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Lipídeos Profa. Dra. Cristiane J. Furlaneto Caracterização dos lipídeos Considerações gerais • São compostos orgânicos heterogêneos, de origem animal ou vegetal; • São insolúveis em água e facilmente solúveis em solventes orgânicos, como éter, hexano e outros; • São substâncias Hidrófobas; São vulgarmente conhecidos como gorduras (lipos: grego gordura); Suas propriedades devem-se a natureza hidrofóbica de suas estruturas; Forma uma interface entre o meio intracelular e o extracelular; Lipídeos Funções • Armazenamento de energia; • Componentes de alguns sistemas enzimáticos; • Têm funções hormonais (hormônios esteróides) e vitaminas; • Atuam como isolantes térmicos. Lipídios: funções biológicas • Reserva energética: óleos e gorduras armazenam energia • moléculas hidrofóbicas: são armazenados na ausência de água, dessa forma são mais leves quando comparados aos carboidratos (glicogênio e amido); • são compostos reduzidos e a oxidação libera mais energia que carboidratos e proteínas. • Nas plantas são armazenados nas sementes, fornecendo energia e são usados para germinação Funções de Lipídeos Constituintes de membranas biológicas: fosfolipídeos e esteróis, chegam a representar cerca de metade da massa das membranas celulares. Muitos lipídios são moléculas anfipáticas: apresentam porção apolar (hidrofóbica) e outra polar (hidrofílica). Classificação dos lipídeos São classificados de acordo com a natureza química em 2 grandes grupos: • Simples - ácidos graxos, óleos, gorduras e ceras • Complexos ou compostos - fosfolipídios, esteróides, glicolipídeos; LIPÍDIOS SIMPLES • São compostos que por hidrólise total são origem somente a ácidos graxos e álcoois. LIPÍDIOS SIMPLES ÓLEOS E GORDURAS: ésteres de ácidos graxos e glicerol são denominados acilglicerós. CERAS: ésteres de ácidos graxos e mono-hidroxiálcoois de alto peso molecular geralmente de cadeia linear. LIPÍDES COMPOSTOS • São compostos que contêm outros grupos na molécula, além de ácidos graxos e álcoois. LIPÍDEOS COMPOSTOS FOSFOLÍPIDEOS (OU FOSFATÍDIOS): ésteres de ácidos graxos, que contêm ainda na molécula ácido fosfórico e um composto nitrogenado. CEREBROSÍDIOS (OU GLICOLIPÍDIOS): compostos formados por ácidos graxos, um grupo nitrogenado e um carboidrato. Estrutura dos lipídeos Álcool + Ácido Graxo esterificação éster + água (Lipídeo) Quimicamente os lipídeos podem ser definidos como ésteres de ácidos graxos Ésteres são grupos funcionais derivados da união de um álcool com um ácido ÁCIDOS GRAXOS - São denominados ácidos graxos todos os ácidos monocarboxílicos alifáticos, ou seja, que possuem uma longa cadeia constituída de átomos de carbono e hidrogênio (hidrocarbonetos) e um grupo terminal, característico de ácidos orgânicos, denominado carboxila. Ácidos graxos • Ácidos carboxílicos • Longa cadeia carbônica (14 a 24 carbonos) não ramificada • Cadeia saturada ou insaturada ÁCIDOS GRAXOS Os ácidos graxos livres ocorrem em quantidades pequenas nos óleos e gorduras. No entanto, participam da construção das moléculas de glicerídios e de certos não glicerídios, representando até 96 % da massa total dessas moléculas. ÁCIDOS GRAXOS Com algumas exceções, todos os ácidos encontrados na natureza são de alto peso molecular, em geral de cadeia linear (denominados também ácidos graxos normais), saturados e insaturados. Poderão ter também substituintes na cadeia, como grupos metílicos, hidroxílicos ou carbonílicos. - Os principais ácidos graxos saturados são o láurico, o palmítico e o esteárico, e insaturados o oleico, linoleico e o linolênico. ÁCIDOS GRAXOS -Gorduras de animais e plantas terrestres têm ácidos com cadeias de dezesseis a dezoito átomos de carbono, com predominância destes últimos. -Ácidos com vinte ou mais carbonos são comuns em gorduras de animais marinhos. - A grande maioria dos ácidos graxos encontrados em gorduras naturais tem número par de carbonos na cadeia, e quando insaturados, na maioria das vezes, têm a configuração cis. Classificação de ácidos