En química, particularmente en bioquímica, un ácido graso es un ácido carboxílico con una larga cadena alifática, que está saturada o insaturada. La mayoría de los ácidos grasos naturales tienen una cadena no ramificada de un número par de átomos de carbono, de 4 a 28. Los ácidos grasos generalmente no se encuentran en los organismos, sino como tres clases principales de ésteres :
Triglicéridos, fosfolípidos y ésteres de colesterilo.. En cualquiera de estas formas, los ácidos grasos son fuentes importantes de combustible en la Dieta para los animales y son componentes estructurales importantes para las células.
Historia
El concepto de ácido graso (ácido graso ) fue introducido por Michel Eugène Chevreul, aunque inicialmente utilizó algunos términos variantes: acido graisse y acido huileux («grasa ácida» y «ácido aceitoso»).
Tipos de ácidos grasos
Los ácidos grasos se clasifican de muchas maneras: por longitud, por saturación frente a insaturación, por contenido de carbono par frente a impar, y por lineal frente a ramificado.
Longitud de los ácidos grasos
Los ácidos grasos de cadena corta (SCFA) son ácidos grasos con colas alifáticas de cinco carbonos o menos (por ejemplo, ácido butírico ).
Los ácidos grasos de cadena media (MCFA) son ácidos grasos con colas alifáticas de 6 a 12 carbonos, que pueden formar triglicéridos de cadena media.
Los ácidos grasos de cadena larga (LCFA) son ácidos grasos con colas alifáticas de 13 a 21 carbonos.
Los ácidos grasos de cadena muy larga (VLCFA) son ácidos grasos con colas alifáticas de 22 o más carbonos.
Ácidos grasos saturados
Los ácidos grasos saturados no tienen enlaces dobles C = C. Tienen la misma fórmula CH 3 (CH 2 ) n COOH, con variaciones en «n». Un ácido graso saturado importante es el ácido esteárico (n = 16), que cuando se neutraliza con lejía es la forma más común de jabón.
Ácidos grasos insaturados
Los ácidos grasos insaturados tienen uno o más C = C enlaces dobles. Los dobles enlaces C = C pueden dar isómeros cis o trans.
Cis
Una configuración cis significa que los dos átomos de hidrógeno adyacentes al doble enlace sobresalen en el mismo lado de la cadena. La rigidez del doble enlace congela su conformación y, en el caso del isómero cis, hace que la cadena se doble y restrinja la libertad de conformación del ácido graso.
Cuantos más enlaces dobles tenga la cadena en la configuración cis, menos flexibilidad tendrá. Cuando una cadena tiene muchos enlaces cis, se vuelve bastante curva en sus conformaciones más accesibles. Por ejemplo, el ácido oleico, con un doble enlace, tiene un «doblez», mientras que el ácido linoleico, con dos dobles enlaces, tiene una curva más pronunciada.
Ácido α-linolénico, con tres dobles enlaces, favorece una forma enganchada. El efecto de esto es que, en entornos restringidos, como cuando los ácidos grasos son parte de un fosfolípido en una bicapa lipídica, o los triglicéridos en las gotas de Lípidos, los enlaces cis limitan la capacidad de los ácidos grasos de estar estrechamente empaquetados y, por lo tanto, pueden afectar el temperatura de fusión de la membrana o de la Grasa.
Trans
Una configuración trans, por el contrario, significa que los dos átomos de hidrógeno adyacentes se encuentran en lados opuestos de la cadena. Como resultado, no hacen que la cadena se doble mucho, y su forma es similar a los ácidos grasos saturados rectos.
En la mayoría de los ácidos grasos insaturados de origen natural, cada doble enlace tiene tres ( n- ), seis ( n- ) o nueve ( n- ) átomos de carbono, y todos los dobles enlaces tienen una configuración cis. La mayoría de los ácidos grasos en la configuración trans ( Grasas trans ) no se encuentran en la naturaleza y son el resultado del procesamiento humano (por ejemplo, hidrogenación ).
