Fosfolipídios: Estrutura e Funções

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<p>Fosfolipídeos</p><p>Emilly Lorrana</p><p>Larissa Aguiar</p><p>Leticia Gomes</p><p>Lucemberg Almeida</p><p>Classificações</p><p>figura 1 Fonte: Nelson, D.L, Cox, M.M. Princípios de</p><p>bioquímica de Lehninger 6. Ed., 2014.</p><p>O que são fosfolipídios?</p><p>São ésteres de ácidos graxos que contêm na molécula ácido fosfórico e um</p><p>composto nitrogenado.</p><p>Principais: glicerofosfolipídios, esfingolipídios.</p><p>Essenciais para várias funções biológicas, especialmente para formar as membranas das células.</p><p>normalmente envolvem duas camadas de fosfolipídios com suas caudas apontando para dentro,</p><p>uma estrutura chamada de camada dupla, cabeça polar, cauda apolar.</p><p>Fosfolipídeos ácidos graxos + fosfato</p><p>figura 2 Fonte : KHANACADEMY.ORG.BR.</p><p>Tipos de fosfolipídeos</p><p>Glicerofosfolipídeos</p><p>e esfingomielinas:</p><p>Glicerofosfolipídeos ou</p><p>fosfoglicerídeos. São moléculas</p><p>que contêm glicerol, ácidos</p><p>graxos, fosfato e um álcool</p><p>(exemplo, colina)</p><p>Alguns dos mais importantes são:</p><p>fosfatidilcolina,</p><p>fosfatidiletanolamina,</p><p>fosfatidilinositol, fosfatidilglicerol</p><p>e fosfatidilserina.</p><p>figura 3 Fonte : KHANACADEMY.ORG.BR.</p><p>Tipos de fosfolipídeos</p><p>Exemplo: fosfatidilcolina, compõem</p><p>uma mistura de diestéres do ácido</p><p>fosfórico, função éter derivada do</p><p>diacilglicerol</p><p>Fosfatidilcolina (PC): Abundante na</p><p>membrana plasmática. Contribui para a</p><p>fluidez da membrana.</p><p>figura 4 Fonte : MOTTA,V.T. Bioquímica 1ed. Caxias do Sul:</p><p>EDUCS;2018.</p><p>Tipos de fosfolipídeos</p><p>Glicerofosfolipídeos são derivados do composto ácido</p><p>fosfatídico.</p><p>figura 5 Fonte : MOTTA,V.T. Bioquímica 1ed. Caxias do Sul:</p><p>EDUCS;2018.</p><p>Tipos de fosfolipídeos</p><p>figura 6 Fonte: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile./Apresent_Lipideos.pdf</p><p>Caracteristícas dos fosfolipídios</p><p>Compõem a bicamada de todas as membranas biológicas;</p><p>Atuam como agentes emulsificantes e estão presentes na bile, fazem parte</p><p>da monocamada externa das lipoproteínas.</p><p>Presentes no ácido fosfórico (colina, colamina e serina) etc.</p><p>Figuras 6 7 e 8 Fonte: Donald Voet, Judith G. Voet, Bioquímica; 4ª Edição, 2013. Editora Artmed,</p><p>Porto Alegre, RS.</p><p>Estrutura dos fosfolipídios</p><p>Cabeça Hidrofílica: A cabeça hidrofílica dos fosfolipídios é</p><p>polar e se dissolve facilmente em água. Esta parte da</p><p>molécula é composta por um grupo fosfato ligado a um</p><p>glicerol.</p><p>Grupo Fosfato: Confere à cabeça do fosfolipídio a sua</p><p>natureza polar e capacidade de interagir com água.</p><p>Glicerol: Uma molécula de três carbonos que serve como</p><p>a espinha dorsal à qual o grupo fosfato e as caudas de</p><p>ácidos graxos estão ligados.</p><p>figura 9 Fonte : MOTTA,V.T. Bioquímica 1ed. Caxias do Sul:</p><p>EDUCS;2018.</p><p>Estrutura dos fosfolipídios</p><p>As caudas hidrofóbicas dos fosfolipídios são</p><p>apolares e evitam a água. Elas consistem em duas</p><p>longas cadeias de ácidos graxos ligadas ao glicerol.