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Lipídeos Lipídeos: desempenham diferentes funções nos organismos e são estruturalmente diversos. Gorduras Óleos Triglicerídeos Ácido graxo Glicerol (álcool) Óleos e gorduras são empregados pela maioria dos organismos vivos como forma de reserva metabólica. Eles fornecem grande quantidade de energia ao serem degradados. Ceras: presentes no favo de mel, em plantas, vertebrados, plâncton. O favo de mel é firme a 25º e impermeável à água. Impede a evaporação excessiva de água e protege contra parasitas. Principal forma de armazenamento da energia metabólica no plâncton (microrganismos que flutuam nos mares). ácido palmítico 1-triacontanol Principal compoente da cera de abelha. Vitamina E Vitamina K Estradiol Testosterona Cortisol Vitaminas A, D, K, E: são lipossolúveis e desempenham funções essenciais à nossa saúde. Hormônios esteróides: atuam como sinais biológicos potentes (derivam dos esteróides). Bicamada lipidica Transportadores de elétrons Plastoquinona (cloroplastos) Ubiquinona (mitocôndrias) Lipídios estruturais Colesterol De acordo com a função, os lipídios podem ser divididos em: Lipídios de Reserva Lipídios Estruturais de Membranas Lipídios como Sinais, Co-fatores e Pigmentos O que são lipídios? Grupo de compostos com estrutura química variada, caracterizados por serem praticamente insolúveis em água. 1. Lipídios de Reserva Gorduras e óleos são lipídios empregados como reserva energética pela maioria dos organismos São formados por uma mistura de ácidos graxos Gorduras e óleos O que são ácidos graxos? São ácidos carboxílicos com cadeias de hidrocarboneto que variam de tamanho (4 a 36 átomos de carbono). ácidos carboxílicos cadeias de hidrocarboneto: sem ramificações (maioria) saturada ou insaturada Fórmulas estruturais de alguns ácidos graxos. Ácidos Graxos Ácido graxo saturado: cadeia de hidrocarbonetos só tem ligações simples. Grupo carboxila Cadeia hidrocarbonada Ácido graxo insaturado: cadeia de hidrocarbonetos tem 1 ou mais duplas ligações. A dupla ligação provoca uma curvatura rígida na molécula . Nomenclatura dos Ácidos Graxos Nome sistemático Nome comum deriva do hidrocarboneto correspondente deriva das fontes onde são encontrados em abundância Nº de átomos de C Saturado Insaturado Nº de insaturações posição das insaturações Sistemas: Δ (delta) ω (ômega) Ácido Graxo Saturado CH3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 –CH-CH -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 –COOH 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 16:0 Nº átomos de carbono Nº de ligações duplas Nome sistemático: Ácido n-hexadecanóico (16C) Nome comum: Ácido palmítico (palmeira) CH3-CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH=CH -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 –COOH 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 D 18:1 (D9) Nº átomos de carbono Nº de ligações duplas Posição da ligação dupla 18:2 (D9,12) CH3-CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 =CH -CH2 -CH=CH -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 –COOH 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 D Posições das ligações duplas Ácido Graxo Insaturado Nome sistemático: Ácido cis-9-octadecenóico Nome comum: Ácido oléico (óleo de oliva) Nome sistemático: Ácido cis,cis-9,12-octadecadienóico Nome comum: Ácido linoléico (linho) Sistema Δ (delta) CH3-CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 =CH -CH2 -CH=CH -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 –COOH 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 D Carbonos começam a ser numerados pela extremidade carboxila Δ: Representa a presença de duplas ligações Sistema ω (ômega) CH3-CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH =CH -CH2 -CH=CH -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 –COOH ω 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Carbonos começam a ser numerados pela extremidade metila ω-6: Representa apenas a dupla ligação que está mais próxima do carbono 1 18:2 ω-6 CH3-CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH=CH -CH2 -CH=CH -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 –COOH Posição da ligação dupla mais próxima do carbono 1(ou carbono ω) w 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 CH3-CH2 -CH=CH -CH2 -CH=CH -CH2 -CH=CH -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 –COOH w 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 18:3 ω-3 Posição da ligação dupla mais próxima do carbono 1(ou carbono ω) Sistema ω (ômega) Nome sistemático: Ácido cis,cis-9,12-octadecadienóico Nome comum: Ácido