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Estrutura e Função dos lipídeos - Parte 2 Dra. Priscila de Faria Pinto Departamento de Bioquímica Instituto de Ciências Biológicas Universidade Federal de Juiz de Fora Fosfolipídeos – Lipídios anfipáticos A figura ao lado ilustra uma bicamada de fosfolipídeos que forma a estrutura básica das membranas celulares – Modelo do Mosaico Fluido. As porções em azul, correspondem as porções polares destes fosfolipídeos – cabeças polares – e as regiões em cinza marcam a presença dos ácidos graxos que compõem a estrutura dos lipídeos. Fosfolipídeos São lipídeos que apresentam fosfato em sua estrutura; Compõem as membranas celulares e auxiliam o transporte de substância através destas membranas; Tipos: a) Fosfoglicerídeos (o álcool é o glicerol); b) Esfingolipídeos (o álcool é a esfingosina); Fosfolipídeos Nos fosfolipídeos, a porção hidrofílica é composta pelo grupo fosfato que apresenta carga em pH fisiológico – pH 7,2 a 7,4, associado a uma outra molécula também hidrofílica que pode estar carregada ou não Estrutura dos Glicerofosfolipídeos A figura abaixo representa um glicerofosfolipídeo; O glicerol, irá receber um grupo fosfato na hidroxila de número 3; GLICEROL-FOSFATO; As demais hidroxilas ficam disponíveis para a esterificação por ácidos graxos. Fosfatidato É a estrutura mais simples dos glicerofosflipídios é a molécula de fosfatidato, onde o glicerol receber dois ácidos graxos e um grupo fosfato. È o intermediário da síntese endógena – dentro das células – dos glicerofosfolipídeos de membrana. Fosfoglicérides ou Glicerofosfolipídeos Glicerofosfolipídeo – grupo fosfatidato. Fosfoglicerídeos A estrutura inicial, formada pela conexão de uma ácido graxo esterificando a hidroxila 1 do glicerol, normalmente, esse ácido graxo é SATURADO; Na segunda hidroxila, o processo de esterificação ocorre normalmente com a conexão de um ácido graxo INSATURADO; A terceira hidroxila recebe um grupo fosfato, onde podemos adicionar mais alguma molécula, aumentando a polaridade desta região. Fosfoglicérides ou Glicerofosfolipídeos Na figura acima, um exemplo de fosfoglicerídeo geral. A posição 3 do glicerol recebe um grupo fosfato, na posição 2, a hidroxila é esterificada por uma molécula de ácido oléico (insaturado) e na posição 1, por uma molécula de ácido palmítico (saturado). Unidades que podem ser inseridas no FOSFATIDATO Fosfatidil Colina Colina A figura ao lado representa uma molécula de fosfatidil colina, o grupo fosfatidato foi criado pela adição de ácido esteárico na posição 1 do glicerol e ácido oléico na posição 2. No grupo fosfato (azul) foi inserida uma molécula de colina, uma amina que aumenta a polaridade desta estrutura. Exemplos Fosfoglicerídeos Exemplos e funções Fosfatidilserina, atua como receptor celular, envolvido com sinalizações, como na apoptose. Fosfatidiletanolamina, age como surfactante pulmonar; Fosfatidilcolina, também chamada lecitina participa das síntese de prostaglandinas e leucotrienos; Fosfatidilinositol, sinalizador intracelular; Fosfatidilglicerol, surfactantes pulmonares. Lecitina A lecitina tem função de emulsificante; Em sua estrutura, contém entre 65 e 70% de fosfolipídeos; Estas substâncias ativas são responsáveis pela formação de um filme monomolecular na superfície de partículas como polares como açúcar e cacau, facilitando sua mistura com a gordura, como ocorre na fabricação de chocolate; Os fragmentos hidrofílico da molécula de lecitina associam-se ao açúcar e a parte lipofílica penetra na fase lipídica; Para saber mais sobre chocolate.....acesse: http://ojs.c3sl.ufpr.br/ojs2/index.php/alimentos/article/vie w/20449/13616 Cardiolipina A cardiolipina, um fosfolipídio tetra-acil único, inicialmente isolado no coração bovino; È encontrados quase que exclusivamente na membrana mitocondrial interna, onde é essencial para a função ótima de numerosas enzimas envolvidas no metabolismo energético mitocondrial; Alterações no conteúdo e/ou estrutura da cardiolipina têm sido relatadas e associadas a várias patologia, tais como: envelhecimento, insuficiência