</p><p>Ácidos Graxos: Essas cadeias podem ser saturadas</p><p>(sem ligações duplas entre os átomos de carbono)</p><p>ou insaturadas (contendo uma ou mais ligações</p><p>duplas). A presença de ligações duplas influencia a</p><p>fluidez da membrana.</p><p>figuras 11 e 12 Fonte : Donald Voet, Judith G. Voet, Bioquímica; 4ª</p><p>Edição, 2013. Editora Artmed, Porto Alegre, RS.</p><p>Fosfolipídio com Ácidos Graxos</p><p>Saturados.</p><p>Estrutura reta e compacta. Membrana mais</p><p>rígida. Alta estabilidade térmica A parte</p><p>hidrofóbica, ou "que tem medo de água", de</p><p>um fosfolipídio consiste em suas cadeias</p><p>longas e apolares de ácidos graxos.</p><p>As cadeias de ácidos graxos podem</p><p>facilmente interagir com outras moléculas</p><p>apolares, mas não muito bem com a água. Por</p><p>causa disso, é mais favorável</p><p>energeticamente para os fosfolipídios</p><p>colocarem suas cadeias de ácido graxo na</p><p>parte interna da membrana, onde elas estão</p><p>protegidas da água ao seu redor.</p><p>figura 13 Fonte : Koolman, Color Atlas of Biochemistry, 2 ed, 2006.</p><p>Fosfolipídios com Ácidos Graxos Saturados</p><p>Não possuem ligações duplas entre os átomos de carbono. Todas as ligações</p><p>carbono-carbono são simples, resultando em uma cadeia reta.</p><p>Características:</p><p>Rigidez.</p><p>Temperatura de Transição.</p><p>figura 14 Fonte : KHANACADEMY.ORG.BR.</p><p>Fosfolipídeos com Ácidos Graxos</p><p>Insaturados</p><p>Características:</p><p>Fluidez: As ligações duplas impedem o empacotamento</p><p>compacto, aumentando a fluidez da membrana.</p><p>Temperatura de Transição: A presença de ácidos graxos</p><p>insaturados reduz a temperatura de transição da</p><p>membrana, tornando-a mais fluida a temperaturas mais</p><p>baixas.</p><p>figura 15 Fonte : KHANACADEMY.ORG.BR.</p><p>Proporcionar uma barreira semipermeável que controla a</p><p>entrada e saída de substâncias na célula.</p><p>Manter a estrutura da membrana plasmática.</p><p>Função dos fosfolipídios</p><p>na Membrana Celular</p><p>Importância biológica dos fosfolipídios</p><p>Formação de Membranas: Os</p><p>fosfolipídios são essenciais para</p><p>a compartimentalização das</p><p>funções celulares.</p><p>Sinalização Celular:</p><p>fosfolipídios desempenham</p><p>papéis importantes em</p><p>processos de sinalização celular.</p><p>Transporte de Lipídios:</p><p>Fosfolipídios são componentes</p><p>chave em lipoproteínas, que</p><p>transportam lipídios no sangue. figura 16 Fonte : Donald Voet, Judith G. Voet, Bioquímica; 4ª</p><p>Edição, 2013. Editora Artmed, Porto Alegre, RS.</p><p>1. Caminho de Kennedy : Esse caminho é responsável pela formação de</p><p>fosfatidilcolina e fosfatidiletanolamina .</p><p>1.1 formação de fosfocolina ou fosfoetanolamina.</p><p>1.2 Fosfocolina ou fosfoetanolamina reage com CTP (citidina trifosfato),</p><p>formando CDP-colina ou CDP-etanolamina. 3. CDP-colina ou CDP-</p><p>etanolamina transfere o grupo fosfato para o DAG (diacilglicerol),</p><p>formando fosfatidilcolina ou fosfatidiletanolamina compacta com maior</p><p>estabilidade.