La Química dentro de los lípidos
Reacciones químicas de los lípidos
Debido a que las vitaminas liposolubles y los ácidos grasos poliinsaturados se destruyen durante el proceso oxidativo de las grasas, se reduce el valor nutricional de los alimentos.
Dado que la oxidación puede producir subproductos tóxicos como peróxidos, oxiácidos y productos volátiles, entre otras cosas, la seguridad alimentaria también puede verse comprometida.
El objetivo de este artículo es explicar el proceso oxidativo que ocurre en los lípidos, lo que resalta la necesidad del uso de antioxidantes. Para lograrlo, nos concentraremos en el mecanismo por el cual las grasas se oxidan y las principales variables que afectan este proceso.
Proceso de oxidación de las grasas
El mecanismo de oxidación consta de tres fases:
Inducción: los iniciadores suelen ser energía (luz, calor, etc), trazas de metales pesados y radicales peróxidos que hacen que se produzcan radicales libres activos. La acción de la energía provoca la descomposición del ácido graso en un radical libre e ion hidrogeno.
Propagación: con la oxidación de los radicales libres en combinación con otros ácidos grasos, se van formando hidroperóxidos y más radicales libres, que vuelven a entrar en la cadena de oxidación. Por otra parte, los hidroperóxidos con la incidencia de la energía forman grupos oxidrilo y la forma oxidada de los radicales libres, los cuales junto a otros ácidos grasos dan lugar a más hidroperóxidos y nuevos radicales libres. Finalmente los grupos oxidrilo junto a otros ácidos grasos liberan agua y nuevos radicales libres expuestos a una nueva oxidación.
Final: la cantidad de compuestos reactivos es enorme y empiezan a interaccionar entre ellos. La concentración de radicales peróxidos cae, ya que empieza a estabilizarse la formación de productos deteriorados. Dada la estabilidad de los productos originados en las reacciones de terminación, se finaliza la actividad de oxidación. En la auto oxidación de las grasas continúa interviniendo un radical libre y la acción de la temperatura y de la luz. La formación de nuevas cadenas favorecen la aceleración de la reacción global, además la capacidad de reacción se favorece en presencia de determinados metales como cobre y hierro.
Después de la completa destrucción de los ácidos grasos se generan productos secundarios de la oxidación, los que son responsables de la aparición de la rancidez.
Para retardar o impedir la oxidación de las grasas y el enranciamiento de los alimentos, es necesario conocer cómo prevenir la formación de los primeros radicales libres o primeros hidroperóxidos, ya que esto solo puede conseguirse durante la primera etapa del proceso oxidativo, es decir, durante la iniciación. Por el contrario, una vez que el proceso oxidativo alcanza la fase de propagación dicho proceso ya no puede retrasarse ni ser detenido.
Temperatura: la velocidad de auto oxidación aumenta con la temperatura. Puede afectar no solo a la velocidad de auto oxidación, sino también a los mecanismos de reacción.
Luz: los ácidos grasos y sus peróxidos son substancias incoloras que no absorben luz visible. Así, a menos que un sensibilizador accesorio se encuentre presente, puede suponerse que el efecto de la luz visible sobre la auto oxidación no posee mayor importancia. Sin embargo, se absorbe marcadamente la luz ultravioleta en los compuestos insaturados.
Oxigeno: la velocidad de auto oxidación aumenta al incrementarse la presión de oxígeno, hasta que alcanza una velocidad constante de reacción.
Humedad: el efecto de la actividad del agua sobre la velocidad de oxidación de los lípidos es muy complejo. La rancidez se desarrolla rápidamente tanto a niveles de humedad muy altos como muy bajos. La estabilidad máxima se observa a niveles de humedad intermedia que corresponden a valores de monocapa (efecto protector del agua en forma de monocapa).
Radiaciones ionizantes: uno de los efectos más notables de la irradiación de alta energía de los alimentos es un marcado aumento en la susceptibilidad de la rancidez oxidativa.
