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R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . C a p ít u lo 3 • B a se s m o le cu la re s d a v id a 93 A celulose é uma importante fonte de alimento para muitos animais herbívoros, principalmente os ruminantes (vacas, cabras etc.). Paradoxalmente, esses animais não são capazes de digerir, eles mesmos, as moléculas de celulose que ingerem. Essa tarefa é realizada por microrganismos (bactérias e protozoários) que vivem no estômago do ruminante como comensais. Periodicamente, o ruminante digere e aproveita grandes quantidades de microrganismos como alimento, além de se utilizar de produtos da celulose que eles liberam no meio. (Fig. 3.16) Moléculas de celulose também são indigestas para nossa espécie, mas, ao contrário dos ruminantes, não possuímos em nosso tubo digestório microrganismos que nos ajudem a digeri- -las. Apesar disso, ingerir alimentos ricos em celulose é importante para a saúde, pois as fibras celulósicas são higroscópicas (isto é, absorvem água) e dão volume e consistência à massa alimentar, ativando os movimentos intestinais. As folhas do livro que você está lendo e, talvez, sua mesa e sua cadeira são constituídas por moléculas de celulose, o principal componente do papel e da madeira. Pense na importância dessa substância para a humanidade. 3 Importância dos glicídios Nosso planeta não precisa importar matéria de lugar nenhum para manter a vida. Os elemen- tos e substâncias químicas presentes na Terra se organizam e reorganizam a cada geração de seres vivos. Em outras palavras, a matéria é continuamente reciclada. Entretanto, a energia ne- cessária para sintetizar toda essa matéria orgânica vem do Sol. A energia solar é captada pelas algas e plantas, que a utilizam para produzir moléculas de glicídios por meio da fotossíntese. Os glicídios armazenam, na forma de energia potencial química, boa parte da energia empregada em sua produção. A fotossíntese consiste em um conjunto de reações químicas em que moléculas de gás car- bônico e de água são convertidas em moléculas de glicídio e gás oxigênio. O resumo de todas as reações da fotossíntese pode ser descrito pela equação geral a seguir: 6 CO2 1 12 H2O # C6H12O6 1 6 02 1 6 H2O Gás Água LUZ Glicídio Gás Água carbônico oxigênio Uma vez que plantas, algas e algumas bactérias são os únicos seres que conseguem captar energia luminosa do Sol, a sobrevivência de praticamente todos os outros organismos depende, direta ou indiretamente, desses seres fotossintetizantes. Os animais herbívoros obtêm a energia necessária à sua vida comendo plantas ou algas. Os animais carnívoros, ao se alimentarem de herbívoros ou mesmo de outros carnívoros, estão usando indiretamente a energia originária dos glicídios produzidos na fotossíntese. A dependência que os animais têm das plantas nos dá uma medida da importância dos seres fotossintetizantes e dos glicídios para a existência e a manutenção da vida na Terra. Figura 3.16 Mamíferos ruminantes, como as ovelhas, abrigam em seus tubos digestórios enormes quantidades de microrganismos capazes de digerir celulose. A glicose produzida na digestão e boa parte dos microrganismos são utilizados como alimento pelos animais hospedeiros. Microrganismos presentes no estômago do carneiro (sem escala) 94 U n id a d e A • A n at u re za d a v id a R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . Seção 3.4 Figura 3.17 Óleos e gorduras não se misturam com água; suas moléculas, apolares, não têm afinidade pelas moléculas polarizadas da água. As aves aquáticas lubrificam as penas com substâncias oleosas produzidas por uma glândula especial localizada na cauda, o que faz as penas repelirem a água, impedindo que a pele se molhe. Lipídios 1 O que são lipídios O termo lipídio designa alguns tipos de substância orgânica, como óleos, ceras e gorduras, cuja principal característica é a insolubilidade em água e a solubilidade em certos solventes orgânicos. Você já deve ter observado que óleos e gorduras não se misturam à água; a razão dessa insolubilidade é que as moléculas dos lipídios são apolares e, portanto, não têm afinidade pelas moléculas polarizadas da água. (Fig. 3.17) 2 Tipos de lipídio Os principais tipos de lipídio são glicerídios, ceras, carotenoides, fos- folipídios e esteroides. Veremos, a seguir, as principais características de cada um deles. Glicerídios Glicerídios são constituídos por moléculas do álcool glicerol ligadas a uma, a duas ou a três moléculas de ácidos graxos; neste último caso, os glicerídios são conhecidos como triglicerídios ou triglicérides. São glicerí- dios os óleos e as gorduras, que diferem quanto ao ponto de fusão: óleos são líquidos à temperatura ambiente, e gorduras são sólidas. O glicerol (C3H8O3) é um álcool cujas moléculas têm três átomos de carbono, aos quais estão unidos grupos hidroxila (kOH). Ácidos graxos são formados por longas cadeias de número par de átomos de carbono com um grupo terminal denominado carboxila (kCOOH). O ácido palmítico, por exemplo, contém 16 