</p><p>Síntese de Fosfolipídios</p><p>Síntese de Fosfolipídios</p><p>figura 17 Fonte : Donald Voet, Judith G. Voet, Bioquímica; 4ª</p><p>Edição, 2013. Editora Artmed, Porto Alegre, RS.</p><p>Síntese de Novo</p><p>formação de novos</p><p>fosfolipídios</p><p>Formação de</p><p>Glicerol-3-</p><p>Fosfato</p><p>Acilação</p><p>Conversão para</p><p>para DAG</p><p>diaciglicerol e a</p><p>subsequente</p><p>formação de</p><p>fosfolipídios.</p><p>Localização da Síntese:</p><p>Retículo Endoplasmático:</p><p>Principal local de síntese e</p><p>distribuição de fosfolipídios.</p><p>Membrana Mitocondrial Interna:</p><p>Síntese de cardiolipina, essencial</p><p>para a função mitocondrial.</p><p>A síntese e regulação dos fosfolipídios são fundamentais para a</p><p>manutenção da integridade e funcionalidade das membranas celulares,</p><p>permitindo a célula responder adequadamente a mudanças ambientais e</p><p>demandas metabólicas.</p><p>Degradação de Fosfolipídios</p><p>Fosfolipase A1 (PLA1) Função: Catalisa a clivagem da</p><p>ligação éster no carbono 1 do glicerol, removendo o ácido</p><p>graxo na posição sn-1 do fosfolipídio. Produto: Forma um</p><p>lisofosfolipídio e um ácido graxo livre.</p><p>Fosfolipase A2 (PLA2) Função: Catalisa a clivagem da ligação éster</p><p>no carbono 2 do glicerol, removendo o ácido graxo na posição sn 2</p><p>do fosfolipídio.</p><p>Produto: Forma um lisofosfolipídio e um ácido graxo livre, como o</p><p>ácido araquidônico, que pode ser um precursor de eicosanoides.</p><p>As fosfolipases são enzimas que hidrolisam fosfolipídios em componentes</p><p>menores. Existem quatro tipos principais de fosfolipases, cada uma atuando</p><p>em diferentes partes da molécula de fosfolipídio:</p><p>Fosfolipase A1 (PLA1): Clivagem: Carbono 1 do glicerol.</p><p>Produto: Lisofosfolipídio e ácido graxo livre.</p><p>Função: Remodelação de fosfolipídios.</p><p>Fosfolipase A2 (PLA2): Clivagem: Carbono 2 do glicerol.</p><p>Produto: Lisofosfolipídio e ácido graxo livre (ácido araquidônico).</p><p>Função: Resposta inflamatória e geração de segundos</p><p>mensageiros.</p><p>Função: Sinalização celular e liberação de cálcio intracelular.</p><p>Fosfolipase D (PLD): Clivagem: Ligação fosfodiéster após o fosfato.</p><p>Produto: Ácido fosfatídico.</p><p>Função: Sinalização celular, crescimento e sobrevivência celular.</p><p>Degradação de Fosfolipídios</p><p>figura 18 Fonte : Fcav- UNESP Periódicos 2017, 4 ed São</p><p>Paulo.</p><p>Importância Biológica da degradação de</p><p>fosfolipídios</p><p>Remodelação de Membranas: As fosfolipases são essenciais para a remodelação de</p><p>fosfolipídios, permitindo a adaptação das membranas celulares a diferentes condições</p><p>fisiológicas.</p><p>Geração de Sinais: As fosfolipases são cruciais para a geração de moléculas sinalizadoras</p><p>que regulam uma</p><p>variedade de processos celulares, incluindo crescimento, divisão, e</p><p>respostas ao ambiente externo.</p><p>Resposta Inflamatória: A fosfolipase A2 é particularmente importante na resposta</p><p>inflamatória, liberando ácidos graxos que são precursores de mediadores inflamatórios.