cardíaca, doenças neurodegenerativas, deficiência dietética e outras. Para saber mais: http://www.scielo.br/pdf/rba/v60n4/v60n4a13.pdf Cardiolipina, Sífilis e a prova VDRL A prova VDRL é o diagnóstico para Sífilis. O VDRL mantém seu predomínio, dentre as recomendadas pela Organização Mundial da Saude; Essa prova detecta anticorpos tipo IgG e IgM contra lipídios séricos liberados no soro por dano a membrana das mitocôndrias do hospedeiro e contra lipídios da membrana do Treponema pallidum. que é o agente causador da sífilis; A prova do VDRL positiva-se cinco a seis semanas apos a infecção; Apresenta elevada sensibilidade na sifilis secundaria (100%), que se reduz a 70% nas formas tardias. Surfactantes pulmonares “O surfactante pulmonar é uma substância fundamental na mecânica pulmonar. Ele está presente em todas as espécies que respiram através de pulmões, pois, na sua ausência, o líquido presente entre o alvéolo e o ar apresenta uma tensão superficial alta, que exerce uma força de colabamento sobre estas estruturas pulmonares. O surfactante se interpõe às moléculas de água na superfície alveolar, reduz a tensão superficial de maneira dinâmica, de forma que essa tensão aproxima-se de zero no final da expiração quando a superfície do alvéolo está reduzida, evitando assim a atelectasia”..... (Freddi et al; 2003 – Jornal de Pediatria, volume 79) Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/jped/v79s2/v79s2a10.pdf Composição dos surfactantes Os surfactantes são constituídos por lipídeos e proteínas; Seu maior componente são os lípides, incluindo lípides neutros e fosfolípides; Dentre os fosfolípides presentes temos: fosfatidilcolina, o fosfatidilinositol, fosfatidiletanolamina e a fosfatidilserina; O colesterol e os ésteres do colesterol representam menos do que 5% do surfactante em massa, sendo que o seu papel não é bem conhecido até o momento, embora ele modifique a fluidez e a organização das membranas lipídicas. A principal função dos fosfolípides é a de atuar como uma molécula que reduz a tensão superficial na interface arlíquido do interior do alvéolo. Fosfolipases As Fosfolipases catalisam a hidrólise especificamente na ligação acil éster de fosfolipídios, liberando como produtos os lisofosfolipídios e ácidos graxos livres; Curiosidade: https://ssl4799.websiteseguro.com/swge5/seg/cd2008 /PDF/IC2008-0145.PDF Neste link está um texto sobre a ação das fosfolipases de venenos de cobra. Fosfolipídeos x Fosfolipases Fosfolipídeo Lisofosfolipídeo É um fosfolipídeo que perdeu um ácido graxo. Fosfolipases Existem 4 tipos de Fosfolipases; Fosfolipase A1 – remove o ácido graxo da posição 1 do glicerol; Fosfolipase A2, a mais importante; remove o ácido graxo da posição 2 do glicerol; Fosfolipase C – remove o grupo fosfato ligado ao grupo X – remove “fosfoX”; Fosfolipase D – remove o grupo X conectado ao grupo fosfato; Ácido araquidônico O ácido araquidônico é um dos ácidos graxos constituintes dos fosfolipídeos de membrana e, por isso, a síntese dos compostos eicosanóides inicia-se com a clivagem do fosfolipídeo da mambrana e a liberação desse ácido; As fosfolipases é que são responsáveis pela clivagem destes fosfolipídeos de membrana, porém sua ação está relacionada a eventos celulares específicos Eicosanóides Os eicosanóidescompõem uma família de substâncias endógenas de biossíntese comum, a partir de ácidos graxos essenciais, com importante perfil farmacológico. Englobam as prostaglandinas, tromboxanas, leucotrienos e prostaciclinas. http://www.ufrgs.br/farmacia/cadfar/v3n1_2/pdf/CdF _v3_n1_2_p67_83_1987.pdf Formação de eicosanóides Prostaglandina sintase Aspirina inibe aqui Tromboxanas Leucotrienos Prostaglandina Prostaciclina Ác. Araquidônico Eicosanóides Prastaglandinas: 1. Origem: ácido araquidônico (20C) 2. É lipossolúvel e encontrado em todos os tecidos 3. Ação: vasodilatação e redução da pressão sanguínea, contracepção, reduz secreção gástrica, promove a dilatação dos brônquios. Eicosanóides Tromboxanas: 1. Origem: a partir das prostaglandinas pela ação da Tromboxana sintetase; 2. Ação: vasoconstrição e agregação