Ácidos grasos
Definición de ácidos grasos
Los ácidos grasos están compuestos por cadenas de hidrocarburos que terminan con grupos de ácido carboxílico. Los ácidos grasos y sus derivados asociados son los componentes principales de los lípidos. La longitud y el grado de saturación de la cadena de hidrocarburos es muy variable entre cada ácido graso y dicta las propiedades físicas asociadas (por ejemplo, punto de fusión y fluidez). Además, los ácidos grasos son responsables de las propiedades hidrófobas (insolubles en agua) que presentan los lípidos.
Función de los ácidos grasos
Los ácidos grasos tienen funciones importantes en: 1) vías de transducción de señales; 2) fuentes de combustible celular; 3) la composición de hormonas y lípidos; 4) la modificación de proteínas; y 5) almacenamiento de energía dentro del tejido adiposo (células grasas especializadas) en forma de triacilgliceroles.
Señalización biológica
Los ácidos grasos están involucrados en una amplia gama de vías de señalización biológica. Después de la ingesta dietética de lípidos poliinsaturados, los productos de la peroxidación lipídica pueden funcionar como precursores de poderosos mediadores de señalización. Algunos ejemplos de dicha señalización incluyen la producción de eicosanoides, la peroxidación de LDL y la modulación de vías metabólicas y neurológicas.
De particular importancia es el papel de los ácidos grasos en la formación de eicosanoides, que son un grupo de moléculas de señalización involucradas en la respuesta inmune. Los eicosanoides consisten en ácidos grasos poliinsaturados de 20 carbonos que forman los precursores de varias moléculas responsables de la agregación plaquetaria, la quimiotaxis y los factores de crecimiento. La ingesta dietética de ácidos grasos poliinsaturados también puede resultar en la peroxidación de LDL. Cuando las LDL peroxidizadas son engullidas por macrófagos, la activación inmunitaria resultante puede conducir al desarrollo de aterosclerosis. Además, el aumento de la ingesta de colesterol, ácidos grasos saturados y trans se ha relacionado con el desarrollo de varias enfermedades cardiovasculares.
En contraste con los efectos negativos del colesterol LDL, ácidos grasos saturados y trans, la ingesta de ácidos grasos monoinsaturados y poliinsaturados ω-3 y ω-6 se asocia con efectos antiinflamatorios. En particular, estos ácidos grasos aumentan la captación de LDL circulante por el hígado y reducen la activación de leucocitos y la reactividad plaquetaria, la proliferación de linfocitos y la presión arterial. Además, las grasas poliinsaturadas también son necesarias para el crecimiento y el desarrollo normales, así como para la regulación de la agudeza visual y la cognición en el sistema nervioso central. Se han observado otros efectos beneficiosos de los ácidos grasos poliinsaturados con respecto a la inhibición de las células cancerosas. proliferación y efectos antitumorales en modelos animales.
El metabolismo de los ácidos grasos como fuente de combustible
El metabolismo de los ácidos grasos implica la absorción de ácidos grasos libres por las células a través de proteínas de unión a ácidos grasos que transportan los ácidos grasos intracelularmente desde la membrana plasmática. A continuación, los ácidos grasos libres se activan mediante acil-CoA y se transportan a: 1) las mitocondrias o peroxisomas para convertirse en ATP y calor como forma de energía; 2) facilitar la expresión génica mediante la unión a factores de transcripción; o 3) el retículo endoplásmico para la esterificación en varias clases de lípidos que se pueden usar como almacenamiento de energía.
Cuando se usa como fuente de energía, los ácidos grasos se liberan del triacilglicerol y se procesan en moléculas de dos carbonos idénticas a las que se forman durante la descomposición de la glucosa; Además, las moléculas de dos carbonos generadas a partir de la descomposición de ácidos grasos y glucosa se utilizan para generar energía a través de las mismas vías. La glucosa también se puede convertir en ácidos grasos en condiciones de exceso de glucosa o energía dentro de una célula.
Almacen de energia
Los ácidos grasos también se utilizan como una forma de almacenamiento de energía como gotitas de grasa compuestas de triacilglicerol hidrofóbico dentro de células grasas especializadas llamadas adipocitos. Cuando se almacenan en esta forma, los ácidos grasos son fuentes importantes de aislamiento térmico y eléctrico, así como protección contra la compresión mecánica. Los ácidos grasos son la forma preferida de almacenamiento de energía sobre la glucosa porque producen aproximadamente seis veces la cantidad de energía utilizable. El almacenamiento en forma de moléculas de triacilglicerol consta de tres cadenas de ácidos grasos unidas a una molécula de glicerol.
Formación de membranas celulares
Una de las funciones más críticas de los ácidos grasos es la formación de la membrana celular, que envuelve todas las células y los orgánulos intracelulares asociados. En particular, las membranas celulares están compuestas por una bicapa de fosfolípidos formada por dos cadenas de ácidos grasos unidas a glicerol y un grupo fosfato hidrófilo unido a un compuesto hidrófilo más pequeño (por ejemplo, colina). Por tanto, cada molécula de fosfolípido tiene una cola hidrófoba compuesta por dos cadenas de ácidos grasos y una cabeza hidrófila compuesta por el grupo fosfato. Las membranas celulares se forman cuando dos monocapas de fosfolípidos se asocian con las colas que se unen en una solución acuosa para crear una bicapa de fosfolípidos.
