Ejercicio resuelto de Lípidos · Biología · Aragón · 2025

Observando la molécula de la imagen:



a) ¿De qué tipo de biomolécula se trata? Indique sus componentes químicos y tipo de enlaces entre ellos. [0,6 puntos]

b) ¿En qué estructura celular aparece principalmente? Justifique su orientación en esta estructura, basándose en sus propiedades químicas. [0,4 puntos]

c) Las moléculas unidas a los carbonos $^{1}$C y $^{2}$C presentan estados físicos distintos a temperatura ambiente (sólido y líquido, respectivamente). ¿A qué se debe esta diferencia? Justifique su respuesta. [0,4 puntos]

d) Si el compuesto unido al carbono 1 se degradara en una célula animal, ¿qué rutas metabólicas, y en qué parte de la célula se llevarían a cabo, para conseguir su oxidación completa? [0,6 puntos]

$\textbf{a) ¿De qué tipo de biomolécula se trata? Indique sus componentes químicos y tipo de enlaces entre ellos. [0,6 puntos]}$

Se trata de un lípido saponificable y anfipático, concretamente un glicerofosfolípido o fosfoglicérido, que es el tipo de fosfolípido más abundante en las membranas.

Sus componentes químicos son cuatro. Un glicerol, un alcohol de tres carbonos que actúa de esqueleto central. Dos ácidos grasos, unidos a los carbonos 1 y 2 del glicerol. Un ácido fosfórico, unido al carbono 3. Y un aminoalcohol o alcohol polar unido al fosfato, como la colina, la etanolamina o la serina, que junto con el fosfato constituye la cabeza polar.

Los enlaces son de dos clases. Los dos ácidos grasos se unen al glicerol mediante enlaces éster, formados por condensación entre el grupo carboxilo del ácido graso y un grupo hidroxilo del glicerol. El ácido fosfórico se une al glicerol por un lado y al aminoalcohol por el otro mediante dos enlaces éster fosfórico o fosfoéster, que en conjunto constituyen un puente fosfodiéster.

$\textbf{b) ¿En qué estructura celular aparece principalmente? Justifique su orientación en esta estructura, basándose en sus propiedades químicas. [0,4 puntos]}$

Aparece principalmente en la membrana plasmática y, en general, en todas las membranas celulares, tanto la plasmática como las de los orgánulos membranosos, de las que es el componente estructural mayoritario.

Su orientación se explica por su carácter anfipático: la molécula tiene una cabeza polar hidrófila, formada por el fosfato y el aminoalcohol, y dos colas apolares hidrófobas, que son las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos. En un medio acuoso como el que hay a ambos lados de la membrana, las moléculas se disponen espontáneamente en una bicapa: las cabezas polares quedan orientadas hacia fuera, en contacto con el agua del líquido extracelular y del citosol, con las que establecen interacciones electrostáticas y puentes de hidrógeno, mientras que las colas hidrófobas se enfrentan entre sí en el interior de la bicapa, huyendo del agua y manteniéndose unidas por interacciones hidrofóbicas y fuerzas de Van der Waals. Esta disposición es la que da a la membrana su carácter de barrera semipermeable.

$\textbf{c) Las moléculas unidas a los carbonos }^{1}\textbf{C y }^{2}\textbf{C presentan estados físicos distintos a temperatura ambiente (sólido y líquido, respectivamente). ¿A qué se debe esta diferencia? Justifique su respuesta. [0,4 puntos]}$

La diferencia se debe a la presencia o ausencia de dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada, es decir, al grado de saturación del ácido graso.

El ácido graso unido al carbono 1 es saturado: no tiene dobles enlaces, su cadena es lineal y sin codos, de manera que varias moléculas pueden empaquetarse muy juntas y establecer entre ellas un gran número de fuerzas de Van der Waals. Romper todas esas interacciones exige mucha energía, así que su punto de fusión es alto y a temperatura ambiente se encuentra en estado sólido.

El ácido graso unido al carbono 2 es insaturado: tiene uno o varios dobles enlaces en configuración *cis* que provocan un codo o acodamiento en la cadena. Ese codo impide que las moléculas se aproximen y se empaqueten con eficacia, se establecen menos fuerzas de Van der Waals entre ellas y el punto de fusión baja, de modo que a temperatura ambiente el ácido graso es líquido.

$\textbf{d) Si el compuesto unido al carbono 1 se degradara en una célula animal, ¿qué rutas metabólicas, y en qué parte de la célula se llevarían a cabo, para conseguir su oxidación completa? [0,6 puntos]}$

El compuesto unido al carbono 1 es un ácido graso saturado, y su oxidación completa requiere encadenar tres rutas.

La primera es la $\beta$-oxidación o hélice de Lynen, que tiene lugar en la matriz mitocondrial. El ácido graso, previamente activado a acil-CoA en el citosol y transportado al interior de la mitocondria, va perdiendo en cada vuelta una unidad de dos carbonos en forma de acetil-CoA, y en cada vuelta se obtienen además un NADH y un $\text{FADH}_2$.

La segunda es el ciclo de Krebs, que también ocurre en la matriz mitocondrial. Cada acetil-CoA se condensa con el oxalacetato y se oxida por completo hasta $\text{CO}_2$, generando más coenzimas reducidas y un GTP por vuelta.

La tercera es la cadena de transporte de electrones acoplada a la fosforilación oxidativa, que se localiza en la membrana mitocondrial interna, es decir, en las crestas. Allí el NADH y el $\text{FADH}_2$ ceden sus electrones hasta el oxígeno, que actúa como aceptor final y se reduce a agua, y el gradiente de protones generado permite a la ATP sintasa producir la mayor parte del ATP.