graxos Quanto ao número de duplas ligações em sua cadeia carbônica: saturados ou insaturados Ácidos Graxos • SATURADO quando possui apenas ligações simples. Moléculas distendidas, se justapõe com outras, há grande interação hidrofóbica entre as moléculas. É necessária muita energia para desfazer os arranjos • INSATURADO quando possui ligações duplas ou triplas são altamente reduzidos e portanto pouco reativos A presença de duplas e triplas ligações promove a ocorrência de dobras nas moléculas, impedindo que elas se encaixem, assim as interações entre as moléculas é menor. Dessa forma o ponto de fusão é mais baixo Podem ser mono ou poliinsaturados Ácidos Graxos Saturados Monoinsaturados Poliinsaturados Cadeia curta Cadeia longa C6-C12 Babaçu Coco Palmiste Tucum Cuphea Óleos de amêndoas C14-C24 Cacau Leite Banha Sebo Dendê Ômega 9 Oliva Canola Açafrão Girassol Ômega 6 Ômega 3 Linoléico Milho Algodão Soja Açafrão Girassol Linolênico Linhaça Óleo de pescado Atum Macarel Salmão Arengue AG Saturado • A cadeia carbônica é formada por ligações simples, ou seja, não possuem duplas ligações apresentando a forma molecular CnH2nO2. • São ácidos graxos de origem animal com ponto de fusão elevado. Sólidos à temperatura ambiente. • Ex: Manteiga, banha, sebo... AG Saturado – característica anfipática Cadeia apolar cadeia polar hidrofóbica hidrofílica Como a cadeia hidrofóbica é mais longa, este caráter predomina, tornando os ácidos graxos insolúveis em água. Ácido carboxílicoCadeia hidrocarbonada AG Insaturado • Se alguns dos átomos de hidrogênios estiverem ausentes e a ligação comum simples entre átomos de carbono for substituída por uma ligação dupla, o ácido graxo será insaturado. • formula estrutural é CnH2n-2xO2 onde x é igual ao número de insaturações Caso só exista uma única ligação dupla, ele será mono-insaturado. Se houver mais de uma, será poli-insaturado. Possuem ponto de fusão baixo. Apresentam-se sob forma líquida à temperatura ambiente. AG Insaturado Ácido graxo Insaturado CnH2n-2xO2 C18H3402 (x=1) Ácido oléico Ácido graxo Insaturado Mono insaturados • Ácido palmitoléico (POA) ----------- 16 Carbonos • Ácido Oléico (OA) ----------------- 18 Carbonos • EX: azeite de oliva, óleo de canola, nozes, amêndoas, amendoim, castanhas, abacate, etc AG Insaturados Super insaturados : até 6 ou 7 insaturações: • Ácido estearidônico (SDA) ----------------- 18 C • Ácido eicosapentanóico (EPA) ------------- 20 C • Ácido docosapentanóico (DHA) ----------- 22 C Nomenclatura para AG • A posição da dupla ligação é especificada por números sobrescritos seguindo a letra grega delta. • No ácido graxo monoinsaturado, a dupla fica entre os carbonos 9 e 10; e nos poliinsaturados entre 12 e 13 e 15 e 16. Ácidos graxos de ocorrência natural: • Ácido araquídico (óleo de amendoim) é 20:0 = possui 20 átomos de carbono e nenhuma ligação dupla • Ácido oléico (óleo de oliva) é 18:1 (Δ9) = 18 átomos de carbono e uma ligação dupla entre 9 e 10 • Ácido araquidônico (tecido nervoso) é 20:4 (Δ5,8,11,14)Alguns ácidos graxos de ocorrência natural Esqueleto carbônico estrutura nome comum ponto de fusão (ºC) 12:0 CH3(CH2)10COOH Ácido láurico (Laurus árvore louro) 44,2 14:0 CH3(CH2)12COOH Ácido mirístico (Mirystica noz moscada) 53,9 16:0 CH3(CH2)14COOH Ácido palmítico (Palma palmeira) 63,1 18:0 CH3(CH2)16COOH Ácido esteárico (Stear gordura dura) 69,6 20:0 CH3(CH2)18COOH Ácido araquídico (Arachis gên. dos legumes) 76,5 24:0 CH3(CH2)22COOH Ácido lignocérico (Lignum madeira + cera) 86,0 16:1 (Δ9 ) CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH Ácido palmitoléico -0,5 18:1 (Δ9 ) CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH Ácido oléico (Oleum óleo) 13,4 18:2 (Δ9,12 ) CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH Ácido α-linoléico (Linon linho) -5 18:3 (Δ9,12,15 ) CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH Ácido linolênico -11 20:4 (Δ5,8,11,14 ) CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH= CH(CH2)3COOH Ácido araquidônico PRINCIPAIS ÁCIDOS GRAXOS SATURADOS ENCONTRADOS EM ALIMENTOS Principais ácidos graxos insaturados encontrados em alimentos Propriedades físicas dos ácidos graxos •Quanto maior a cadeia maior o ponto de fusão •Quanto maior o número de duplas ligações menor o ponto de fusão •Quanto maior a cadeia e menor o número de duplas ligações menor será a solubilidade Lembre-se: A fluidez da membrana depende da composição dos ácidos graxos presentes AG Essenciais • Poli insaturados: Essenciais • Ácido linoléico -----ômega 3------ 18 C e duas insaturações – 18:2 • Ácido gama e alfa linolênico ---ômega 6-- 18 carbonos e 3 insaturações. 