linoléico Nome sistemático: Ácido cis,cis, cis-9,12,15-octadecatrienóico Nome comum: Ácido linolênico Os ácidos graxos de ocorrência mais comum apresentam número par de átomos de carbono em uma cadeia não ramificada de 12 a 24 carbonos. Também há um padrão comum na localização das duplas ligações; na maioria dos ácidos graxos monoinsaturados, a ligação dupla ocorre entre C-9 e C-10 (Δ9), e as outras ligações duplas de ácidos graxos poli-insaturados geralmente são Δ12 e Δ15. Em todos os ácidos graxos que ocorrem naturalmente, as ligações duplas encontran-se em configuração cis. Ácidos graxos trans são produzidos pela fermentação no rúmen de animais leiteiros, sendo obtidos dos laticínios e da carne. Ácidos graxos: generalizações INFORMAÇÃO: O consumo excessivo de alimentos ricos em gorduras trans pode causar: 1) aumento do colesterol total e do colesterol ruim (LDL); e 2) redução dos níveis de colesterol bom (HDL). Isso aumenta as chances do aparecimento de um ateroma, isto é, a placa de gordura no interior de veias e artérias, que pode causar infarto ou derrame cerebral. O mecanismo exato pelo qual as gorduras trans causam estas doenças permanece incerto e muitos estudos diferentes são apresentados atualmente. Propriedades Físicas dos Ácidos Graxos Solubilidade Temperatura de Fusão Ocorrência ou não de insaturações na cadeia de hidrocarboneto Comprimento da cadeia de hidrocarboneto Propriedades Físicas dos Ácidos Graxos Solubilidade Região Apolar Região Polar Quanto maior a cadeia carbônica e menor o nº de insaturações Menor a solubilidade em água Cadeia carbônica Menor a solubilidade em água Ácido esteárico tem solubilidade em água 18x menor do que o ácido láurico Propriedades Físicas dos Ácidos Graxos 2. Temperatura de Fusão A dupla ligação cis introduz uma curvatura rígida na cadeia hidrocarbonada e diminui as interações hidrofóbicas entre as cadeias hidrocarbonadas (impede o encaixe das moléculas). Quanto maior a cadeia carbônica Maior é o ponto de fusão Quanto mais insaturações Menor o ponto de fusão Acido esteárico Acido oléico Acido linoléico Acido linolênico PF: 70°C PF: 13°C PF: 3°C PF: - 11°C Ac Graxos saturados Ac Graxos insaturados + saturados Ácidos graxos saturados: Sólidos a 25°C T.F. mais altas Ácidos graxos insaturados: Líquidos a 25°C T.F. mais baixas As cadeias hidrocarbonadas interagem mais fortemente entre si sendo necessário uma quantidade maior de energia térmica para romper estas interações. As interações entre as cadeias são mais fracas,e, portanto, formam-se arranjos menos estáveis e que necessitam de menos energia térmica para se desfazer. Lipídeos de reserva: Triacilgliceróis (triglicerídios, triglicérides)Glicerol Ácidos graxos livres + + + A pequena porção hidrofílica dos ácidos graxos desaparece quando forma-se o triglicerídeo, uma molécula altamente hidrofóbica. São os lipídios mais simples contendo ácidos graxos e são os mais abundantes na natureza. Triacilglicerol Tipos de Triacilgliceróis Simples: contem o mesmo tipo de ácido graxo ligado ao glicerol. Mistos: apresentam 2 ou 3 tipos diferentes de ácidos graxos ligados ao glicerol. Funções dos Triacilgliceróis Armazenamento de energia Isolamento térmico Alimentos Repelentes da água Funções dos Triacilgliceróis Armazenamento de energia Adipócitos: células especializadas que armazenam triacilgliceróis como gotículas de gorduras que funcionam como depósito de energia metabólica. Secção de quatro adipócitos de cobaia mostrando gotículas de gordura que enchem quase toda a célula. Armazenamento de energia Os triacilgliceróis também são armazenados como óleos nas sementes. Eles fornecem energia e precursores biossintéticos durante a germinação. Secção de uma célula de cotilédone de uma semente de Arabidopsis. As estruturas escuras e grandes são corpos proteícos rodeados de óleo armazenado nos corpos oleosos claros. Lipases: catalizam a quebra dos triacilgliceróis armazenados liberando ácidos graxos que são exportados para os locais necessários. Funções dos Triacilgliceróis A oxidação dos triacilgliceróis libera mais que o dobro da energia liberada pela oxidação de massa igual de carboidratos. Por quê os triacilgliceróis são usados como reservas enegéticas? II. Como os triacilgliceróis são hidrofóbicos (não hidratados), o seu armazenamento não requer o acúmulo de água. Polissacarídios armazenados estão ligados à água: 1 g de glicogênio/2g de H2O. 30 Triacilgliceróis Uma pessoa com 15 a 20kg de triacilgliceróis depositados nos adipócitos pode satisfazer suas necessidades energéticas por meses, contando apenas com suas reservas lipídicas. O glicogênio estocado no corpo humano fornece energia necessária para suprir as necessidade energéticas de apenas um dia. 31 2. Isolamento Térmico Nestes animais, os triacilgliceróis armazenados sob a pele servem como isolantes térmicos de ambientes a baixas temperaturas. Pinguins Foca Durante o período de hibernação dos ursos, as reservas de gorduras armazenadas antes deste período servem como isolante térmico e também como reserva energética. 