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Aunque las moléculas clasificadas como lípidos son bastante
variadas, tienen una característica en común: todas son hidrófobas e insolubles
en agua. Puede haber notado que el aceite y el agua no se mezclan. Por ejemplo,
los aderezos para ensaladas son ricos en aceites vegetales. Incluso después de
una sacudida para intentar mezclarlos, el aceite vegetal se separará del agua.
Esto se debe al hecho de que los lípidos poseen largas cadenas de hidrocarburos
no polares y una relativa falta de grupos funcionales hidrófilos que impiden
unirse a la estructura de puentes de hidrógeno del agua, así que con el tiempo
la red de puentes de hidrógeno excluye a los que no se integran a ella.
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Ácido nonanoico.
Estructura básica de un ácido carboxílico, cada uno de los
círculos amarillos representan posiciones donde se ubican átomos de carbono e
hidrógeno, aunque regularmente solo se los señala como carbonos, en un extremo
se encuentra el grupo carboxilo caracterizado por la disposición de dos átomos
de oxígeno.
Los lípidos son muy diversos y tienen estructuras y
funciones variadas. Las grasas (como la grasa de tocino, la manteca de cerdo y
la mantequilla) y los aceites (como el aceite de maíz, el aceite de oliva y el
aceite de coco) son algunos de los lípidos conocidos. Puede preguntarse acerca
de las diferencias entre estos términos. En general, las grasas son sólidas a
temperatura ambiente, mientras que los aceites son líquidos a temperatura
ambiente. En los animales, las grasas se utilizan tanto para el aislamiento
como para el almacenamiento de energía a largo plazo. Se utilizan para aislar a
los mamíferos marinos de las frías aguas árticas y para proteger nuestros
órganos internos del daño. En lugar de grasas, las plantas usan aceites para el
almacenamiento de energía a largo plazo. En los animales, las secreciones de
las glándulas sebáceas ayudan a proteger la piel, el cabello y las plumas a
prueba de agua, hacerlas más brillantes y manejables, lo cual es un indicador
de buena salud.
Las grasas y los aceites contienen dos tipos de moléculas de
subunidades: glicerol y ácidos grasos. El glicerol contiene tres grupos (—OH).
Los grupos (—OH) son polares; por lo tanto, el glicerol es soluble en agua.
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Glicerol. Aunque no
es una grasa, el glicerol es importante para poder fabricarlas.
Un ácido
graso tiene una larga cadena de átomos
de carbono unidos únicamente a hidrógeno, con un grupo carboxilo en un extremo.
Se forma una grasa o un aceite cuando las porciones de carboxilo de tres ácidos
grasos reaccionan con los grupos (—OH) de glicerol. Esta es una reacción de
síntesis de deshidratación porque, además de una molécula de grasa, resultan
tres moléculas de agua. Las grasas y los aceites se degradan durante una
reacción de hidrólisis, en la que se agrega agua a la molécula. Debido a que
tres ácidos grasos largos se unen a la molécula de glicerol, las grasas y los
aceites también se llaman triglicéridos. Esta estructura puede acumular mucha
energía en una molécula, de hecho, el truco de la grasa es almacenar más
energía por unidad de espacio que los carbohidratos, o lo que es lo mismo, se
requeriría más espacio almacenar energía en forma de carbohidratos, lo cual nos
haría ver aún más gordos. Por lo tanto, es lógico que las grasas y los aceites
sean las principales moléculas de almacenamiento de energía a largo plazo del
cuerpo.
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Triglicérido.
Analizaremos a mayor profundidad a las grasas en los
capítulos de membrana celular y sistema endocrino.
Los dos ácidos nucleicos naturales conocidos como ADN y ARN
son polímeros de nucleótidos unidos por grupos fosfato que les otorgan sus
propiedades ácidoas. Los ácidos nucleicos poseen una función de almacenamiento
de la información genética, la cual es básicamente la estructura de las
proteínas, así como el modo en que las proteínas pueden interactuar con los
ácidos nucleicos para realizar funciones complejas de regulación o de
producción de proteínas. Metabólicamente hablando el ARN puede plegarse
tridimensionalmente para realizar funciones biológicas, algo semejante a lo que
hacen las proteínas y en consecuencia se les adjudica el nombre de ribozimas.
El metabolismo involucra un vasto cumulo de reacciones
químicas, y muchas de estas reacciones se conocen como transferencia de grupos
químicos, por ejemplo, el grupo fosfato. Los grupos químicos son conglomerados
fijos de átomos con un tamaño molecular pequeño en comparación a una proteína.
Estos grupos de transferencia se denominan coenzimas. Una de las coenzimas más
importantes es el trifosfato de adenosina o ATP, la cual es la unidad básica de
transferencia energética de todos los seres vivos. Este nucleótido puede
transferir o transportar tres grupos fosfato. Las vitaminas también son
coenzimas, en este caso son sustancias que transportan los grupos químicos
desde el exterior, esto sucede en caso de que la propia célula sea incapaz de
fabricar la coenzima específica. A medida que trabajemos los diferentes
metabolismos varias coenzimas empezaran a hacerse notar uniendo los procesos
anabólicos y catabólicos como el NAD, el NADP, el FAD el ATP, entre otros.
Las sustancias conocidas como inorgánicas juegan un rol
vital en los organismos, si ya se, que parece fuera de lugar, sin embargo, la
palabra inorgánico es solo una herencia de la tradición del vitalismo que
separaba la química de la vida de la química no viva. Con el paso de los años
nos hemos percatado que tal distinción es artificial, pero las palabras tienen
poder en sí mismas. Las sustancias inorgánicas son parte de las orgánicas o
permiten su funcionamiento, por lo que su acción en los metabolismos es
crucial, como es el caso de los iones sodio(1+) potasio(1+), cloruro(1-), o
protio(1+). Muchos de estos iones actúan como electrolitos que alteran la
presión osmótica de la membrana, valor importante en operaciones metabólicas
como la síntesis de ATP al final de la respiración celular aeróbica.
Los metales pesados como el hierro(3+) se emplean como
elementos traza, aunque tal expresión es engañosa, ya que su baja cantidad
lleva a pensar que son poco importantes, cuando es todo lo contrario. Varias
enzimas vitales son marcos para el funcionamiento de núcleos de metales pesados
como en el caso de la hemoglobina. Estas uniones entre metales y proteínas se
denominan metalproteínas. Muchas de estas sustancias se adicionan
secundariamente a la proteína para que esta pueda tomar su forma activa, por lo
que son denominadas cofactores.
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