18:3 • Ex: peixes como salmão, atum, arenque, sardinha, nozes, amêndoas e seus óleos, semente de girassol, óleo de soja, canola, etc AG essenciais - “Ácidos Graxos Essenciais”: ácidos linoléico ou araquidônico. - Ácidos graxos insaturados: w3, w6 e w9. - Os animais, incluindo humanos, sem dificuldade sintetizam ácidos graxos saturados com até 18 carbonos. Contudo a insaturação, isto é, a inserção de ligações duplas, pode ocorrer somente entre os carbonos 9 e 10, ou raramente em outras posições mais próximas do grupo carboxila Formação de ácidos graxos da série w-3. AG natural obtido a partir de essencial • Poli-insaturados naturais: até 3 ou 4 insaturações. • Ácido araquidônico (AA) • Produzido a partir do ácido linoléico • Possui 20 carbonos- 20:4 Os animais são incapazes de sintetizar o ácido linoléico; porém, os seres humanos são capazes de convertê-lo em ácido araquidônico. AG Essenciais Ácido aracdônico: • Síntese de prostaglandinas e leucotrienos • Prostaglandinas são importantes para várias funções biológicas como vasodilatação,recrutamento de células especializadas no processo inflamatório, relaxamento do músculo liso, contração uterina , inibição da agregação plaquetária, regulação hormonal, etc AG sis e trans Ácido graxo cis: • Geralmente são encontrados na natureza • Os átomos de menor peso molecular encontram-se paralelos • A cadeia hidrocarbonada é menos linear, resultando em uma molécula menos rígida, com propriedades físicas diferentes Ácido graxo trans • os átomos de menor peso molecular estão dispostos na forma diagonal. • A cadeia hidrocarbonada é mais linear, resultando em uma molécula mais rígida, com propriedades físicas diferentes • A maioria dos ácidos graxos de configuração trans não são encontrados na natureza Reação de hidrogenação • Processo através do qual os ácidos graxos insaturados sofrem reações de adição de hidrogênio para diminuição ou anulação do grau de insaturação. • Alguns lipídeos no estado líquido passam para o estado sólido. Ex: margarinas obtidas por hidrogenação de óleos vegetais Hidrogenação natural • "Baixas quantidades de trans podem ocorrer naturalmente em alimentos como leite, manteiga e gordura da carne de boi, como resultados da biohidrogenação em ruminantes“ • Estes são os trans de origem natural e alguns desses isômeros podem ter efeitos benéficos para a nutrição e saúde humana. Hidrogenação industrial • Nesse processo são misturados hidrogênio gasoso, óleos vegetais polinsaturados, um catalisador que geralmente é o Ni, sob pressão e temperatura apropriadas. • Esse processo vai resultar em ácidos graxos com ponto de fusão mais alto, devido a orientação linear nas moléculas trans e ao aumento no índice de saturação. • Produção da gordura trans Gordura Trans • Aumento do nível de LDL • Diminuição do HDL • Aumento da gordura visceral • Produção de placa de ateroma • Obesidade • Diabetes • Etc... Álcool + Ácido Graxo esterificação éster + água (Lipídeo) Glicerol Cerol AGS AGI Classificação dos lipídeos • Apresentam em sua estrutura molecular C, H e O. • Conforme o álcool participante da sua molécula, são subdivididos em glicerídeos e cerídeos Glicerídos • Produtos da reação de uma molécula de glicerol ( álcool) com até três ácidos graxos (AG saturados ou insaturados) iguais ou diferentes. • Podem ser classificados em Monoacilglicerol – 1 AG e 1 Glicerol, Diacilglicerol – 2 AG e 1 Glicerol Triacilglicerol – 3 AG e 1 Glicerol Glicerol Óleos e