Catalizadores: los iones de los metales pesados son poderosos catalizadores de la oxidación de los lípidos, disminuyen el periodo de inducción y a aumentan la velocidad de reacción.
Como conclusión indicamos que para inhibir, reducir o retardar la oxidación de los lípidos, es preciso actuar contra uno o varios de los factores que favorecen su desarrollo.
En un sentido amplio se considera como antioxidante a cualquier sustancia o procedimiento de actuación que ayude a limitar la velocidad y/o extensión de los procesos oxidativos. Según este concepto, se podrían considerar tres tipos de antioxidantes, atendiendo a su mecanismo de actuación. Los dos primeros tipos están asociados a la adición de compuestos químicos, mientras que el tercero debe su acción a modificaciones de ciertos factores en el alimento y/o en su procesado.
Tomado de: https://fisio.b-cdn.net/wp-content/uploads/2017/10/grasas.jpg
Parte biogenética de los lípidos
Las enfermedades cardiovasculares (ECV) ocupan el primer lugar entre las causas de morbilidad y mortalidad a nivel mundial. La observación bien documentada de la predisposición familiar a padecer ECV, junto al avance vertiginoso en técnicas de análisis de ADN y la disponibilidad de secuencias del genoma humano, han orientado la investigación de alteraciones généticas relacionadas con el desarrollo de ECV. Debido a que la ECV está directamente relacionada con alteraciones en los niveles plasmáticos de lípidos, el principal esfuerzo en investigación genética de ECV está dirigido a la identificación de mutaciones o polimorfismos en genes involucrados en la síntesis, transporte y metabolismo de lipoproteínas. Las alteraciones en algunos genes candidatos, tales como LDLR, APOB-100, APOE, LPA, LPL, HL, CETP, APOA1, APOA2 y LCAT han sido bien caracterizadas, demostrándose su asociación a riesgo ECV en diversas poblaciones. Los estudios genéticos no solo permiten definir la contribución de alteraciones de genes en el desarrollo del fenotipo de ECV, sino también mejorar la comprensión de su fisiopatología y definir nuevas alternativas de tratamiento de la enfermedad cardiovascular a través de la identificación de nuevas moléculas y posibles blancos terapéuticos.
La concentración de determinadas especies de lípidos en algunas membranas viene condicionada por su lugar de síntesis y su posterior reparto. El principal centro donde se sintetizan los lípidos es el retículo endoplasmático. En él se sintetizan los glicerofosfolípidos como la fosfatidil colina, y es aquí donde más abunda. En el retículo endoplasmático también se sintetiza la ceramida, base para los esfingolípidos. Pero éstos se terminan de ensamblar en el aparato de Golgi y son los compartimentos post-Golgi (membrana plasmática y endosomas) donde más abundan, estando por tanto ausentes en el retículo endoplasmático. Aunque no siempre ocurre así. Por ejemplo, el colesterol se sintetiza también en el retículo endoplasmático, pero es más abundante en membranas post-Golgi (membrana plasmática y endosomas temprano). Esto es debido a que es transportado rápidamente a otras membranas.
En las células los lípidos tienen tres funciones básicas: ser componentes estructurales de las membranas biológicas, almacén de energía y actuar como moléculas señalizadoras, es decir, transportadoras de información. En esta página nos vamos a centrar sobre todo en los lípidos que están relacionados con las membranas biológicas.
Modelos de membrana
La organización de las membranas celulares está determinada por las características de sus componentes, fundamentalmente por los lípidos. Los otros componentes importantes son las proteínas, principales actores en las funciones celulares asociadas a las membranas, y los glúcidos. Sin embargo, la diversidad de los lípidos de membrana (hay más de mil tipos diferentes) y su organización espacial (formando un bicapa) hacen a estas moléculas esenciales en la organización y función de las membranas. Los lípidos constituyen aproximadamente el 50 % del peso de las membranas, con unos 5 millones de moléculas.
