En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con NGSS
Llévatelo
Pregunta esencial
¿Por qué son importantes las grasas y los aceites para las células?
La mantequilla, el aceite de oliva y la membrana que rodea a cada célula pertenecen al mismo grupo de moléculas: los lípidos. Los lípidos no se disuelven en agua, y esa sola propiedad explica casi todo lo que hacen. En esta lección aprenderás cómo se construye un triglicérido, por qué algunas grasas son sólidas y otras son líquidas, y cómo los fosfolípidos forman las membranas que rodean a las células.
Video de la lección próximamente. Mientras tanto, lee la lección que aparece abajo.
¿Qué son los lípidos?
- Los lípidos son sobre todo carbono e hidrógeno
- No se disuelven en agua (son no polares)
- Grupos principales: triglicéridos, fosfolípidos, esteroides
- Los lípidos son moléculas grandes, pero no son polímeros verdaderos
| Tipo de lípido | Estructura | Funciones principales |
|---|---|---|
| Triglicérido (grasas y aceites) | Glicerol + 3 ácidos grasos | Almacena energía, aísla, protege los órganos |
| Fosfolípido | Glicerol + 2 ácidos grasos + un grupo fosfato | Forma las membranas celulares |
| Esteroide | Cuatro anillos de átomos de carbono conectados | Hormonas, colesterol en las membranas |
Los lípidos son moléculas que contienen sobre todo carbono e hidrógeno. Como los enlaces carbono-hidrógeno no atraen al agua, los lípidos no se disuelven en agua. Las grasas y los aceites, los fosfolípidos y los esteroides son tres grupos de lípidos, y cada uno tiene una estructura y una función distintas. El esteroide más conocido es el colesterol, que forma parte de las membranas de las células animales, y algunas hormonas se producen a partir de él.
Triglicéridos
- Un glicerol unido a tres ácidos grasos
- Cada enlace se forma por síntesis por deshidratación
- Las grasas y los aceites almacenan energía
- La grasa almacena cerca de 9 kcal por gramo y el carbohidrato cerca de 4
Un triglicérido está hecho de una molécula de glicerol unida a tres ácidos grasos, que son cadenas largas de átomos de carbono. Cada enlace se forma por síntesis por deshidratación, así que producir un triglicérido libera tres moléculas de agua. Los triglicéridos son la principal forma en que los animales almacenan energía a largo plazo, porque un gramo de grasa guarda más del doble de energía que un gramo de carbohidrato (cerca de 9 kcal frente a cerca de 4 kcal). La grasa bajo la piel también aísla el cuerpo y protege los órganos.
Ácidos grasos saturados e insaturados
- Saturado: sin dobles enlaces en la cola
- Insaturado: uno o más dobles enlaces
- Los dobles enlaces doblan la cola
- Las colas rectas se empacan muy juntas
En un ácido graso saturado, cada átomo de carbono de la cola está enlazado con tantos átomos de hidrógeno como es posible, así que no hay dobles enlaces y la cola es recta. Un ácido graso insaturado tiene uno o más dobles enlaces entre átomos de carbono, y cada doble enlace dobla la cola. Las colas rectas se pueden empacar muy juntas, y por eso las grasas de origen animal, como la mantequilla, son sólidas a temperatura ambiente. Las colas dobladas no se pueden empacar tan apretadas, y por eso la mayoría de los aceites vegetales, como el aceite de oliva, son líquidos a temperatura ambiente.
Dobles enlaces y punto de fusión
- Cuantos más dobles enlaces, más bajo el punto de fusión
- Las colas dobladas se empacan flojo y se separan con más facilidad
- La temperatura ambiente es de unos 20 a 25 °C
- La estructura determina las propiedades
La gráfica muestra los puntos de fusión aproximados de cuatro ácidos grasos que tienen 18 átomos de carbono pero distinto número de dobles enlaces. Conforme aumenta el número de dobles enlaces, el punto de fusión baja. El ácido esteárico, sin dobles enlaces, se funde a unos 70 °C, así que es sólido a temperatura ambiente. El ácido oleico, con un doble enlace, se funde a unos 13 °C, así que es líquido a temperatura ambiente. El patrón muestra cómo un cambio pequeño en la forma de una molécula cambia su comportamiento.
