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Los ácidos grasos se encuentran en el cuerpo principalmente como ésteres en grasas y aceites naturales, pero existen en la forma no esterificada como ácidos grasos libres, una forma de transporte en el plasma. Los ácidos grasos que se hallan en grasas naturales por lo general contienen un número par de átomos de carbono. La cadena puede ser saturada (que no contiene dobles enlaces) o insaturada (que contiene uno o más dobles enlaces) (figura 15-1).
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Los ácidos grasos se denominan con base en los hidrocarburos correspondientes
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La nomenclatura sistemática de uso más frecuente denomina al ácido graso con base en el hidrocarburo con el mismo nombre y ordenamiento de átomos de carbono; la -e final se sustituye por -oico (sistema Ginebra). De este modo, los ácidos saturados terminan en -anoico, por ejemplo, ácido octanoico, y los ácidos grasos insaturados con dobles enlaces terminan en -enoico, por ejemplo, ácido octadecenoico (ácido oleico).
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Los átomos de carbono se numeran desde el carbono carboxilo (carbono núm. 1). Los átomos de carbono adyacentes al carbono carboxilo (núms. 2, 3 y 4) también se conocen como los carbonos α, β y γ, respectivamente, y el carbono metilo terminal recibe el nombre de carbono ω o n.
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En diversas fuentes se usa Δ para indicar el número y la posición de los dobles enlaces (figura 15-2); por ejemplo, Δ9 indica un doble enlace entre los carbonos 9 y 10 del ácido graso; ω9 denota un doble enlace en el noveno carbono contando desde el carbono ω. En animales, dobles enlaces adicionales sólo se introducen entre el doble enlace existente (p. ej., ω9, ω6 u ω3) y el carbono carboxilo, lo que conduce a tres series de ácidos grasos conocidos como las familias ω9, ω6 y ω3, respectivamente.
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Los ácidos grasos saturados no contienen dobles enlaces
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Los ácidos grasos saturados pueden imaginarse como basados en ácido acético (CH3—COOH) como el primer miembro de la serie en la cual se agrega de manera progresiva —CH2— entre los grupos CH3— y —COOH terminales. En el cuadro 15-1 se muestran ejemplos. Se sabe que existen otros miembros más altos de la serie, sobre todo en ceras. Algunos ácidos grasos de cadena ramificada también se han aislado a partir de fuentes tanto vegetales como animales.
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Los ácidos grasos insaturados contienen uno o más dobles enlaces
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Los ácidos grasos insaturados (figura 15-1, cuadro 15-2) pueden subdividirse como sigue:
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Ácidos monoinsaturados (monoetenoide, monoenoico) que contienen un doble enlace.
Ácidos poliinsaturados (polietenoide, polienoico), que contienen dos o más dobles enlaces.
Eicosanoides: estos compuestos, derivados de ácidos grasos polienoicos eicosa (20 carbonos), incluyen prostanoides, leucotrienos (LT) y lipoxinas (LX). Los prostanoides comprenden prostaglandinas (PG), prostaciclinas (PGI) y tromboxanos (TX).
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Las prostaglandinas existen en casi todos los tejidos de mamíferos y actúan como hormonas locales; tienen importantes actividades fisiológicas y farmacológicas. Se sintetizan in vivo por medio de ciclización del centro de la cadena de carbono de ácidos grasos poliinsaturados de 20 carbonos (eicosanoicos) (p. ej., ácido araquidónico) para formar un anillo ciclopentano (figura 15-3). Una serie relacionada de compuestos, los tromboxanos, tiene el anillo ciclopentano interrumpido con un átomo de oxígeno (anillo oxano) (figura 15-4). Tres diferentes ácidos grasos eicosanoicos dan lugar a tres grupos de eicosanoides caracterizados por el número de dobles enlaces en las cadenas laterales, por ejemplo, PG1, PG2 y PG3. Diferentes grupos sustituyentes fijos a los anillos dan origen a series de prostaglandinas y tromboxanos, que se marcan como A, B, etc.; por ejemplo, el tipo “E” de prostaglandina (como en la PGE2) tiene un grupo ceto en la posición 9, mientras que el tipo “F” tiene un grupo hidroxilo en esta posición. Los leucotrienos y las lipoxinas (figura 15-5) son un tercer grupo de derivados eicosanoides formados mediante la vía de la lipooxigenasa (figura 23-11). Se caracterizan por la presencia de 3 o 4 dobles enlaces conjugados, respectivamente. Los leucotrienos causan broncoconstricción; son potentes agentes proinflamatorios y están implicados en el asma.