</p><p>Essas enzimas são fundamentais para a manutenção da homeostase celular</p><p>1. Anfipatia :</p><p>significa que possuem região hidrofílica (amigável à água) e</p><p>uma região hidrofóbica (repelente à água).</p><p>Estrutura:</p><p>Cabeça Hidrofílica: Contém grupos polares, como fosfato e</p><p>glicerol, que interagem bem com a água.</p><p>Caudas Hidrofóbicas: Compostas por cadeias de ácidos</p><p>graxos que evitam a água.</p><p>Importância: permite que os fosfolipídios formulem</p><p>estruturas organizadas em ambientes aquosos, sendo base</p><p>de formação de membranas celulares a diferentes condições</p><p>fisiológicas.</p><p>Propriedades Físico-Químicas dos</p><p>Fosfolipídios</p><p>figura 19 Fonte :Revista UNB Química, 2ed Brasília,2018.</p><p>2. : Micelas:</p><p>Condições: A formação de micelas ocorre geralmente</p><p>em concentrações de fosfolipídios mais baixas e em</p><p>condições onde as caudas hidrofóbicas são curtas.</p><p>Função: Micelas são importantes em processos como</p><p>a digestão e o transporte de lipídios, ajudando a</p><p>solubilizar moléculas hidrofóbicas em ambientes</p><p>aquosos.</p><p>Formação das Micelas</p><p>figura 20 Fonte : KHANACADEMY.ORG.BR.</p><p>Bicamada</p><p>Em concentrações altas de fosfolipídios,</p><p>formam-se bicamadas, com as caudas</p><p>hidrofóbicas voltadas para dentro e as</p><p>cabeças hidrofílicas voltadas para fora.</p><p>Camada externa: Meio aquoso</p><p>Camada interna: barreira central</p><p>hidrofóbica.</p><p>Estrutura de dupla camada cabeças hidrofílicas voltadas para fora, caudas</p><p>hidrofóbicas interagindo no interior, base das membranas celulares.</p><p>figura 21 Fonte: Nelson, D.L, Cox, M.M. Princípios de</p><p>bioquímica de Lehninger 6. Ed., 2014.</p><p>Medicina: A capacidade dos fosfolipídios de formar estruturas versáteis</p><p>como lipossomas permite avanços significativos em terapias direcionadas,</p><p>melhorando a eficácia dos tratamentos e reduzindo efeitos adversos.</p><p>Indústria Alimentícia: Fosfolipídios como emulsificantes são essenciais</p><p>para a produção de alimentos processados, garantindo qualidade,</p><p>estabilidade e melhorando a experiência dos consumidores.</p><p>Pesquisa Científica: Modelos de membrana baseados em fosfolipídios são</p><p>essenciais na biomedicina, permitindo avanços na compreensão da</p><p>bioquímica das membranas e no desenvolvimento de novas tecnologias e</p><p>terapias.</p><p>Aplicações e Importância dos Fosfolipídios</p><p>Edema - Permite uma difusão lenta</p><p>figura 21 Fonte: Pamela C. Champe, Richard A. Harvey,</p><p>Denise R. Ferrier, Bioquímica ilustrada, 4ª Edição, 2009,</p><p>Artmed, Porto Alegre, RS</p><p>Medicina e Indústria Farmacêutica:</p><p>Lipossomas para Entrega de drogas</p><p>Lipossomas são vesículas esféricas formadas por uma ou mais</p><p>bicamadas de fosfolipídios, usadas como sistemas de entrega de</p><p>drogas.</p><p>Vantagens:</p><p>Encapsulação: Podem encapsular tanto drogas hidrofílicas (no</p><p>núcleo aquoso) quanto drogas hidrofóbicas (na bicamada lipídica).