Fosfolípidos y membranas
- Fosfolípido: una cabeza de fosfato y dos colas de ácidos grasos
- La cabeza es atraída por el agua (hidrofílica)
- Las colas evitan el agua (hidrofóbicas)
- En el agua, los fosfolípidos forman una bicapa
Un fosfolípido tiene una cabeza que contiene fosfato, que es atraída por el agua, y dos colas de ácidos grasos, que no lo son. Cuando se ponen fosfolípidos en agua, se acomodan en dos capas, con las colas apuntando una hacia la otra y las cabezas hacia el agua a ambos lados. Esta bicapa es la estructura básica de toda membrana celular. Forma una barrera que separa el interior acuoso de una célula del ambiente acuoso de afuera.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: La energía de la grasa
La grasa aporta cerca de 9 kcal por gramo y el carbohidrato aporta cerca de 4 kcal por gramo. (a) ¿Cuánta energía hay en 30 g de grasa? (b) ¿Cuántos gramos de carbohidrato guardan la misma cantidad de energía? (c) ¿Cuántas moléculas de agua se liberan cuando se forma un triglicérido a partir de glicerol y tres ácidos grasos?
Mostrar la solución
- (a) Energía de la grasa: 30 g × 9 kcal por g = 270 kcal.
- (b) La misma energía en carbohidrato: 270 kcal ÷ 4 kcal por g = 67.5 g, o unos 68 g. Se necesita más del doble de masa de carbohidrato para almacenar la misma energía.
- (c) Agua liberada: tres ácidos grasos se enlazan con el glicerol, y cada enlace libera 1 molécula de agua, así que se liberan 3 moléculas de agua.
- Respuesta: (a) 270 kcal. (b) Unos 68 g. (c) 3 moléculas de agua.
Ejemplo 2: Ácidos grasos y punto de fusión
Usa la gráfica de los puntos de fusión. (a) ¿Cuáles de los cuatro ácidos grasos son líquidos a temperatura ambiente (unos 20 °C)? (b) ¿Cuánto más bajo es el punto de fusión del ácido oleico que el del ácido esteárico? (c) Usa la forma de las moléculas para explicar el patrón.
Mostrar la solución
- (a) Líquidos a 20 °C: un ácido graso es líquido si su punto de fusión está por debajo de 20 °C. Esos son el oleico (13 °C), el linoleico (−5 °C) y el linolénico (−11 °C). El ácido esteárico (70 °C) es sólido.
- (b) Diferencia: 70 − 13 = 57 °C más bajo.
- (c) Forma: el ácido esteárico es saturado, así que sus colas rectas se empacan muy juntas y se necesita mucho calor para separarlas. Cada doble enlace dobla la cola, así que las moléculas se empacan más flojo y se funden a temperaturas más bajas.
- Respuesta: (a) Oleico, linoleico y linolénico. (b) 57 °C más bajo. (c) Los dobles enlaces doblan las colas, así que se empacan flojo.
Ejemplo 3: Fosfolípidos en agua
Un científico pone muchas moléculas de fosfolípidos en agua y agita la mezcla. (a) ¿Qué parte de un fosfolípido es atraída por el agua? (b) Describe cómo se acomodan los fosfolípidos. (c) ¿Por qué es útil este acomodo para una célula?
Mostrar la solución
- (a) Atraída por el agua: la cabeza de fosfato (hidrofílica).
- (b) Acomodo: las moléculas forman una bicapa. Las cabezas miran al agua en la parte exterior de cada capa, y las colas se miran entre sí en el centro, lejos del agua.
- (c) Uso para una célula: la bicapa es una barrera que separa el interior acuoso de la célula del exterior acuoso, así que puede formar la membrana celular.
- Respuesta: (a) La cabeza de fosfato. (b) Una bicapa con las cabezas hacia afuera y las colas hacia adentro. (c) Forma una barrera alrededor de la célula.
Práctica
Relaciona descripciones de lípidos con sus tipos, calcula energía y agua liberada, lee una gráfica de puntos de fusión y explica cómo los fosfolípidos forman una membrana. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- Los lípidos son no polares y no se disuelven en agua
- Un triglicérido es glicerol más tres ácidos grasos
- La grasa almacena cerca de 9 kcal por gramo
- Los dobles enlaces doblan las colas y bajan el punto de fusión
- Los fosfolípidos forman la bicapa de las membranas celulares
De vuelta a la pregunta esencial: las grasas y los aceites son importantes porque almacenan mucha energía en una masa pequeña y aíslan el cuerpo, y los fosfolípidos son importantes porque sus cabezas que aman el agua y sus colas que la evitan forman la membrana que rodea a cada célula. En los dos casos, la estructura de la molécula explica su función. A continuación verás la clase más variada de moléculas grandes: las proteínas.
Alineación con NGSS
Esta lección avanza hacia estas expectativas de desempeño de los Estándares de Ciencias de Nueva Generación (NGSS):
- HS-LS1-6: Construir y revisar una explicación basada en evidencia de cómo el carbono, el hidrógeno y el oxígeno de las moléculas de azúcar se pueden combinar con otros elementos para formar aminoácidos u otras moléculas grandes con base de carbono.
Ideas disciplinarias básicas: LS1.C Organización de la materia y el flujo de energía en los organismos