Algunos ácidos grasos trans también se encuentran naturalmente en la leche y la carne de los rumiantes (como el ganado bovino y ovino). Se producen, por fermentación, en el rumen de estos animales. También se encuentran en productos lácteos de la leche de rumiantes, y también se pueden encontrar en la leche materna de mujeres que los obtuvieron de su dieta.
Las diferencias en la geometría entre los diversos tipos de ácidos grasos insaturados, así como entre los ácidos grasos saturados e insaturados, juegan un papel importante en los procesos biológicos y en la construcción de estructuras biológicas (como las membranas celulares).
Ácidos grasos de cadena par vs impar
La mayoría de los ácidos grasos están encadenados, por ejemplo, esteárico (C) y oleico (C), lo que significa que los comprende un número par de átomos de carbono. Algunos ácidos grasos tienen números impares de carbono; se les conoce como ácidos grasos de cadena impar (OCFA). Los OCFA más comunes son los derivados saturados de C15 y C17, respectivamente ácido pentadecanoico y ácido heptadecanoico, que se encuentran en los productos lácteos.
A nivel molecular, los OCFA se biosintetizan y metabolizan de forma ligeramente diferente a los parientes de cadena uniforme.
Nomenclatura
Numeración de los átomos de carbono en un ácido graso
La mayoría de los ácidos grasos naturales tienen una cadena no ramificada de átomos de carbono, con un grupo carboxilo (–COOH) en un extremo y un grupo metilo (–CH) en el otro extremo. El carbono al lado del grupo carboxilo se etiqueta como carbono α ( alfa ), utilizando la primera letra del alfabeto griego.
El siguiente se etiqueta como β ( beta ), y así sucesivamente. Aunque los ácidos grasos pueden tener diferentes longitudes, la última posición siempre se etiqueta como ω ( omega ), que es la última letra del alfabeto griego.
La posición de los de carbono átomos en la cadena principal de un ácido graso puede ser también indicado por la numeración de ellos, ya sea desde el extremo -COOH o de la -CH 3 final de la cadena de carbono. Si la posición se cuenta desde el extremo −COOH, se usa la notación C- x, con x = 1, 2, 3, etc.
Números azules en el diagrama de la derecha, donde C- es el carbono −COOH ) Si la posición se cuenta desde el extremo −CH 3, entonces está representada por la notación ω- x, o de manera equivalente, por la notación nx (números en rojo, donde ω- o n -1 se refiere al carbono metílico).
Las posiciones de los dobles enlaces en una cadena de ácidos grasos pueden, por lo tanto, indicarse de dos maneras, utilizando la notación C- x o la ω- x. Por lo tanto, en un ácido graso de 18 carbonos, un doble enlace entre C- (o ω-) y C- (o ω-) se informa como Δ 12 si se cuenta desde el extremo −COOH, o como ω- 6 (u omega-) si se cuenta desde el extremo −CH 3.
En ambos casos, solo se indica el «comienzo» del doble enlace. El “Δ” es la letra griega delta, que se traduce en “D” (para D vínculo OBLE) en el alfabeto romano. Omega (ω) es la última letra del alfabeto griego y, por lo tanto, se utiliza para indicar el «último» átomo de carbono en la cadena de ácidos grasos.
El ω- xnotación se utiliza casi exclusivamente para indicar la posición del doble enlace que es más cercano a la -CH 3 fin en ácidos grasos con múltiples dobles enlaces, tales como los Ácidos grasos esenciales.
Los ácidos grasos con un número impar de átomos de carbono se denominan ácidos grasos de cadena impar, mientras que el resto son ácidos grasos de cadena par. La diferencia es relevante para la Gluconeogénesis.
Nombramiento de ácidos grasos
La siguiente tabla describe los sistemas más comunes para nombrar ácidos grasos.
Ácidos grasos libres
Cuando circulan en el plasma (ácidos grasos plasmáticos), no en su éster, los ácidos grasos se conocen como ácidos grasos no esterificados (NEFA) o ácidos grasos libres (FFA). Los FFA siempre están unidos a una Proteína de transporte, como la albúmina.
Producción
Industrial
Los ácidos grasos generalmente se producen industrialmente mediante la hidrólisis de triglicéridos, con la eliminación de glicerol (ver productos oleoquímicos ). Los fosfolípidos representan otra fuente. Algunos ácidos grasos se producen sintéticamente por hidrocarboxilación de alquenos.