plaquetária, relação com a coagulação sanguínea. Eicosanóides Leucotrienos: 1. Origem: ácido araquidônico é transformado pela lipooxigenase; 2. Ação: Contração da camada muscular das vias aéreas Modificações da cabeça polar dos fosfolipídeos Onde ocorre a inserção do grupo fosfato, por esterificação, podemos inserir outras moléculas, aumentando a polaridade e criando novos fosfolipídeos; Cada fosfolipídeo terá uma função fisiológica diferente de acordo com o grupo X inserido em sua cabeça polar. D istin to s g ru p o s q u e p o d e m c o m p o r a c a b e ç a p o la r d o fo sfo lip íd e o Exemplos derivados da fosfatidilcolina Os plasmalogênios constituem um outro tipo importante de fosfoglicerídeo., obtido a partor de modificações da fosfatidilcolina; Em suas moléculas um dos ésteres de ácido graxo foi substituído por uma ligação éter a um radical alquila de cadeia longa. Na imagem abaixo, a modificação está em destaque (rosa). Função: encontrados em plaquetas, membranas de células de músculo e de mielina bainhas de fibras nervosas. Em plaquetas a sua hidrólise produz aldeídos que parecem desempenhar um papel significativo na função de coagulação dessas células. Exemplos derivados da fosfatidilcolina O PAF – fator ativador de plaquetas é derivado de membrana de plaquetas, basófilos, mastócitos, macrófagos e células endoteliais. Os principais efeitos são: · Ativação e agregação plaquetária ; Adesão leucocitária; Quimiotaxia; Degranulação; Explosão oxidativa Dica sobre alimentação rica em lipídeos Os AG, estocados na forma de TAG, representam a principal reserva energética disponível no corpo humano; O armazenamento de TAG é ilimitado, já que a esterificação dos AG com o glicerol não depende de água, diferentemente do glicogênio que é estocado com 3g de água para cada grama do polissacarídeo; Assim, pensando na primeira lei da termodinâmica (lei da conservação de energia), todo excesso de energia proveniente da alimentação, incluindo gorduras, carboidratos e proteínas, é armazenado na forma de TG. Esfingolipídeos São lipídeos que possuem uma cabeça polar e duas caudas hidrocarbônicas não- polares; Seu álcool não é o glicerol, são compostos por por um ácido graxo longo, um aminoálcool longo (a esfingosina) adicionando também uma cabeça polar. Esfingolipídeos A imagem ilustra a forma geral de um esfingolipídeo; Em rosa – a esfingosina (o álcool com 18 carbonos); Em amarelo, na porção amino (carbono 2) da esfingodina, é inserido uma ácido graxo qualquer; Em azul, a hidroxila alcoólica recebe um grupo X – responsável pela cabeça polar. Esfingolipídeos O álcool de origem é o esfingol; Geram as CERAMIDAS, compõem as membranas celulares; Tipos: (a)Esfingomielinas, (b)Cerebrosídeos, (c) Gangliosídeos Ceramidas Esfingosina Quando a esfingosina é esterificada por um ácido graxo gera a CERAMIDA; Aplicações das ceramidas: A barreira de permeabilidade da pele é composta por lipídeos e tem por função evitar a perda de água e a penetração de agentes danosos do meio ambiente. As ceramidas presentes no extrato córneo da epiderme constituem cerca de 40 a 65% do total de lipídios presentes e todos contém a esfingosina como estrutura básica. Esfingomielina ESFINGOMIELINA estão presentes na membrana plasmática (bainha de mielina dos axônios). A parte polar da esfingomilelina pode ser acoplada a colina ou serina, “cabeça polar”. Esfingomielina FOSFOCOLINA Resíduo de Palmitato Outros esfingolipídeos Ceramidas; Esfingomielinas ( onde o grupo X é a fosfocolina ou fosfoserina); Cerebrosídeos (onde X é composto por carboidratos); Gangliosídeos (onde o grupo X é composto por uma cadeia de carboidratos – oligossacarídeos); Estruturas dos grupos X – dos Esfingolipídeos Sistema ABO - Glicoesfingolipídeos As diferenças entre as cadeias de glúcides ligadas a CERAMIDA – ou seja, aos lipídeos de membrana da hemácia – geram os distintos tipos de grupos sanguíneos. Esfingolipídeos – antígenos das membranas celulares das hemácias Cerebrosídeos e Gangliosídeos Glicoesfingolipídeos possuem carboidratos como sua parte polar. Os cerebrosídeos apresentam uma monose