2. Isolamento Térmico Cachalotes ou baleias do espermacete Órgão do espermacete Este órgão é composto por uma mistura de triacilgliceróis e ceras que corresponde a 90% do peso da cabeça. A função biológica deste órgão é permitir mudanças na flutuação da baleia em diferentes profundidades. À 37ºC: a mistura de triacilgliceróis é líquida. ˂ 31ºC: a mistura de triacilgliceróis começa a se cristalizar. Na superfície da água a temperatura é ˃31ºC, portanto o espermacete é líquido. Abaixo da superfície, a água se torna cada vez mais fria (˂ 31ºC), e os diversos tipos de triacilgliceróis vão, gradativamente, se tornando sólido. A gordura sólida é mais densa e o cachalote submerge permanecendo no fundo. Ao subir, a mistura de óleos vai se liquefazendo, facilitando a subida. Muitos alimentos contêm triacilgliceróis Óleos vegetais Gorduras animais Triacilgliceróis simples Triacilgliceróis mistos + Óleo de oliva líquido Manteiga sólida macia Gordura bovina sólida Gorduras naturais a 25ºC Ácidos graxos (% do total) O estado físico das gorduras à 25ºC depende da composição de ácidos graxos: Óleo de oliva: alta proporção de insaturados tornam-no líquido. Manteiga: saturados tornam-na um sólido mole. Gordura bovina: alta proporção de saturados tornam-na sólida. Muitos alimentos contêm triacilgliceróis Óleos vegetais são ricos em ácidos graxos insaturados, portanto, são líquidos a temperatura ambiente. Óleos vegetais Gorduras Margarinas e gorduras vegetais são produzidas pela conversão de óleos vegetais em gorduras . Hidrogenação Catalítica: Converte as duplas ligações de ácidos graxos insaturados em ligações simples: Neste processo, também são formados ácidos graxos com configuração trans: Indústrias: usam ácidos graxos trans nos alimentos, pois eles são mais resistentes deterioração e a mudanças de sabor, aumentando assim o prazo de validade dos produtos. Efeitos de uma dieta rica em produtos industrializados Lipídeos de reserva: Ceras São ésteres de ácidos graxos de cadeia longa (14C a 36C), saturada ou insaturada, com álcoois de cadeia longa (16C a 30C). ácido palmítico 1-triacontanol Possuem temperaturas de fusão maiores (60 a 100ºC) do que aquelas dos triacilgliceróis. Portanto, são mais firmes. Triacontanoilpalmitato: principal componente da cera de abelha. Funções das Ceras No plâncton: servem para armazenar energia metabólica. Nos vertebrados: glândulas secretam ceras que protegem os pêlos e a pele, mantendo-os flexíveis, lubrificados e à prova de água. Nos pássaros marinhos: glândulas secretam ceras que mantêm as penas repelentes à água. Em plantas tropicais: impedem a evaporação excessiva da água e protegem contra parasitas. Nas indústrias farmacêuticas e de cosméticos: são usadas para fabricar loções, pomadas e polidores. Questões 1- Como os lipídeos podem ser classificados de acordo com as funções que exercem? 2- Os lipídeos de reserva (triacilgliceróis e ceras) são formados por ácidos graxos. Descreva a estrutura geral dos ácidos graxos. 3- Dê o nome sistemático dos ácidos graxos abaixo: a) b) c) CH3 -CH2 -CH2 -CH2 –CH-CH -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 –COOH CH3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH=CH -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 –COOH CH3-CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2=CH -CH2 –CH=CH -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 –COOH 4- Descreva a estrutura geral dos triacilgliceróis. 5- O que são gorduras trans? Quais os problemas de sua ingestão demasiada? 6- Como o tamanho da cadeia e o grau de instauração interfere na solubilidade e no ponto de fusão dos lipídeos? 7- Por que a reserva energética das sementes é feita na forma de triacilgliceróis e não carboidratos? 8- Por que os óleos vegetais são líquidos e as gorduras animais são sólidas? 9- Explique porque quanto mais insaturação, mais líquido será o lipídeo. 10- Diferencie triacilglicerós simples e mistos. 11- Os óleos vegetais podem ser convertidos em gorduras como no processo de produção de margarina. Explique como ocorre este processo e relate o risco a saúde. 12- Descreva a estrutura geral das ceras? E quais suas funções?
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