gorduras são ésteres de ácidos graxos de alto peso molecular e glicerol; são denominados acilgliceróis. Tracilglicerol Função: • Isolamento térmico – pobre condutor de calor • Reduz a perda de calor por estar localizado na camada subcutânea da pele. • Lipídeos mais abundantes , constituindo a maior reserva do tecido adiposo. Triacilglicerol Cerídeos • São moléculas que quando hidrolisadas, fornecem alcóois de cadeia carbônica superior ao glicerol e ácidos graxos. • Formam as ceras animais (cera de abelha) e vegetais(cera de carnaúba). Ceras ácidos graxos de cadeias longas saturada e insaturada (14 a 36 carbonos). •ponto de fusão das ceras entre 60 e 100 °C. •A cera de abelha usada para construir favos é firme na temperatura ambiente e impermeável à água. •Vertebrados: glândulas da pele de secretam ceras para proteger o cabelo, pele, mantendo-os flexíveis, lubrificados e a prova de água. •Pássaros aquáticos secretam ceras de glândulas do bico para deixar as penas repelentes à água. •As folhas brilhantes de plantas tropicais possuem camada de cera que proteger contra parasitas e perda de água. •aplicações nas industrias farmacêuticas de cosméticos e outras. Lanolina (da lã do carneiro), cera de abelhas, de carnaúba e o óleo de espermacete = manufatura de loções, pomadas Lipídeos compostos São ésteres de ácidos graxos com outros grupos além do álcool e ácido graxo Podem ser classificados como: • Fosfolipídeos • Esfingolipídeos • Isoprenóides Lipídeos compostos Fosfolipídeos: • Lipídeo que contém além do álcool e do ácido graxo, um grupamento fosfato • São os constituintes das membranas celulares, produção da bile, etc. • Ex de fosfoglicerídeos diferenciados de acordo com o aminoálcool associado. • Fosfatidilcolina, fosfatidilserina Fosfolipídeo Fosfolipídeos Derivados do glicerol: 1. Esterificado a 2 ácidos graxos e um grupo fosfato 2. Grupo fosfato é ligado à substituintes Cardiolipina: descoberto no músculo do coração (dois ácidos fosfatídicos) Membranas biológicas são formadas pela bicamada lipídica Lipídios: moléculas anfipáticas Arranjo energeticamente favorável Região hidrofílica Região hidrofóbica Lipídios estruturais de membranas glicerofosfolipídios (fosfolipídios); esfingolipídios: • esfingomielina • glicolipídios• gangliosídios • esteróis Tipos de esfingolipídeos: Esfingomielina: • bainha de mielina • Propriedade isolante facilita o impulso nervoso Glicoesfingolipídeo ou glicolipídeos • Essenciais na composição das membranas celulares e tecido nervoso Esfingolipídeos (fosfolipídeo mais abundante) Constituintes das membranas celulares Formados por aminoálcool de cadeia longa: esfingosina Esfingolipídeos • Não tem glicerol, tem esfingosina: aminoálcool ligado a longa cadeia de hidrocarbonetos • a. esfingomielina: descoberta na bainha que envolve os neurônios • b. glicoesfingolipídio: não tem fosfato • Encontrado principalmente na face externa da membrana plasmática • 1.Cerebrosídio • 2.Globosídio: neutros em ph 7,0 – dois ou mais acúcares • c. gangliosídio: contem oligossacarídios e unidades de ácido N acetil neuramínico (ácido siálico) • superfície externa da mp, portanto é ponto de reconhecimento • Sofre alteração durante processo embrionário Esfingolipídeos • Esfingolipídios “esfingo” = papel biológico foi considerado enigmático (hoje, muitos ainda não tem função conhecida) • participam de reações de reconhecimento celular: • 1.determinantes dos grupos sanguíneos A, B e O • 2.ponto de ligação da toxina colérica • 3.hormônios e mensageiros intracelulares • disfunções no metabolismo - doenças genéticas humanas (acumulam no cérebro, baço e fígado, provocando retardo mental em crianças e morte) Glicerofosfolipídeos • São derivados do glicerol que contém fosfato Fosfolipídios • Região polar (grupo fosfato esterificado a substituintes) • Região apolar (ácidos graxos mais glicerol) Arqueobactérias • Extremófilos • Lipídios da membrana contem cadeias hidrocarbonadas longas e ramificadas ligadas ao glicerol por ligações do tipo éter • São mais resistentes à hidrólise