como cabeça polar GALACTOSE, estão presentes em tecidos neurais; Gangliosídeos possuem cabeça polar grande, composto por várias monoses, fazem parte da substância cinzenta do cérebro. Gangliosídeos A figura abaixo mostra a estrutura de oligassacarídeos que compõem os gangliosídeos GM1, GM2 e GM3. Ao lado, em modelo, nota-se o tamanho expressivo da porção polar deste esfingolipídeo. Difusão dos lipídeos pela membrana Os fosfolipídeos que compõem as membranas celulares podem se movimentar por esta através de movimentos de difusão lateral e “flip-flop”. O movimento de difusão lateral pode ocasionado apenas por variações de temperatura, é simples e rápido – consiste na troca contínua de posição entre os fosfolipídeos de uma mesma monocamada da membrana celular; Os movimentos de “flip-flop” Esquema geral de todos os itens que compõem uma membrana celular – modelo do Mosaico Fluido, bicamada de fosfolipideos. Ainda não falamos do colesterol, é uma substância associada aos lípides. Formação de Membranas Para a formação de membranas necessitamos de uma bicamada de fosfolipídeos, mas existem componentes protéicos e carboidratos. As proteínas são MUITO MAIORES que os fosfolipídeos, mas existe uma integração perfeita destas na membrana. Cadeia protéica integral da membrana, atravessando-a Bicamada da membrana Substâncias associadas aos lípides São moléculas não lipídicas que por sua polaridade similar se encontram misturadas – são também apolares como os lípides; São elas: Colesterol, vitaminas, hormônios...... Substâncias associadas aos lípides Ciclopentanoperhidrofenantreno -CPPF- O colesterol e seus derivados são as principais substâncias associadas aos lípides; A estrutura química do colesterol deriva do núcleo CPPF – Ciclopentanoperhidrofenantreno; Este núcleo é comum a todas as substâncias ditas ESTERÓIDES; Tem como característica uma elevada apolaridade. Colesterol Observe a estrutura abaixo; Ela representa a estrutura do colesterol, são 4 anéis, acoplados, com uma dupla entre os carbonos 5 e 6; No carbono 3, temos uma hidroxila alcóolica Colesterol Colesterol O colesterol é um esterol que exerce papel essencial na estrutura das membranas de todas as células; É precursor dos hormônios esteróides e da vitamina D; É também precursor dos sais biliares; Éster de colesterol O colesterol existe em grandes quantidades no ambiente celular, assim como os ácidos graxos; Logo, os ácidos graxos esterificam a hidroxila da extremidade da estrutura do colesterol; Assim, formamos o ÉSTER DE COLESTEROL – um lípide. Éster de Colesterol Colesterol Sua hidroxila alcoólica na extremidade dos anéis não consegue conferir polaridade a estrutura, sendo solúvel apenas em solventes orgânicos; Todas as células humanas são capazes de produzir colesterol; A maior concentração de colesterol produzida pelo nosso corpo é proveniente do fígado; Colesterol Quando existe obstrução do trato biliar (sais biliares), pela presença de pedras na vesícula biliar (cálculos biliares), o colesterol da dieta não é absorvido adequadamente, o que leva de 2 a 3x a taxa de produção endógena (por suas próprias células). Lipoproteínas São associações entre proteínas e lipídeos que são encontradas na corrente sanguínea; Estas estruturas são responsáveis pelo transporte dos lipídeos e colesterol desde sua absorção(exógenos), pelo intestino, e distribuição pelo corpo; Também transportam os lipídeos e o colesterol produzido pelas células hepáticas (endógeno) para serem distribuídas para todas as células; Serão classificadas de acordo com suas frações protéicas. Quilomícrons São as maiores lipoproteínas; Carregam todo o conteúdo de Triacilglicerol e Colesterol absorvidos pelo intestino para o fígado e tecido adiposo; São medidos pelos exames de sangue em jejum. VLDL – Lipoproteína de muito baixa densidade É formada no fígado a partir dos lipídeos de origem endógena; Contém altos níveis de Triglicerídeos; LDL – Lipoproteínas de baixa densidade Formada pela degradação dos QM e da VLDL pela ação da enzima lipase lipoprotéica do tecido adiposo e músculos; Ou seja, a medida que as