Ácidos Grasos (Bioquímica)

Los Acidos Grasos

Los ácidos grasos son ácidos orgánicos monoenoicos, que se encuentran presentes en las grasas, raramente libres, y casi siempre esterificando al glicerol y eventualmente a otros alcoholes. Son generalmente de cadena lineal y tienen un número par de átomos de carbono. La razón de esto es que en el metabolismo de los eucariotas, las cadenas de ácido graso se sintetizan y se degradan mediante la adición o eliminación de unidades de acetato. No obstante, hay excepciones, ya que se encuentran ácidos grasos de número impar de átomos de carbono en la leche y grasa de los rumiantes, procedentes del metabolismo bacteriano del rumen, y también en algunos lípidos de vegetales, que no son utilizados comúnmente para la obtención de aceites. 

Los ácidos grasos como tales (ácidos grasos libres) son poco frecuentes en los alimentos, y además son generalmente producto de la alteración lipolítica. Sin embargo, son constituyentes fundamentales de la gran mayoría de los lípidos, hasta el punto de que su presencia es casi definitoria de esta clase de sustancias. (Calbo, s.f)

Son ácidos carboxílicos de cadena larga, suelen tener nº par de carbonos (14 a 22), los más abundantes tienen 16 y 18 carbonos. (Anonimo, s.f)

Un ácido graso es una biomolécula de naturaleza lipídica formada por una larga cadena hidrocarbonada lineal, de diferente longitud o número de átomos de carbono, en cuyo extremo hay un grupo carboxilo (son ácidos orgánicos de cadena larga). Cada átomo de carbono se une al siguiente y al precedente por medio de un enlace covalente sencillo o doble. Al átomo de su extremo le quedan libres tres enlaces que son ocupados por átomos de hidrógeno (H3C-). Los demás átomos tienen libres los dos enlaces, que son ocupados igualmente por átomos de hidrógeno (... -CH2-CH2-CH2- ...). En el otro extremo de la molécula se encuentra el grupo carboxilo (-COOH) que es el que se combina con uno de los grupos hidroxilos (-OH) de la glicerina o propanotriol, reaccionando con él. El grupo carboxilo tiene carácter ácido y el grupo hidroxilo tiene carácter básico (o alcalino).

Formulación

Se puede formular un ácido graso genérico como R-COOH, donde R es la cadena hidrocarbonada que identifica al ácido en particular.

Donde el radical R es una cadena alquílica larga.
La mayoría de los ácidos grasos naturales posee un número par de átomos de carbono, esto es debido a que son biosintetizados a partir de acetato (CH3CO2-), el cual posee dos átomos de carbono.

Importancia

Los ácidos grasos forman parte de los fosfolípidos y glucolípidos, moléculas que constituyen la bicapa lipídica de todas las membranas celulares. En los mamíferos, incluido el ser humano, la mayoría de los ácidos grasos se encuentran en forma de triglicéridos, moléculas donde los extremos carboxílico (-COOH) de tres ácidos grasos se esterifican con cada uno de los grupos hidroxilos (-OH) del glicerol (glicerina, propanotriol); los triglicéridos (grasas) se almacenan en el tejido adiposo .

Propiedades físicas.

A) Solubilidad. Son moléculas bipolares o anfipáticas (del griego amphi, doble). La cabeza de la molécula es polar o iónica y, por tanto, hidrófila (-COOH). La cadena es apolar o hidrófoba (grupos -CH2- y -CH3terminal).

B) Punto de fusión. En los saturados, el punto de fusión aumenta debido al nº de carbonos, mostrando tendencia a establecer enlaces de Van der Waals entre las cadenas carbonadas.

Propiedades químicas.
A) Esterificación. El ácido graso se une a un alcohol por enlace covalente formando un ester y liberando una molécula de agua.

B) Saponificación. Reaccionan los álcalis o bases dando lugar a una sal de ácido graso que se denomina jabón. El aporte de jabones favorece la solubilidad y la formación de micelas de ácidos grasos.

Los tipos de ácidos grasos más abundantes en la Naturaleza están formados por cadenas de 16 a 22 átomos de carbono.

La parte que contiene el grupo carboxilo manifiesta carga negativa en contacto con el agua, por lo que presenta carácter ácido. El resto de la molécula no presenta polaridad (apolar) y es una estructura hidrófoba. Como la cadena apolar es mucho más grande que la parte con carga (polar), la molécula no se disuelve en agua.