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Casi todos los ácidos grasos insaturados naturales tienen dobles enlaces cis
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Las cadenas de carbono de ácidos grasos saturados forman un modelo en zigzag cuando se extienden a temperaturas bajas (figura 15-1). A temperaturas más altas, algunos enlaces rotan, lo que da por resultado acortamiento de la cadena; ello explica por qué las biomembranas se hacen más delgadas con los aumentos de la temperatura. En los ácidos grasos insaturados se observa un tipo de isomerismo geométrico, según la orientación de átomos o grupos alrededor de los ejes de dobles enlaces, que impiden la rotación. Si las cadenas acilo están en el mismo lado del enlace, es cis-, como en el ácido oleico; si están en lados opuestos, es trans-, como en el ácido elaídico, el isómero trans del ácido oleico (figura 15-6). Casi todos los dobles enlaces en ácidos grasos de cadena larga insaturados presentes de manera natural están en la configuración cis; las moléculas están “dobladas” 120 grados en el doble enlace. De este modo, el ácido oleico tiene una forma de L, mientras que el ácido elaídico permanece “recto”. El incremento del número de dobles enlaces cis en un ácido graso da pie a diversas posibles configuraciones espaciales de la molécula; p. ej., el ácido araquidónico, con cuatro dobles enlaces cis, está doblado en forma de U (figura 15-7). Esto tiene profunda importancia para el empaque molecular en membranas celulares y sobre las posiciones ocupadas por ácidos grasos en moléculas más complejas, como los fosfolípidos. Los dobles enlaces trans alteran estas relaciones espaciales. Los ácidos grasos trans están presentes en ciertos alimentos, y surgen como un subproducto de la saturación de ácidos grasos durante hidrogenación, o “endurecimiento” de aceites naturales en la manufactura de margarina. Una pequeña contribución adicional proviene de la ingestión de grasa de rumiante que contiene ácidos grasos trans, que surgen a partir de la acción de microorganismos en el rumen. Ahora se sabe que el consumo de ácidos grasos trans es nocivo para la salud, y se relaciona con aumento del riesgo de enfermedades, entre ellas enfermedad cardiovascular y diabetes mellitus. Esto ha llevado a desarrollar tecnología mejorada para producir margarina blanda con contenido bajo o nulo de ácidos grasos trans.
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Las propiedades físicas y fisiológicas de ácidos grasos reflejan la longitud de la cadena y el grado de insaturación
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Los puntos de fusión de ácidos grasos de carbono con un número par se incrementan con la longitud de la cadena y disminuyen de acuerdo con la insaturación. Un triacilglicerol que contiene tres ácidos grasos saturados de 12 carbonos o más es sólido a la temperatura corporal, mientras que si los residuos ácido graso son 18:2, es líquido hasta por debajo de 0°C. En la práctica, los acilgliceroles naturales contienen una mezcla de ácidos grasos adaptados para que satisfagan sus papeles funcionales. Los lípidos de membrana, que deben ser líquidos a todas las temperaturas ambientales, están más insaturados que los lípidos de almacenamiento. Los lípidos en los tejidos que están sujetos a enfriamiento, por ejemplo, en hibernadores o en las extremidades de animales, están más insaturados.