lipoproteínas circulam pelo sangue, as células dos tecidos são capazes de remover parte do conteúdo lipídico desta lipoproteína; Por serem, mais densas, as LDL são capazes de ligar a superfície das membranas do endotélio que revestem a face interna dos vasos sanguíneos, favorecendo sua obstrução. HDL – Lipoproteína de alta densidade É sintetizada pelo fígado e possui alto teor proteico; Este teor proteico é o que lhe confere o aumento da densidade; Desta forma, faz o transporte reverso do colesterol, carreando os lipídeos e co colesterol dos tecidos periféricos para o fígado; Quadro resumo do conteúdo das lipoproteínas sanguíneas Lipoproteína Apolipoproteína (%) Colesterol (%) Éster de Colesterol (%) Fosfolipídio (%) Triacil glicerídeo (%) QM 2 2 3 7 86 VLDL 8 7 12 18 55 IDL 19 8 29 19 23 LDL 22 8 42 22 6 HDL 50 2 15 25 3 Aterosclerose Aterosclerose é uma doença vascular; Afeta a camada íntima das artérias; É caracterizada pelo acúmulo de lípides e elementos celulares no espaço subendotelial das artérias; Sua origem pode estar relacionada a resposta inflamatória a diferentes formas de lesão da parede vascular; O caráter crônico de acometimento pelo processo inflamatório pode levar a formação de placas de ateroma; http://www.scielo.br/pdf/%0D/rbhh/v28n1/v28n1a13.pdf Sais Biliares Para que o organismo seja capaz de absorver os lípides que vem da dieta é necessário sua emulsificação; Para emulsificar estes lípides, o fígado produz algumas moléculas, derivadas do colesterol, os SAIS BILIARES; Estes sais que possuem a estrutura do CPPF, com adaptações que aumentam as porções polares, conseguem agir como TENSOATIVOS. Sais Biliares Derivados do Colesterol Acesse: http://www.scielo.br/pdf/rbme/v16n3/07.pdf A estrutura da molécula de colesterol possui derivados como os hormônios Cortisol, Testosterona, Estradiol e Aldosterona. Cortisol: é um glicocorticóide que atua no metabolismo de carboidratos, lipídeos e proteínas; Aldosterona: é um mineralocorticóide envolvido no controle do eletrólitos dos fluidos corporais, incluindo minerais e água; Progesterona – é precursora dos hormônios sexuais: estradiol e testosterona; Derivados do CPPF de outras origens Outras moléculas com núcleo CPPF podem ser produzidas por vegetais e por fungos e protozoários. A via de síntese é comum, onde a formação do LANOSTEROL é necessária para a formação do colesterol; Uma via similar é relizada em vegetais e a molécula final produzida é o ESTIMASTEROL, que está presente nos óleos vegetais; Em fungos e protozoários, o esteróide produzido e que controla a fluidez das membranas é o ERGOSTEROL; REAÇÃO DE ROSENHEIM Diferencia colesterol e estigmaesterol. Separe 2 tubos de ensaio: (1) No primeiro coloque 0,5ml de solução de colesterol a 0,1%; (2) No segundo coloque 0,5ml de óleo vegetal Em ambos acrescente: 1ml de ácido tricloroacético, 2ml de clorofórmio e Misturar bem Observar, após 5 minutos, a coloração pronunciada. O tubo contendo colesterol permanecerá incolor. O tubo contendo estigmaesterol apresentará coloração violeta após 5 minutos. Portanto a reação é positiva com o estigmaesterol. OBS: O ergosterol, presente em fungos, também apresenta esta reação positiva. REAÇÃO DE LIBERMANN- BURCHARD Em tubo de ensaio coloque: 1ml de solução de colesterol 5 gotas de anidrido acético 1 gota de ácido sulfúrico concentrado Agitar bastante Interpretação: Haverá formação de coloração verde. Essa reação é sensível a partir de 0,1mg de colesterol e é comum a todos os esteróides que, como o colesterol, apresentam duplo enlace entre os carbonos 5 e 6. Essa reação utilizada na dosagem de colesterol sanguíneo. Bibliografia Compri-Nardy m, Stella M.B., Oliveira C. Práticas de Laboratório de Bioquímica e Biofísica. Uma visão integrada, Editora Guanabara-Koogan, 2009. Cox, N. Lehninger Princípios de Bioquímica, Savier Editora de Livros Médicos Ltda, São Paulo, 4a ed. 2007; Ferrier, D.R. e Champe, P.C. Bioquímica Ilustrada, editora Artmed, 1ª ed. 2009. Voet, D. & Voet, J.G. Bioquímica, editora Artmed, São Paulo, 3a ed. 2006.
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