em pH baixo e temperaturas altas • Cadeias são tão longas que quando estendidos possuem o dobro do comprimento dos fosfolípidios e dos esfingolipídios Esteróis • Núcleo tetracíclico: plano rígido, influencia a fluidez das membranas • Composto chave: colesterol • Abundante em membranas biológicas • Precursor de outros esteróides - hormônios sexuais e das glândulas supra renais(cortisol e aldosterona), vitamina D e sais biliares • fungos: ergosterol • plantas: fitoesteróis, estigmaesterol • bactérias: geralmente não possuem Colesterol •Presente em células animais •Preenchem espaços vazios entre os fosfolipídios •Promove rigidez e diminuição da permeabilidade da membrana colesterol REAÇÕES QUÍMICAS 1. Reação de neutralização 2. Reação de saponificação 3. Reação de hidrogenação 4. Reação de interesterificação 5. Reação de halogenação 6. Rancidez hidrolítica ou lipólise 7. Rancidez oxidativa REAÇÃO DE NEUTRALIZAÇÃO • A reação consiste na neutralização do grupamento carboxílico do ácido graxo na presença da base forte. A titulação é feita com NaOH ou KOH, que neutraliza os ácidos graxos livres no meio REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO • A reação de saponificação é qualquer reação de um éster com uma base para produzir um álcool e o sal alcalino de um ácido carboxílico. Neste caso, a reação consiste na desesterificação do triacilglicerídio, na presença de solução concentrada de álcali forte (NaOH ou KOH) sob aquecimento, liberando sais de ácidos graxos e glicerol. REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO • As reações de saponificação e de neutralização servem de base para importantes determinações analíticas, as quais têm por objetivo informar sobre o comportamento dos óleos e gorduras em certas aplicações alimentícias, como, por exemplo, estabelecer o grau de deterioração e a estabilidade, verificar se as propriedades dos óleos estão de acordo com as especificações e identificar possíveis fraudes e adulterações. REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO • A adição de hidrogênio (H2) às duplas ligações dos ácidos graxos insaturados, livres ou combinados, é chamada reação de hidrogenação. REAÇÃO DE INTERESTERIFICAÇÃO •Como o auxílio de catalisadores como zinco, cádmio, seus compostos, ou compostos de metais alcalinos ou de metais alcalinos terrosos, é possível mudar a composição de triglicerídios. Esse processo é muito usado industrialmente para a obtenção de gorduras hidrogenadas, com composição similar às de ocorrência natural em alimentos. REAÇÃO DE HALOGENAÇÃO -As duplas ligações presentes nos ácidos graxos insaturados reagem com halogênio (cloro e bromo), para formar compostos de adição, mesmo que tais ácidos graxos estejam combinados como nas gorduras RANCIDEZ HIDROLÍTICA OU LIPÓLISE • As ligações ésteres dos lipídios estão sujeitas à hidrólise enzimática, estresse térmico ou ação química, os quais liberam para o meio os ácidos graxos dos triacilgliceróis, que podem ser desejáveis ou indesejáveis à qualidade do alimento. RANCIDEZ OXIDATIVA • A rancidez oxidativa é a principal responsável pela deterioração de alimentos ricos em lipídios, sabor, aroma e consistência do alimento. • A oxidação lipídica envolve uma série extremamente complexa de reações químicas que ocorre entre o oxigênio atmosférica e os ácidos graxos insaturados dos lipídios. Essa reação ocorre em três estágios: iniciação, propagação e terminação As cachalotes Cachalotes: descem a grandes profundidades (até 3000 metros). Adaptação anatômica e bioquímica. Espermacete: ocupa 90% do peso da cabeça apresenta cerca de 18.000kg de óleo (ceras e triacilgliceróis insaturados) Durante o mergulho, ocorre o resfriamento rápido do óleo, que congela tornando-se mais denso. Igualando a densidade da baleia à densidade da água do mar (densidade da água aumenta com aumento da profundidade) Ele faz a sua densidade variar de acordo com a densidade do nível que ele quer ir, por meio do ponto de congelamento do óleo.
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