Una característica importante de las membranas celulares es la fluidez de la membrana, que se refiere a la viscosidad de la membrana lipídica. La fluidez de la membrana está influenciada por la diversidad de las cadenas de lípidos que componen la membrana celular, incluida la longitud de las cadenas y el nivel de saturación. Cuando cambia la fluidez de la membrana, también se alteran la función y las características físicas de la membrana. Por ejemplo, un mayor consumo de ácidos grasos ω-3 puede aumentar el nivel de EPA y DHA en las membranas celulares. Cuando se produce dicha incorporación en las membranas celulares de las células de la retina, se produce una mejora en la transducción de luz. Además, el aumento de la acumulación de ácidos grasos ω-3 en las membranas de los glóbulos rojos da como resultado una mayor flexibilidad de la membrana, lo que potencialmente da como resultado una mejor microcirculación.
Modificación de proteínas
Los ácidos grasos juegan varios roles críticos a través de su interacción con varias proteínas. La acilación de proteínas es una función importante de los ácidos grasos poliinsaturados, ya que es fundamental para el anclaje, plegamiento y función de múltiples proteínas. Además, los ácidos grasos también pueden interactuar con diversas proteínas receptoras nucleares y promover la expresión génica, ya que varios complejos de ácido graso-proteína funcionan como factores de transcripción. De esta manera, se ha encontrado que los ácidos grasos regulan la transcripción de genes relacionados con el metabolismo, la proliferación celular y la apoptosis.
Tipos de ácidos grasos
Ácidos grasos insaturados (poliinsaturados y monoinsaturados)
Los ácidos grasos monoinsaturados contienen un doble enlace carbono-carbono, que se puede encontrar en diferentes posiciones a lo largo de la cadena de ácidos grasos. La mayoría de los ácidos grasos monoinsaturados tienen entre 16 y 22 carbonos de longitud y contienen un doble enlace cis; lo que significa que los átomos de hidrógeno están orientados en la misma dirección, introduciendo un doblez en la molécula. Además, la configuración cis se asocia con inestabilidad termodinámica y; por tanto, un punto de fusión más bajo en comparación con los ácidos grasos trans y saturados.
Los ácidos grasos poliinsaturados contienen más de un doble enlace. Cuando el primer doble enlace está situado entre el tercer y cuarto o sexto y séptimo átomos de carbono del enlace carbono-oxígeno; se denominan ácidos grasos ω-3 y ω-6, respectivamente. Los ácidos grasos poliinsaturados son producidos solo por las plantas y el fitoplancton, y son esenciales para todos los organismos superiores.
Saturado
Los ácidos grasos saturados están saturados de hidrógeno y la mayoría son cadenas de hidrocarburos lineales con un número par de átomos de carbono. Los ácidos grasos más comunes contienen de 12 a 22 átomos de carbono.
Cadena larga
Los ácidos grasos de cadena larga (C16 y mayores) pueden ser saturados o mono/poliinsaturados dependiendo de la presencia de uno o más dobles enlaces en la cadena de carbono. El oleato es el ácido graso monoinsaturado de cadena larga más abundante; con una longitud de cadena de 18 carbonos y un doble enlace situado entre C9 y C10 desde el extremo metilo (C18: 1n-9). Además, los ácidos grasos de cadena larga son insolubles en agua y circulan a través del plasma como un complejo esterificado; triacilgliceroles o formas no esterificadas débilmente unidas a la albúmina.
Cadena corta
Los ácidos grasos de cadena corta son los principales productos finales del metabolismo bacteriano en el intestino grueso humano. Además, mientras que los ácidos grasos de cadena corta se forman a partir de diversos precursores por microorganismos anaeróbicos; los carbohidratos son los progenitores más comunes de los ácidos grasos de cadena corta.
Estructura de ácidos grasos
Los ácidos grasos están compuestos por cadenas de carbono que contienen un grupo metilo en un extremo y un grupo carboxilo en el otro. El grupo metilo se denomina omega (ω) y el átomo de carbono situado junto al grupo carboxilo se denomina carbono «α», seguido del carbono «β», etc. Las moléculas de ácidos grasos también tienen dos regiones químicamente distintas: 1) una larga cadena de hidrocarburos hidrófobos, que no es muy reactiva; y 2) un grupo carboxilo (-COOH), que es hidrófilo y altamente reactivo. En la membrana celular, prácticamente todos los ácidos grasos forman enlaces covalentes con otras moléculas a través de los grupos de ácido carboxílico.
Como se describió anteriormente, los ácidos grasos pueden contener dobles enlaces (ácidos grasos insaturados) o ningún doble enlace (ácidos grasos saturados) en las cadenas de hidrocarburos. La presencia de dobles enlaces da como resultado la formación de dobleces o torceduras en las moléculas e impacta la capacidad de las cadenas de ácidos grasos para apilarse. Otras diferencias entre los ácidos grasos incluyen la longitud de las cadenas de hidrocarburos, así como el número y la posición de los dobles enlaces. La presencia del doble enlace también influirá en el punto de fusión; ya que los ácidos grasos insaturados tienen un punto de fusión más bajo que los ácidos grasos saturados. El punto de fusión también está influenciado por si hay un número par o impar de átomos de carbono; un número impar de carbonos se asocia con un punto de fusión más alto. Además, los ácidos grasos saturados son muy estables.
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