Lípidos: definición, estructura, función y ejemplos

Los lípidos comprenden un grupo de compuestos como grasas, aceites, esteroides y ceras que se encuentran en los organismos vivos. Tanto los procariotas como los eucariotas poseen lípidos, que desempeñan muchas funciones biológicamente importantes, como la formación de membranas, la protección, el aislamiento, el almacenamiento de energía, la división celular y más. En medicina, los lípidos se refieren a las grasas en sangre.

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Los lípidos designan grasas, aceites, esteroides y ceras que se encuentran en los organismos vivos. Los lípidos cumplen múltiples funciones en todas las especies, como almacenamiento de energía, protección, aislamiento, división celular y otras funciones biológicas importantes.

Los lípidos están hechos de un triglicérido que está hecho del alcohol glicerol, más ácidos grasos. Las adiciones a esta estructura básica producen una gran diversidad de lípidos. Hasta ahora se han descubierto más de 10,000 tipos de lípidos y muchos trabajan con una gran diversidad de proteínas para el metabolismo celular y el transporte de materiales. Los lípidos son considerablemente más pequeños que las proteínas.

Los ácidos grasos son un tipo de lípido y también sirven como componentes básicos para otros lípidos. Los ácidos grasos contienen grupos carboxilo (-COOH) unidos a una cadena de carbono con hidrógenos unidos. Esta cadena es insoluble en agua. Los ácidos grasos pueden estar saturados o insaturados. Los ácidos grasos saturados tienen enlaces de carbono simples, mientras que los ácidos grasos insaturados tienen enlaces de carbono dobles. Cuando los ácidos grasos saturados se combinan con los triglicéridos, se obtienen grasas sólidas a temperatura ambiente. Esto se debe a que su estructura hace que se empaqueten bien. Por el contrario, los ácidos grasos insaturados combinados con triglicéridos tienden a producir aceites líquidos. La estructura retorcida de las grasas insaturadas produce una sustancia más fluida y suelta a temperatura ambiente.

Los fosfolípidos están hechos de un triglicérido con un grupo fosfato sustituido por un ácido graso. Pueden describirse como que tienen una cabeza cargada y una cola de hidrocarburo. Sus cabezas son hidrófilas o amantes del agua, mientras que sus colas son hidrófobas o repelentes al agua.

Otro ejemplo de lípido es el colesterol. Los colesteroles se organizan en estructuras de anillos rígidos de cinco o seis átomos de carbono, con hidrógenos unidos y una cola de hidrocarburo flexible. El primer anillo contiene un grupo hidroxilo que se extiende a los ambientes acuáticos de las membranas de las células animales. El resto de la molécula, sin embargo, es insoluble en agua.

Los ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) son lípidos que ayudan en la fluidez de la membrana. Los PUFA participan en la señalización celular relacionada con la inflamación neural y el metabolismo energético. Pueden proporcionar efectos neuroprotectores como ácidos grasos omega-3, y en esta formulación, son antiinflamatorios. En el caso de los ácidos grasos omega-6, los PUFA pueden causar inflamación.

Los esteroles son lípidos que se encuentran en las membranas de las plantas. Los glicolípidos son lípidos ligados a los carbohidratos y forman parte de las reservas de lípidos celulares.

Los lípidos desempeñan varias funciones en los organismos. Los lípidos forman barreras protectoras. Comprenden las membranas celulares y parte de la estructura de las paredes celulares de las plantas. Los lípidos proporcionan almacenamiento de energía a plantas y animales. Muy a menudo, los lípidos funcionan junto con las proteínas. Las funciones de los lípidos pueden verse afectadas por cambios en sus grupos de cabezas polares, así como por sus cadenas laterales.

Los fosfolípidos forman la base de las bicapas lipídicas, con su naturaleza anfipática, que forman las membranas celulares. La capa externa interactúa con el agua, mientras que la capa interna existe como una sustancia aceitosa flexible. La naturaleza líquida de las membranas celulares ayuda en su función. Los lípidos forman no solo las membranas plasmáticas, sino también los compartimentos celulares como la envoltura nuclear, el retículo endoplásmico (RE), el aparato de Golgi y las vesículas.

Los lípidos también participan en la división celular. Las células divididas regulan el contenido de lípidos en función del ciclo celular. Al menos 11 lípidos están involucrados en la actividad del ciclo celular. Los esfingolípidos juegan un papel en la citocinesis durante la interfase. Debido a que la división celular da como resultado la tensión de la membrana plasmática, los lípidos parecen ayudar con los aspectos mecánicos de la división, como la rigidez de la membrana.

Los lípidos proporcionan barreras protectoras para tejidos especializados como los nervios. La vaina protectora de mielina que rodea los nervios contiene lípidos.

