneamente una bicapela, una película delgada que tiene dos moléculas de fosfolípidos de espesor. Esta auto-organización tiene lugar porque las cabezas polares se sienten atraídas por el agua, mientras que los ácidos grasos hidrófobos están enterrados en el centro de la capa para evadir el contacto con el agua. Tal bicacapa fosfolípido forma la membrana celular en todos los organismos vivos. Compartimenta los fluidos en el interior y exterior de la célula. Incrustados en la bicacapa son proteínas y esteroides, otra clase de lípidos. Las bicapas de fosfolípidos adicionales pueden compartimentar aún más el interior de la célula eucariota, por ejemplo, el retículo lisosoma y endoplasmático.

Los esteroides consisten en una estructura de cuatro anillos

Los esteroides son otra clase biológicamente importante de lípidos. Los esteroides se componen de cuatro anillos de carbono que se fusionan entre sí. Los esteroides varían entre sí basados en los grupos químicos unidos a los anillos de carbono. Aunque los esteroides son estructuralmente diferentes, son hidrófobos e insolubles en agua. Los esteroides reducen la fluidez de la membrana celular. También funcionan como moléculas de señalización dentro de la célula. El colesterol es el esteroide más común y es sintetizado por el hígado. Está presente en la membrana celular y es un precursor de las hormonas sexuales en animales.

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