átomos de carbono ligados em cadeia, enquanto o ácido oleico é formado por 18 átomos de carbono encadeados. Em geral, não há moléculas livres de ácidos graxos no interior das células; quase sempre essas moléculas estão combinadas ao glicerol, constituindo glicerídios. Uma curiosidade interessante sobre os glicerídios é relativa à fabricação das margarinas vegetais, bastante utilizadas atualmente em substituição à manteiga. Se você ler atentamente o rótulo de uma margarina, deverá encontrar a seguinte inscrição: “Fabricada com óleos vegetais hidroge- nados”. O que isso significa? Simplesmente que, por meio de uma reação química em que se adicionou hidrogênio às moléculas de óleos vegetais (hidrogenação), estes se tornaram sólidos e com consistência pastosa à temperatura ambiente. Objetivo❱❱❱❱ Conhecer os lipídios CCCCCCC quanto às suas características químicas principais — tipos de componentes, estrutura molecular etc. — e suas funções gerais nos seres vivos. Termos e conceitos❱❱❱❱ lipídio• glicerídio• cera• esteroide• colesterol• fosfolipídio• carotenoide• 95 C a p ít u lo 3 • B a se s m o le cu la re s d a v id a R ep ro d uç ão p ro ib id a. A rt .1 84 d o C ód ig o P en al e L ei 9 .6 10 d e 19 d e fe ve re iro d e 19 98 . H H O C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CO H H C O H O C CH2C O C O GLICEROL Ácido palmítico (saturado) Ácido esteárico (saturado) Ácido oleico (insaturado) CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CHCH2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH Figura 3.18 Fórmula estrutural de um glicerídio constituído por três ácidos graxos distintos. Note que os dois ácidos graxos saturados têm cadeia carbônica “reta”, enquanto o ácido oleico é insaturado devido à presença de dupla ligação, apresentando uma “dobra” na cadeia. Moléculas de ácidos graxos de cadeias saturadas podem aproximar-se mais umas das outras, formando um empacotamento mais denso; em consequência, seu conjunto é sólido (por exemplo, margarina e manteiga). Quando as cadeias carbônicas são insaturadas, as moléculas formam um empacotamento mais frouxo, produzindo um conjunto líquido à temperatura ambiente (por exemplo, óleo vegetal). Óleos vegetais Margarina Os seres vivos utilizam glicerídios como reserva de energia para momentos de necessidade. Por exemplo, muitas plantas armazenam grande quantidade de óleo em suas sementes, cuja função é alimentar o embrião durante seu desenvolvimento. A soja, o girassol, o milho e a canola, entre outras plantas, têm sementes oleaginosas, utilizadas pela humanidade na fabricação deóleo de cozinha. Aves e mamíferos armazenam gordura em células especiais, em uma camada embaixo da pele. Além de servir de reserva energética, essa camada gordurosa atua como um isolante térmico, ajudando a manter constante a temperatura corporal. Pesquisas científicas têm mostrado os perigos do consumo excessivo de alimentos gordu- rosos, principalmente os de origem animal. Os ácidos graxos saturados podem levar ao desen- volvimento da aterosclerose (deposição de lipídios na parede das artérias com perda de sua elasticidade), o que pode resultar em doenças cardiovasculares, causar infarto do coração e acidentes vasculares cerebrais (AVCs). Uma dieta saudável deve conter certa quantidade de gorduras e óleos, pois, entre outras funções, eles são necessários para o organismo absorver as chamadas vitaminas lipossolúveis (vitaminas A, D, E e K), que só se dissolvem em lipídios. Além disso, também necessitamos de certos ácidos graxos que não conseguimos produzir, os chamados lipídios essenciais. Eles estão presentes em diversos óleos vegetais e em peixes marinhos (por exemplo, no conhecido óleo de fígado de bacalhau), e são importantes para a construção das membranas celulares e para a síntese das prostaglandinas, substâncias que regulam diversos processos orgânicos, como con- tração da musculatura lisa, agregação de plaquetas do sangue, processos inflamatórios etc. Ceras Ceras são substâncias formadas por uma molécula de álcool diferente do glicerol unida a uma ou mais moléculas de ácidos graxos. Há ceras constituídas por moléculas de álcool de até 16 átomos de carbonos na cadeia. A possibilidade de transformar óleo em margarina decorre de uma propriedade das moléculas de ácidos graxos que compõem o glicerídio. Se os ácidos graxos forem todos de cadeia saturada, isto é, se todos os carbonos da cadeia de ácido graxo estiverem unidos por ligações simples, o glicerídio será uma gordura. Por outro lado, se um ou mais dos ácidos graxos do glicerídio tiverem cadeia insaturada, isto é, apresentarem dupla ligação entre um ou mais pares de carbonos da cadeia, o glicerídio será um óleo. Os químicos das indústrias de margarina promovem a ligação de átomos de hidrogênio aos carbonos que fazem a ligação dupla, desfazendo-a. Assim, as cadeias carbônicas de ácido graxo, artificialmente saturadas, tornam-se “retas” e podem adquirir um empacotamento mais denso, passando a apresentar consistência pastosa à temperatura ambiente. (Fig. 3.18)