Los lípidos proporcionan la mayor cantidad de energía a partir del consumo, ya que tienen más del doble de energía que las proteínas y los carbohidratos. El cuerpo descompone las grasas en la digestión, algunas para las necesidades energéticas inmediatas y otras para almacenarlas. El cuerpo aprovecha el almacenamiento de lípidos para el ejercicio mediante el uso de lipasas para descomponer esos lípidos y, finalmente, para producir más trifosfato de adenosina (ATP) para alimentar las células.

En las plantas, los aceites de semillas como los triacilgliceroles (TAG) proporcionan almacenamiento de alimentos para la germinación y el crecimiento de las semillas tanto en las angiospermas como en las gimnospermas. Estos aceites se almacenan en cuerpos oleosos (OB) y están protegidos por fosfolípidos y proteínas llamadas oleosinas. Todas estas sustancias son producidas por el retículo endoplásmico (RE). El cuerpo aceitoso brota de la sala de emergencias.

Los lípidos dan a las plantas la energía necesaria para sus procesos metabólicos y señales entre las células. El floema, una de las principales porciones de transporte de las plantas (junto con el xilema), contiene lípidos como como colesterol, sitosterol, camposterol, estigmasterol y varias hormonas lipofílicas y moléculas. Los diversos lípidos pueden desempeñar un papel en la señalización cuando una planta está dañada. Los fosfolípidos en las plantas también actúan en respuesta a factores ambientales estresantes en las plantas, así como en respuesta a infecciones por patógenos.

En los animales, los lípidos también sirven como aislamiento del medio ambiente y como protección para los órganos vitales. Los lípidos también proporcionan flotabilidad e impermeabilización.

Los lípidos llamados ceramidas, que se basan en esfingoides, cumplen funciones importantes para la salud de la piel. Ayudan a formar la epidermis, que actúa como la capa más externa de la piel que protege del medio ambiente y evita la pérdida de agua. Las ceramidas actúan como precursores del metabolismo de los esfingolípidos; El metabolismo de lípidos activo ocurre dentro de la piel. Los esfingolípidos forman los lípidos estructurales y de señalización que se encuentran en la piel. Las esfingomielinas, hechas de ceramidas, prevalecen en el sistema nervioso y ayudan a las neuronas motoras a sobrevivir.

Los lípidos también juegan un papel en la señalización celular. En los sistemas nerviosos central y periférico, los lípidos controlan la fluidez de las membranas y ayudan en la transmisión de señales eléctricas. Los lípidos ayudan a estabilizar las sinapsis.

Los lípidos son esenciales para el crecimiento, un sistema inmunológico saludable y la reproducción. Los lípidos permiten que el cuerpo almacene vitaminas en el hígado, como las vitaminas liposolubles A, D, E y K. El colesterol sirve como precursor de hormonas como el estrógeno y la testosterona. También produce ácidos biliares, que disuelven la grasa. El hígado y los intestinos producen aproximadamente el 80 por ciento del colesterol, mientras que el resto se obtiene de los alimentos.

Generalmente, las grasas animales están saturadas y, por lo tanto, son sólidas, mientras que los aceites vegetales tienden a ser insaturados y, por lo tanto, líquidos. Los animales no pueden producir grasas insaturadas, por lo que esas grasas deben consumirse de productores como plantas y algas. A su vez, los animales que consumen esas plantas (como los peces de agua fría) obtienen esas grasas beneficiosas. Las grasas insaturadas son las más saludables para comer, ya que disminuyen el riesgo de enfermedades. Ejemplos de estas grasas incluyen aceites como los de oliva y girasol, así como semillas, frutos secos y pescado. Las verduras de hoja verde también son buenas fuentes de grasas insaturadas en la dieta. Los ácidos grasos de las hojas se utilizan en los cloroplastos.

Las grasas trans son aceites vegetales parcialmente hidrogenados que se asemejan a las grasas saturadas. Las grasas trans, que antes se utilizaban en la cocina, ahora se consideran poco saludables para el consumo.

Las grasas saturadas deben consumirse menos que las grasas insaturadas, ya que las grasas saturadas pueden aumentar el riesgo de enfermedad. Los ejemplos de grasas saturadas incluyen carne roja de animales y productos lácteos grasos, así como aceite de coco y aceite de palma.

Cuando los profesionales médicos se refieren a los lípidos como grasas en sangre, esto describe el tipo de grasas que a menudo se discute con respecto a la salud cardiovascular, en particular el colesterol. Las lipoproteínas ayudan en el transporte de colesterol a través del cuerpo. La lipoproteína de alta densidad (HDL) se refiere al colesterol que es una grasa "buena". Sirve para ayudar a eliminar el colesterol malo a través del hígado. Los colesteroles "malos" incluyen LDL, IDL, VLDL y ciertos triglicéridos. Las grasas malas aumentan el riesgo de ataque cardíaco y accidente cerebrovascular debido a su acumulación en forma de placa, lo que puede provocar la obstrucción de las arterias. Por tanto, el equilibrio de lípidos es fundamental para la salud.