</p><p>Biocompatibilidade: Fosfolipídios são biocompatíveis e</p><p>biodegradáveis, minimizando reações adversas, podem ser</p><p>modificados para direcionamento específico a células ou tecidos,</p><p>aumentando a eficácia do tratamento e reduzindo efeitos</p><p>colaterais.</p><p>Exemplos: Usados no tratamento de câncer, doenças infecciosas, e</p><p>condições inflamatórias.</p><p>Aplicações e Importância dos Fosfolipídios</p><p>figura 22 Fonte: KHANACADEMY.ORG.BR</p><p>Lipossomas: Sistema de entrega de drogas Sheme —</p><p>Vetor</p><p>Exemplo: Doença de Niemann-Pick.</p><p>resultado a acumulação de esfingomielina</p><p>Sintomas: Hepatomegalia, esplenomegalia, problemas neurológicos, e</p><p>disfunção pulmonar.</p><p>Patogênese: A acumulação de esfingomielina interfere com a função</p><p>normal das membranas celulares, prejudicando processos celulares vitais.</p><p>Alterações Patológicas Associadas aos Fosfolipídios</p><p>Síndrome do Distúrbio de</p><p>Armazenamento de lipídios</p><p>figura 22 Fonte : Koolman, Color Atlas of Biochemistry,</p><p>Doença de Alzheimer</p><p>Doença neurodegenerativa caracterizada por perda progressiva de memória e funções cognitivas.</p><p>Alterações nos Fosfolipídios: Diminuição nos níveis de fosfatidilserina na membrana plasmática dos neurônios.</p><p>Placas Amiloides: Disfunção na sinalização celular e aumento do estresse oxidativo se relacionamam a</p><p>alterações nos fosfolipídios, contribuindo para a formação de placas amiloides.</p><p>Impacto: A redução de fosfatidilserina afeta a sinalização celular e a</p><p>apoptose neuronal, agravando a degeneração neural.</p><p>Alterações Patológicas Associadas aos Fosfolipídios</p><p>figura 23 estrutura da fosfatidilserina Fonte :</p><p>KHANACADEMY.ORG.BR</p><p>Doença de Parkinson</p><p>Doença neurodegenerativa caracterizada por tremores, rigidez muscular, e bradicinesia.</p><p>Alterações nos Fosfolipídios: Cardiolipina: Redução nos níveis de cardiolipina nas</p><p>mitocôndrias dos neurônios.</p><p>Disfunção Mitocondrial: A diminuição da cardiolipina está associada à disfunção</p><p>mitocondrial e aumento da apoptose neuronal.</p><p>Impacto: A disfunção mitocondrial e a morte neuronal resultam nos</p><p>sintomas motores característicos da doença.</p><p>Alterações Patológicas Associadas aos Fosfolipídios</p><p>figura 24 Fonte : Guyton e Hall tratado de fisiologia Médica.</p><p>Emulsificantes em Alimentos Processados:</p><p>FUNÇÃO</p><p>Estabilização: Previnem a separação de fases</p><p>em emulsões, como maioneses, molhos e</p><p>sorvetes.</p><p>Textura e Consistência: Melhoram a textura e a</p><p>consistência dos alimentos processados.</p><p>Exemplos: Lecitina, extraída frequentemente da soja ou gema de ovo, é um</p><p>emulsificante comum em chocolates, margarinas e produtos de panificação.</p><p>Aplicações dos Fosfolipídios na indústria</p><p>alimentícia</p><p>figura 25 estrutura da fosfatidilcolina lecitina Fonte :</p><p>KHANACADEMY.ORG.BR</p><p>Cromatografia</p><p>Técnica que separa componentes de uma mistura com base em suas diferenças de interação</p><p>com uma fase estacionária e uma fase móvel.