Ácidos grasos hiperoxigenados
Los ácidos grasos hiperoxigenados se producen mediante procesos industriales específicos para cremas tópicas para la piel. El proceso se basa en la introducción o saturación de peróxidos en ésteres de ácidos grasos a través de la presencia de luz ultravioleta y burbujeo de oxígeno gaseoso a temperaturas controladas.
Específicamente, se ha demostrado que los ácidos linolénicos desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la función de barrera contra la humedad de la piel (evitando la pérdida de agua y la deshidratación de la piel). Un estudio en España publicado en el Journal of Wound Care en marzo de 2005 comparó un producto comercial con un placebo grasiento y ese producto específico era más efectivo y también rentable.
Una gama de tales OTCLos productos médicos ahora están ampliamente disponibles. Sin embargo, no se encontró que el aceite de oliva aplicado tópicamente fuera inferior en un ensayo » aleatorizado de triple inferioridad ciega controlada» realizado en España durante 2015. Es probable que los productos comerciales sean menos complicados de manejar y más lavables que el aceite de oliva o la vaselina, los cuales, si se aplican tópicamente, pueden manchar la ropa y la ropa de cama.
Por animales
En los animales, los ácidos grasos se forman a partir de Carbohidratos predominantemente en el hígado, el tejido adiposo y las glándulas mamarias durante la lactancia.
Los carbohidratos se convierten en piruvato por glucólisis como el primer paso importante en la conversión de carbohidratos en ácidos grasos. El piruvato se descarboxila para formar acetil-CoA en la mitocondria. Sin embargo, este acetil CoA necesita ser transportado al citosol donde se produce la síntesis de ácidos grasos.
Esto no puede ocurrir directamente. Para obtener acetil-CoA citosólico, el citrato (producido por la condensación de acetil-CoA con oxaloacetato ) se elimina del ciclo del ácido cítrico y se transporta a través de la membrana mitocondrial interna hacia el citosol. Allí es escindido porATP citrato liasa en acetil-CoA y oxaloacetato.
El oxaloacetato se devuelve a la mitocondria como malato. La acetil-CoA citosólica es carboxilada por la acetil CoA carboxilasa en malonil-CoA, el primer paso comprometido en la síntesis de ácidos grasos.
Malonyl-CoA participa en una serie repetitiva de reacciones que alarga la cadena de ácidos grasos en crecimiento en dos carbonos a la vez. Casi todos los ácidos grasos naturales, por lo tanto, tienen un número par de átomos de carbono. Cuando se completa la síntesis, los ácidos grasos libres casi siempre se combinan con glicerol (tres ácidos grasos por una molécula de glicerol) para formar triglicéridos, la principal forma de almacenamiento de ácidos grasos y, por lo tanto, de Energía en los animales.
Sin embargo, los ácidos grasos también son componentes importantes de los fosfolípidos que forman las bicapas de fosfolípidos a partir de las cuales se construyen todas las membranas de la célula (la pared celular y las membranas que encierran todos los orgánulos dentro de las células, como elnúcleo, las mitocondrias, el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi ).
Los «ácidos grasos no combinados» o «ácidos grasos libres» que se encuentran en la circulación de los animales provienen de la descomposición (o lipólisis ) de los triglicéridos almacenados. Debido a que son insolubles en agua, estos ácidos grasos se transportan unidos a la albúmina plasmática. Los niveles de «ácidos grasos libres» en la sangre están limitados por la disponibilidad de sitios de unión a la albúmina.
Pueden ser extraídos de la sangre por todas las células que tienen mitocondrias (con la excepción de las células del sistema nervioso central ). Los ácidos grasos solo se pueden descomponer en las mitocondrias,y agua. Las células del sistema nervioso central, aunque poseen mitocondrias, no pueden extraer los ácidos grasos libres de la sangre, ya que la barrera hematoencefálica es impermeable a la mayoría de los ácidos grasos libres, excluyendo los ácidos grasos de cadena corta y los ácidos grasos de cadena media.