Las diferentes membranas de las células eucariotas tienen una composición lipídica característica y en ocasiones muy diferente entre sí (Figuras 4 y 5). De este modo la propia identidad de un orgánulo viene determinada no sólo por las proteínas que posee sino por el juego de lípidos que compone sus membranas. Por ejemplo, la membrana plasmática tiene una composición lipídica diferente a la membrana del retículo endoplasmático o a la del aparato de Golgi. Mantener estas identidades no es fácil puesto que hay que contrarrestar el continuo intercambio de lípidos entre las distintas membranas mediado por vesículas y transportadores.
El metabolismo de los lípidos es el procesamiento de los lípidos para el uso de energía, el almacenamiento de energía y la producción de componentes estructurales, y utiliza las grasas de fuentes dietéticas o de las reservas de grasa del cuerpo. Los lípidos son digeridos por las enzimas lipasas en el tracto gastrointestinal (con la ayuda de los ácidos biliares) y se absorben directamente a través de la membrana celular. A continuación, los ácidos grasos libres se resintetizan en triacilgliceroles en los enterocitos. Por último, los componentes lipídicos se vuelven a empaquetar en quilomicrones y se transportan por todo el cuerpo para su uso o almacenamiento. Dentro de las células diana, los ácidos grasos pueden sintetizarse a partir de moléculas de acetil-CoA, y los triacilgliceroles pueden sintetizarse a partir de los ácidos grasos y de un esqueleto de glicerol. Los glicerofosfolípidos y los esfingolípidos se sintetizan de forma similar. A la inversa, la descomposición de los triacilgliceroles libera ácidos grasos libres, que se someten a la beta oxidación, generando importantes cantidades de energía para el organismo.
De acuerdo con el modelo del mosaico fluido, la membrana plasmática es un mosaico de componentes —principalmente fosfolípidos, colesterol y proteínas— que se pueden mover fluida y libremente en el plano de la membrana. En otras palabras, el esquema de la membrana (como el que se muestra a continuación) es solo una instantánea del proceso dinámico en el que los fosfolípidos y proteínas están en continuo movimiento entre ellos.
Curiosamente, esta fluidez significa que si insertas una aguja muy fina en una célula, la membrana simplemente se separará y fluirá alrededor de la aguja y una vez que esta se retira, la membrana se vuelve a unir sin problemas.
Los principales componentes de la membrana plasmática son los lípidos (fosfolípidos y colesterol), las proteínas y grupos de carbohidratos que se unen a algunos de los lípidos y proteínas.
Un fosfolípido es un lípido compuesto de glicerol, dos colas de ácidos grasos y una cabeza con un grupo fosfato. Las membranas biológicas usualmente tienen dos capas de fosfolípidos con sus colas hacia adentro, un arreglo llamado bicapa de fosfolípidos.
El colesterol, otro lípido compuesto de cuatro anillos de carbono fusionados, se encuentra junto a los fosfolípidos en el interior de la membrana.
Las proteínas de la membrana pueden extenderse parcialmente dentro de la membrana plasmática, atravesarla por completo, o estar unidas a su cara interna o externa.
Los grupos de carbohidratos están presentes solo en la superficie externa de la membrana plasmática y están unidos a proteínas, formando glicoproteínas o a lípidos, formando glicolípidos.
Las proporciones de proteínas, lípidos y carbohidratos en la membrana plasmática varían entre los diferentes tipos de células. Sin embargo, en una célula humana típica las proteínas representan alrededor del 50 por ciento de su composición en masa, los lípidos (de todo tipo) representan el 40 por ciento y el 10 por ciento restante proviene de los carbohidratos.
Bilis
Es un líquido producido y secretado por el hígado, almacenado en la vesícula biliar. La función que cumple es de ayudar en la digestión y a las enzimas del cuerpo para descomponer las grasas en ácidos grasos.
El reflujo biliar puede producirse cuando la bilis, un líquido digestivo producido en el hígado, retrocede (refluye) hacia el estómago y, en algunos casos, hacia el tubo que conecta la boca y el estómago (esófago).