</p><p>Tipos Relevantes: Cromatografia em Camada Delgada (CCD): Utilizada para a separação e</p><p>identificação de fosfolipídios com base em sua polaridade.</p><p>Procedimento: A amostra é aplicada em uma placa recoberta com uma camada fina de</p><p>adsorvente (como sílica gel).</p><p>Uso: Identificação e separação preliminar de diferentes tipos de fosfolipídios</p><p>Espectrometria de Massas:</p><p>Procedimento: Ionização e separação com base na razão massa/carga.</p><p>Tipos: ESI-MS e MALDI-MS.</p><p>Uso: Identificação e quantificação precisa de fosfolipídios. Importância: Alta precisão na análise</p><p>de estruturas moleculares.</p><p>Microscopia Eletrônica:</p><p>Tipos: MET e MEV. Uso: Visualização de ultraestruturas e morfologia de membranas.</p><p>Importância: Observação direta da organização e comportamento dos fosfolipídios. . .</p><p>Métodos de Estudo dos Fosfolipídios</p><p>Compreensão da Composição: Essa técnica permitem uma</p><p>análise detalhada da composição e estrutura dos</p><p>fosfolipídios, essencial para entender sua função biológica.</p><p>Desenvolvimento de Terapias: Análises precisas podem</p><p>ajudar no desenvolvimento de sistemas de entrega de</p><p>drogas e outras aplicações terapêuticas.</p><p>Pesquisa Básica e Aplicada: Ferramentas fundamentais tanto</p><p>para pesquisa básica sobre membranas celulares quanto</p><p>para aplicações industriais, farmacêuticas e médicas.</p><p>.</p><p>Importância no Estudo dos Fosfolipídios</p><p>Nelson, D. L., Cox, M.M. Princípios de bioquímica de Lehninger. Trad. Ana Beatriz Gorini da Veiga et al.], 6a ed., Porto Alegre :</p><p>Artmed, 2014.</p><p>Pamela C. Champe, Richard A. Harvey, Denise R. Ferrier, Bioquímica ilustrada, 4ª Edição, 2009, Artmed, Porto Alegre, RS</p><p>McCLEMENTS, D. J. Food Emulsions: Principles, Practices, and Techniques. 3. ed. Boca Raton: CRC Press, 2015.</p><p>VAN MEER, G.; VOELKER, D. R.; FEIGENSON, G. W. Membrane lipids: where they are and how they behave. Nature Reviews Molecular</p><p>Cell Biology, v. 9, n. 2, p. 112-124, 2008.</p><p>KATZ, J.; MOORE, S. A.; MAEDA, N. Acyl-CoA: cholesterol acyltransferase (ACAT) in Niemann-Pick disease type C and other lipid storage</p><p>diseases. Journal of Lipid Research, v. 46, n. 1, p. 237-244, 2005.</p><p>HAN, X. Lipidomics for studying metabolism. Nature</p><p>Reviews Endocrinology, v. 12, n. 11, p. 668-679, 2016. FANTINI, J.; YAHYAOUI, R.;</p><p>LOPEZ-SAMBROOK, R. Amyloid-beta and tau interact with plasma membrane lipids in Alzheimer's disease. Journal of Alzheimer's</p><p>Disease, v. 62, n. 3, p. 1091-1109, 2018. FANN, D. Y.; NG, G. Y.; POH, L. Lipids and lipid signaling in Parkinson’s disease. Neurochemistry</p><p>International, v. 127, p. 61-70, 2019.</p><p>Victor W. Rodwell , David A. Bender, Kathleen M. Botham , Peter J. Kennelly , P. Anthony Weil, Bioquímica Ilustrada de Harper; 30ª</p><p>Edição, 2016. Editora McGraw-Hill/Artmed, Porto Alegre, RS.</p><p>Wilson Roberto Navega Lodi e Vanderlei Rodrigues, Bioquímica - Do Conceito Básico à Clínica; 1ª Edição, 2018. Editora Sarvier, São</p><p>Paulo, SP.</p><p>Referências bibliográficas</p>