Las afecciones inflamatorias de la piel pueden beneficiarse del consumo de ciertos lípidos como el ácido eicosapentaenoico (EPA) y el ácido docsahexaenoico (DHA). Se ha demostrado que la EPA altera el perfil de ceramidas de la piel.

Varias enfermedades están relacionadas con los lípidos en el cuerpo humano. La hipertrigliceridemia, una condición de triglicéridos altos en la sangre, puede provocar pancreatitis. Varios medicamentos actúan para reducir los triglicéridos, por ejemplo, mediante enzimas que degradan las grasas en sangre. También se ha encontrado una alta reducción de triglicéridos en algunas personas mediante la suplementación médica a través del aceite de pescado.

La hipercolesterolemia (colesterol alto en sangre) puede ser adquirida o genética. Las personas con hipercolesterolemia familiar poseen valores de colesterol extraordinariamente altos que no pueden controlarse con medicamentos. Esto aumenta en gran medida el riesgo de ataque cardíaco y accidente cerebrovascular, y muchas personas mueren antes de cumplir los 50 años.

Las enfermedades genéticas que provocan una gran acumulación de lípidos en los vasos sanguíneos se denominan enfermedades por almacenamiento de lípidos. Este almacenamiento excesivo de grasa produce efectos nocivos para el cerebro y otras partes del cuerpo. Algunos ejemplos de enfermedades por almacenamiento de lípidos incluyen enfermedad de Fabry, enfermedad de Gaucher, enfermedad de Niemann-Pick, enfermedad de Sandhoff y Tay-Sachs. Desafortunadamente, muchas de estas enfermedades por almacenamiento de lípidos provocan enfermedades y la muerte a una edad temprana.

Los lípidos también juegan un papel en las enfermedades de las neuronas motoras (EMN), ya que estas afecciones se caracterizan no solo por la degeneración y muerte de las neuronas motoras, sino también por problemas con el metabolismo de los lípidos. En las MND, los lípidos estructurales del sistema nervioso central cambian y esto afecta tanto a las membranas como a la señalización celular. Por ejemplo, el hipermetabolismo ocurre con la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Parece haber un vínculo entre la nutrición (en este caso, no se consumen suficientes calorías lipídicas) y el riesgo de desarrollar ELA. Los lípidos más altos corresponden a mejores resultados para los pacientes con ELA. Los medicamentos que se dirigen a los esfingolípidos se están considerando como tratamientos para los pacientes con ELA. Se necesita más investigación para comprender mejor los mecanismos involucrados y proporcionar opciones de tratamiento adecuadas.

En la atrofia muscular espinal (AME), una enfermedad genética autosómica recesiva, los lípidos no se utilizan adecuadamente para obtener energía. Las personas con AME poseen una gran masa grasa en un entorno de baja ingesta calórica. Por lo tanto, nuevamente, la disfunción del metabolismo de los lípidos juega un papel importante en una enfermedad de las neuronas motoras.

Existe evidencia de que los ácidos grasos omega-3 juegan un papel beneficioso en enfermedades degenerativas como el Alzheimer y el Parkinson. Este no ha demostrado ser el caso de la ELA y, de hecho, se ha encontrado el efecto opuesto de la toxicidad en modelos de ratón.

Los científicos continúan descubriendo nuevos lípidos. Actualmente, los lípidos no se estudian a nivel de proteínas y, por lo tanto, se comprenden menos. Gran parte de la clasificación de lípidos actual se basaba en químicos y biofísicos, con un énfasis en la estructura más que en la función. Además, ha sido un desafío desentrañar las funciones de los lípidos debido a su tendencia a combinarse con las proteínas. También es difícil dilucidar la función de los lípidos en las células vivas. La resonancia magnética nuclear (RMN) y la espectrometría de masas (MS) producen cierta identificación de lípidos con la ayuda de software informático. Sin embargo, se necesita una mejor resolución en microscopía para comprender mejor los mecanismos y funciones de los lípidos. En lugar de analizar un grupo de extractos de lípidos, se necesitará una EM más específica para aislar los lípidos de sus complejos proteicos. El etiquetado de isótopos puede servir para mejorar la visualización y, por tanto, la identificación.

Está claro que los lípidos, además de sus características estructurales y energéticas conocidas, juegan un papel en importantes funciones motoras y de señalización. A medida que la tecnología mejore para identificar y visualizar los lípidos, se necesitará más investigación para determinar la función de los lípidos. Con el tiempo, la esperanza es que se puedan diseñar marcadores que no alteren demasiado la función de los lípidos. Ser capaz de manipular la función de los lípidos a niveles subcelulares podría proporcionar un gran avance en la investigación. Esto podría revolucionar la ciencia de la misma manera que lo ha hecho la investigación de proteínas. A su vez, se podrían fabricar nuevos medicamentos que potencialmente ayudarían a quienes padecen trastornos de los lípidos.