El reflujo biliar puede acompañar al reflujo de ácido estomacal (ácido gástrico) hacia el esófago. El reflujo gástrico podría derivar en enfermedad por reflujo gastroesofágico, un trastorno potencialmente grave que provoca irritación e inflamación del tejido esofágico.
La bilis es esencial para la digestión de las grasas y para eliminar del organismo los glóbulos rojos desgastados y ciertas toxinas. La bilis se produce en el hígado y se almacena en la vesícula.
Ingerir una comida que contiene incluso una pequeña cantidad de grasas le da la señal a la vesícula para que libere bilis a través de un pequeño tubo hasta la parte superior del intestino delgado
Las grasas son necesarias para nuestro organismo, ya que proveen ácidos grasos esenciales que nuestro cuerpo no podría fabricar. Además, cumplen diversas funciones vitales como, por ejemplo, almacenar energía, sirven de estructura para producir hormonas y otras sustancias y facilitan el transporte de varias vitaminas. En este sentido, no es posible prescindir del consumo de grasas ya que esto sería perjudicial para nuestra salud.
Como mayoritariamente las incorporamos a través de la alimentación, el problema se encuentra en el consumo excesivo y desequilibrado de los distintos tipos de grasas.
Las grasas las podemos clasificar en tres grupos: grasas saturadas, grasas trans y grasas insaturadas (familia omega 3, 6 y 9). Las dos primeras son sólidas a temperatura ambiente , mientras que las grasas insaturadas son líquidas en las mismas condiciones.
Esto significa que es conveniente priorizar el consumo de aquellos alimentos que tienen grasas “buenas” insaturadas a expensas de disminuir las grasas “malas” saturadas, trans y colesterol.
Las grasas son necesarias para nuestro organismo, ya que proveen ácidos grasos esenciales que nuestro cuerpo no podría fabricar. Además, cumplen diversas funciones vitales como, por ejemplo, almacenar energía, sirven de estructura para producir hormonas y otras sustancias y facilitan el transporte de varias vitaminas. En este sentido, no es posible prescindir del consumo de grasas ya que esto sería perjudicial para nuestra salud.
Como mayoritariamente las incorporamos a través de la alimentación, el problema se encuentra en el consumo excesivo y desequilibrado de los distintos tipos de grasas.
Los lípidos son una fuente importante de energía metabólica (ATP). De hecho de todos los nutrientes, los lípidos son los compuestos más energéticos, el valor energético global comparativo es:
Lípidos 9.5 Kcal/g
Proteínas 5.6 Kcal/g
Carbohidratos 4.1 Kcal/g
De aquí que los lípidos se pueden utilizar como energía, de modo tal que las proteínas, nutrientes mucho mas valuables, se destinen exclusivamente para el crecimiento. En particular, los ácidos grasos libres, derivados de los triglicéridos (grasas y aceites) representan la principal fuente de combustible aeróbico para el metabolismo energético del músculo del pez.
Los lípidos son componentes esenciales de todos las membranas celulares y subcelulares (el tipo de lípidos involucrados incluye a los ácidos grasos poli-insaturados conteniendo fosfolípidos y ésteres del esterol).
Los lípidos sirven como vehículo biológico en la absorción de vitaminas liposolubles A, E, E y K.
Los lípidos son fuente de ácidos grasos esenciales, mismo que son indispensables para el mantenimiento e integridad de las membranas celulares. Se requieren para el óptimo transporte lipídico (ligados a fosfolípidos como agentes emulsificantes) y son precursores de la hormona prostaglandina.
Se considera que los lípidos juegan un papel importante como colchón mecánico para el soporte de los órganos vitales y ayudan en el mantenimiento de la flotabilidad neutra.
Son fuente de esteroides esenciales, mismo que desempeñan una amplia gama de funciones biológicas importantes (p. ej. el colesterol está involucrado en el mantenimiento de los sistemas de membrana, en el transporte lipídico y como precursor de la vitamina D3, los ácidos biliares y hormonas esteroidesandrógenos, estrógenos, hormonas adrenales y corticosteroides).