Los ácidos grasos se clasifican en saturados e insaturados.

Saturados

Los enlaces entre los carbonos son enlaces simples, con la misma distancia entre ellos ( 1,54 Å) y el mismo ángulo (110º). Esta circunstancia permite la unión entre varias moléculas mediante fuerzas de Van der Waals. Cuanto mayor sea la cadena (más carbonos), mayor es la posibilidad de formación de estas interacciones débiles. Por ello, a temperatura ambiente, los ácidos grasos saturados suelen encontrarse en estado sólido.

Sólo tienen enlaces simples y suelen encontrarse en grasas animales.

Existen también productos vegetales saturados como la crema de cacao y el aceite de palma, cacahuete y coco. Los ácidos grasos saturados a destacar son: ácido esteárico, que se encuentra en las carnes rojas, mantequilla, y crema de cacao; ácido palmítico, en el coco y la palma; ácido butírico, en la mantequilla; y ácido araquídico, en los cacahuetes Nuestro cuerpo usa este tipo de grasa, básicamente, para producir energía. La longitud de los ácidos grasos saturados puede variar, y cuanto más larga sea la molécula, mayor tendencia a agregarse y pegarse, y más probabilidad de que se deposite en las células, órganos y arterias, causando problemas de salud.

La carne roja, productos lácteos y otros alimentos de origen animal se componen, en su mayoría, de moléculas largas de ácidos grasos saturados, por lo que cuando se consumen en exceso pueden dar origen a problemas cardiovasculares, entre muchos otros. (Grasas trans, s.f)

Estructura	Nombre común	Se encuentra en
C 4:0	butírico	leche de rumiantes
C 6:0	caproico	leche de rumiantes
C 8:0	caprílico	leche de rumiantes, aceite de coco
C 10:0	cáprico	leche de rumiantes, aceite de coco
C 12:0	láurico	aceite de coco, aceite de nuez de palma
C 14:0	mirístico	coco, nuez de palma, otros aceites vegetales
C 16:0	palmítico	abundante en todas las grasas
C 18:0	esteárico	grasas animales, cacao

Insaturados

En ellos pueden aparecer enlaces dobles o triples entre los carbonos de la cadena. La distancia entre los carbonos no es la misma que la que hay en los demás enlaces de la molécula, ni tampoco los ángulos de enlace (123º para enlace doble, 110º para enlace simple). Esto origina que las moléculas tengan más problemas para formar uniones mediante fuerzas de Van der Waals entre ellas. Por ello, a temperatura ambiente, los ácidos grasos insaturados suelen encontrarse en estado líquido.

Las grasas insaturadas son las que ayudan a bajar el colesterol en la sangre, siempre que se utilizan en lugar de las grasas saturadas. Sin embargo, las grasas insaturadas tienen muchas calorías, de tal manera que es necesario limitar su consumo.

Existen dos tipos de grasas insaturadas

Grasas monoinsaturadas: los ejemplos abarcan el aceite de oliva y el aceite de canola. Olivas, colza, frutos secos (pistachos, almendras, avellanas, nueces de macadamia, anacardos, nueces de pecán), cacahuetes, aguacatesy sus aceites.

Grasas poliinsaturadas: los ejemplos abarcan los aceites de pescado, azafrán, girasol, maíz y soja. A su vez, las grasas poliinsaturadas se subdividen en distintos clases, donde destacan por sus propiedades dos subtipos: las grasas omega 6 y omega 3. (Anonimo, s.f)

Estructura	Nombre común	Se encuentra en
C 10:1 n-1	caproleico	leche de rumiantes
C 12:1 n-3	lauroleico	leche de vaca
C 16:1 n-7	palmitoleico	nuez de macadamia, aceites de pescado
C 18:1 n-9	oleico	aceites vegetales (muy extendido en la naturaleza)
C 18:1 n-7	vaccénico	grasas de rumiantes
C 20:1 n-11	gadoleico	aceites de pescado
C 22:1 n-11	cetoleico	aceites de pescado
C 22:1 n-9	erúcico	aceite de colza

¿Debido a que se disuelven en el agua los jabones?