Estas células tienen que fabricar sus propios ácidos grasos a partir de carbohidratos, como se describió anteriormente, para producir y mantener los fosfolípidos de sus membranas celulares y las de sus orgánulos.
Ácidos grasos en las grasas de la dieta
La siguiente tabla muestra la composición de ácidos grasos, Vitamina E y Colesterol de algunas grasas dietéticas comunes.
Reacciones de ácidos grasos
Los ácidos grasos exhiben reacciones como otros ácidos carboxílicos, es decir, sufren esterificación y reacciones ácido-base.
Acidez
Los ácidos grasos no muestran una gran variación en su acidez, como lo indican sus respectivos p K a. El ácido no nanoico, por ejemplo, tiene una AP K a de 4.96, siendo solo un poco más débil que el ácido acético (4.76). A medida que aumenta la longitud de la cadena, disminuye la solubilidad de los ácidos grasos en el agua, de modo que los ácidos grasos de cadena más larga tienen un efecto mínimo sobre el pH de una solución acuosa.
Incluso aquellos ácidos grasos que son insolubles en agua se disolverán en etanol tibio y se pueden valorar con una solución de hidróxido de sodio usando fenolftaleína.como un indicador Este análisis se utiliza para determinar el contenido de ácidos grasos libres de las grasas; es decir, la proporción de los triglicéridos que se han hidrolizado.
La neutralización de los ácidos grasos, es decir, la saponificación, es una ruta ampliamente practicada hacia los jabones metálicos.
Hidrogenación y endurecimiento
La hidrogenación de ácidos grasos insaturados se practica ampliamente. Las condiciones típicas implican 2,0-3,0 MPa de H 2 de presión, 150 º C, y el níquel soportado sobre sílice como catalizador. Este tratamiento proporciona ácidos grasos saturados. El grado de hidrogenación se indica mediante el número de Yodo.
Los ácidos grasos hidrogenados son menos propensos a la rancidificación. Como los ácidos grasos saturados se funden más que los precursores insaturados, el proceso se denomina endurecimiento. La tecnología relacionada se utiliza para convertir aceites vegetales en margarina. La hidrogenación de triglicéridos (frente a ácidos grasos) es ventajosa porque los ácidos carboxílicos degradan los catalizadores de níquel, produciendo jabones de níquel.
Durante la hidrogenación parcial, los ácidos grasos insaturados pueden isomerizarse de la configuración cis a la trans.
Más forzando la hidrogenación, es decir, utilizando presiones más altas de H 2 y temperaturas más altas, los ácidos grasos se convierte en alcoholes grasos. Sin embargo, los alcoholes grasos se producen más fácilmente a partir de ésteres de ácidos grasos.
En la reacción Varrentrapp, ciertos ácidos grasos insaturados se escinden en álcali fundido, una reacción que fue, en un momento dado, relevante para la aclaración de la estructura.
Autooxidación y ranciedad
Los ácidos grasos insaturados sufren un cambio químico conocido como autooxidación. El proceso requiere oxígeno (aire) y se acelera por la presencia de metales traza. Los aceites vegetales resisten este proceso en un pequeño grado porque contienen antioxidantes, como el Tocoferol. Las grasas y aceites a menudo se tratan con agentes quelantes como el ácido cítrico para eliminar los catalizadores metálicos.
Ozonólisis
Los ácidos grasos insaturados son susceptibles a la degradación por ozono. Esta reacción se practica en la producción de ácido azelaico ((CH 2 ) 7 (CO 2 H) 2 ) a partir de ácido oleico.
Análisis
En el análisis químico, los ácidos grasos se separan por cromatografía de gases de ésteres metílicos; adicionalmente, es posible una separación de isómeros insaturados por cromatografía de capa fina de argigación.
Circulación
Digestión e Ingesta
A corto y ácidos grasos de cadena media son absorbidos directamente en la sangre a través de los capilares del intestino y los viajes a través de la vena porta al igual que otros Nutrientes absorbidos hacen. Sin embargo, los ácidos grasos de cadena larga no se liberan directamente en los capilares intestinales.