Desde el punto de vista de tecnología de alimentos, los lípidos actuán como lubricante, que ayuda en el paso del alimento a través del dial de la peletizadora; además ayudan a reducir el polvo en los alimentos y juegan un importante papel en la palatabilidad del alimento.
Patologías o enfermedades que almacenan los lípidos:
¿Que son enfermedades de almacenamiento de lípidos?
Las enfermedades de almacenamiento de lípidos o lipidosis, son un grupo de trastornos metabólicos hereditarios en los cuales cantidades nocivas de material graso (lípidos) se acumulan en varias células y tejidos en el cuerpo. Las personas con estos trastornos o no producen suficiente cantidad de una de las enzimas necesarias para romper (metabolizar) los lípidos o producen enzimas que no funcionan adecuadamente. Con el tiempo, este almacenamiento excesivo de grasas puede ocasionar daño celular y tisular permanente, particularmente en el cerebro, el sistema nervioso periférico (los nervios que van de la médula espinal al resto del cuerpo), el hígado, el bazo y la médula ósea.
¿Como se hereda enfermedades de almacenamiento de lípidos?
Las enfermedades de almacenamiento de lípidos se heredan de uno o de ambos padres que transportan un gen defectuoso que regula una enzima reguladora de lípidos particular en una clase de células del cuerpo. Se pueden heredar de dos maneras:
La herencia autosómica recesiva se produce cuando ambos padres transportan y transmiten una copia del gen defectuoso, pero ninguno de los padres padece el trastorno. Cada hijo que nace de esos padres tiene 25 % de probabilidad de heredar ambas copias del gen defectuoso, 50 % de probabilidad de ser portador como padres y 25 % de no heredar ninguna copia del gen defectuoso. Los niños de cualquier sexo pueden verse afectados por el patrón autosómico recesivo de herencia.
La herencia recesiva ligada al X (o ligada al sexo) se presenta cuando la madre transporta el gen afectado en el cromosoma X. Los cromosomas X y Y están involucrados en la determinación del sexo. Las mujeres tienen dos cromosomas X y los hombres tienen un cromosoma X y un cromosoma Y. Los hijos varones de mujeres portadoras tienen 50 % de probabilidad de heredar y ser afectados por el trastorno, ya que los hijos reciben un cromosoma X de la madre y un cromosoma Y del padre. Las hijas tienen 50 % de probabilidades de heredar el cromosoma X afectado de la madre y son portadoras o tienen afección leve. Los hombres afectados no transmiten el trastorno a sus hijos, pero sus hijas serán portadoras del mismo.
Los trastornos del metabolismo de los lípidos, como la enfermedad de Gaucher y la enfermedad de Tay-Sachs, tienen que ver con los lípidos. Los lípidos son grasas o sustancias similares a la grasa. Estos incluyen aceites, ácidos grasos, ceras y colesterol. Si usted tiene alguno de estos trastornos, puede que no tenga suficientes enzimas para descomponer los lípidos, o las enzimas pueden no funcionar en forma correcta y su cuerpo no puede convertir las grasas en energía. Esto causa que una cantidad dañina de lípidos se acumule en su organismo. Con el tiempo, se pueden dañar las células y los tejidos, especialmente en el cerebro, el sistema nervioso periférico, el hígado, el bazo y la médula ósea. Muchos de estos trastornos pueden ser muy graves, o incluso a veces fatales.
Estos trastornos se heredan. Muchos bebés recién nacidos son sometidos a pruebas mediante análisis de sangre. Si hay historia familiar de uno de estos trastornos, los padres pueden obtener pruebas genéticas para ver si son portadores del gen. Otras pruebas genéticas pueden determinar si el feto tiene el trastorno o si es portador del gen del trastorno.
Las terapias de reemplazo de enzimas pueden ayudar con algunos de estos trastornos. Para otros no existe tratamiento. Medicamentos, transfusiones de sangre y otros procedimientos pueden ayudar con las complicaciones.
Tomado de: https://medlineplus.gov/spanish/lipidmetabolismdisorders.html
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