El agua tiene una parte polar, es la razón por la que las grasas son arrastradas por el agua, las grasas son disueltas por la parte grasa del jabón ya que una sustancia disuelve a otra similar. 
De esta forma. el jabón está formado por dos "partes", una hidrófila, es decir, esta polarizada con cargas, (debido a la ionización que provoca el álcali usado en su fabricación, generalmente potasa),que son compatibles con el agua, y una parte hidrófoba, o grasa, que dispersa la grasas, esta asociación particular del jabón se conoce como "micela", en el que la parte grasa engloba a la mugre, formada por suciedad y grasas, y expone, en forma radial, la parte iónica al agua.

las moléculas de grasa o aceite se solubilizarán si encuentran moléculas de polaridad similar que las arrastren. Los detergentes son solubles en agua porque tienen un extremo de su molécula con afinidad al agua (hidrófilo), pero disuelven a las grasas porque el otro extremo es de naturaleza hidrófoba, esto es, repele al agua, pero es afín a las grasas. Veamos un esquema de la estructura del jabón y su acción:

Jabón

            O

            ║   _      +

R─ ─ ─CO   Na (cabeza polar)

Las moléculas de los jabones o de los detergentes, tienen una porción, en el extremo, llamada “Cabeza” polar, la cual es hidrófila, por lo cual favorece que esta parte se disuelva en agua. En el otro extremo de la molécula, en donde no hay polaridad, se encuentra la “cola” no polar, que presenta afinidad por moléculas no polares y en consecuencia es hidrófoba. Esta característica de cabeza-cola, permite que el agua arrastre lo que no se ella disuelve en. (R., 2012)

(Anonimo, s.f)

¿Qué tipo de micelas forman  a los jabones?

Por el  comportamiento antipático los jabones se disuelven en agua dando lugar a micelas monocapas, o bicapas si poseen agua en su interior.

Las moléculas anfifílicas, también llamadas anfipáticas, son aquellas moléculas que poseen un extremo hidrofílico,es decir, que es soluble en agua y otro hidrófobo, es decir, que rechaza el agua. Así, por ejemplo, cualquier tipo de aceite es hidrófobo porque no puede incorporarse al agua. Comúnmente estas dos partes tenderían a separarse si se agregan a una mezcla de dos sustancias, una hidrofóbica y una hidrofilica, lo que no puede cumplirse debido a que se encuentran unidas por un enlace químico.

A estos compuestos que contienen grupos simultáneos fuertemente no polares y grupos fuertemente polares, el agua los dispersa o los solubiliza formando micelas bicapas o monocapas. Un ejemplo sencillo de biomolécula anfifílica que tiende a formar micelas es la sal sódica del ácido oleico. Esta molécula posee un solo grupo carboxilo que es polar y tiende por ello a hidratarse con facilidad, y una larga cola hidrocarbonada, que es no polar e intrínsecamente insoluble en el agua.

Otro ejemplo son los fosfolípidos, compuestos por dos ácidos grasos, los extremos hidrófobos; y un ácido fosfórico y un aminoalcohol (el extremo hidrófilo). Este también es el caso de los jabones, ya que las moléculas de jabón se adhieren por un lado a las moléculas de agua y por el otro a las partículas de suciedad.

Los triglicéridos no son anfipáticos, no son solubles en agua o sea no cumplen con la doble característica de ser solubles en solventes orgánicos (no polares) y en el agua (polar). No es anfipatica ya que las partes polares de la glicerina y de los ácidos grasos están formando parte de los enlaces ester. El triglicérido, a diferencia del fosfolípido, no tiene el grupo fosfato que es el que, precisamente, le confiere esa característica anfipática. (Wikipedia, s.f)

¿Porque el jabón hace espuma?

Las moléculas halladas en el jabón juegan un rol importante en el proceso de formación de la espuma. De hecho, el jabón está compuesto de dos tipos distintos de moléculas: las que son atraídas por el agua y las que son atraídas por el aceite. Cuando las moléculas de agua y de jabón se combinan mediante fricción, usualmente se produce espuma. (muy fitness, s.f)

Tienen un efecto espumante cuando la monocapa atrapa aire y detergente o emulsionante si contienen pequeñas gotas de lípido.

A partir de una determinada concentración las moléculas de jabón interaccionan entre si formando una especie de jaula esférica, rodeando a la sustancia orgánica y encerrándola en su interior.
Esta agrupación se llama micela y la parte hidrófuga queda en el interior y la hidrófila en el exterior interaccionando con el agua.
Estas micelas reducen también la tensión superficial del agua (fuerza que aparece en la superficie que separa dos medios diferentes, como el agua y aire) y da lugar a la formación de la espuma. (Anonimo, s.f)