En cambio, se absorben en las paredes grasas de las vellosidades intestinales y se vuelven a ensamblar en triglicéridos. Los triglicéridos están recubiertos con colesterol y proteínas (recubrimiento de proteínas) en un compuesto llamado quilomicrón.
Desde el interior de la célula, el quilomicrón se libera en un capilar linfático llamado lácteo, que se fusiona en vasos linfáticos más grandes. Se transporta a través del sistema linfático y el conducto torácico hasta una ubicación cerca del corazón (donde las arterias y las venas son más grandes).
El conducto torácico vacía los quilomicrones en el torrente sanguíneo a través de la vena subclavia izquierda. En este punto, los quilomicrones pueden transportar los triglicéridos a los tejidos donde se almacenan o metabolizan para obtener energía.
Metabolismo
Cuando se metabolizan, los ácidos grasos producen grandes cantidades de ATP. Muchos tipos de células pueden usar glucosa o ácidos grasos para este propósito. Los ácidos grasos (proporcionados por la ingestión o por la extracción de triglicéridos almacenados en los tejidos grasos) se distribuyen a las células para servir como combustible para la contracción muscular y el metabolismo general.
Se descomponen en CO 2 y agua por las mitocondrias intracelulares, liberando grandes cantidades de energía, capturadas en forma de ATP a través de la oxidación beta y el ciclo del ácido cítrico.
Ácidos grasos esenciales
Los ácidos grasos que se requieren para una buena salud pero que no pueden elaborarse en cantidad suficiente a partir de otros sustratos y, por lo tanto, deben obtenerse de los alimentos, se denominan ácidos grasos esenciales. Hay dos series de ácidos grasos esenciales: uno tiene un doble enlace a tres átomos de carbono del extremo metilo;
El otro tiene un enlace doble a seis átomos de carbono del extremo metilo. Los humanos carecen de la capacidad de introducir dobles enlaces en ácidos grasos más allá de los carbonos 9 y 10, contados desde el lado del ácido carboxílico. Dos ácidos grasos esenciales son el ácido linoleico (LA) y el Ácido alfa-linolénico.(ALA) Estos ácidos grasos están ampliamente distribuidos en aceites vegetales.
El cuerpo humano tiene una capacidad limitada para convertir ALA en los ácidos grasos omega- de cadena más larga : ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido docosahexaenoico (DHA), que también se pueden obtener de los peces. Los ácidos grasos omega -3 y omega- son precursores biosintéticos de endocannabinoides con propiedades antinociceptivas, ansiolíticas y neurogénicas.
Distribución
Los ácidos grasos en la sangre están en diferentes formas en diferentes etapas en la circulación sanguínea. Se toman a través del intestino en quilomicrones, pero también existen en lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL) y lipoproteínas de baja densidad (LDL) después del procesamiento en el hígado.
Además, cuando se liberan de los adipocitos, los ácidos grasos existen en la sangre como ácidos grasos libres.
Se propone que la mezcla de ácidos grasos que exuda la piel de los mamíferos, junto con el ácido láctico y el ácido pirúvico, es distintiva y permite a los animales con un agudo sentido del olfato diferenciar a las personas.
Usos industriales
Los ácidos grasos se utilizan principalmente en la producción de jabón, tanto con fines cosméticos como, en el caso de jabones metálicos, como lubricantes. Los ácidos grasos también se convierten, a través de sus ésteres metílicos, en alcoholes grasos y aminas grasas, que son precursores de tensioactivos, detergentes y lubricantes.
Otras aplicaciones incluyen su uso como emulsionantes, agentes texturizantes, agentes humectantes, agentes antiespumantes o agentes estabilizadores.
Los ésteres de ácidos grasos con alcoholes más simples (como los ésteres de metilo, etilo, n-propilo, isopropilo y butilo) se usan como emolientes en cosméticos y otros productos de cuidado personal y como lubricantes sintéticos. Los ésteres de ácidos grasos con alcoholes más complejos, como el sorbitol, el etilenglicol, el dietilenglicol y el polietilenglicol se consumen en los alimentos, o se usan para el cuidado personal y el tratamiento del agua, o se usan como lubricantes o fluidos sintéticos para trabajar el metal.