BIOQUÍMICA DOS LIPÍDEOS

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Lipídeos 
Instituto de Química de São Carlos – IQSC 
Universidade de São Paulo 
Disciplina: Bioquímica I 
Docente: Profa. Dra. Fernanda Canduri 
Tópicos 
 Classificação dos lipídeos 
 Ácidos graxos 
 Triacilgliceróis 
 Glicerofosfolipídeos 
 Esfingolipídeos 
 Esteróides 
 Outros lipídeos 
 
 Bicamadas lipídicas 
 Por que são formadas bicamadas 
 Mobilidade lipídica 
 Membranas biológicas 
 
 Transporte através de membranas 
 Mecanismos de transporte mediado 
 Transporte ativo impelido por ATP 
 Transporte ativo impelido por gradiente de íons 
Lipídeos 
O que são? 
 Gorduras, óleos, algumas vitaminas e hormônios, e a maioria dos 
componentes não-protéicos das membranas 
 
 Mistura de compostos que partilham algumas propriedades 
baseadas em similaridades estruturais, principalmente uma 
preponderância de grupamentos apolares 
Lipídeos 
 É o quarto grupo principal de moléculas da célula 
 Não são poliméricos, mas se agregam 
 Possui grande variedade estrutural 
Lipídeos 
 Desempenham 3 funções básicas: 
 
1. São componentes essenciais de membranas biológicas 
(bicamada lipídica) 
2. Reserva energética 
3. Eventos de sinalização intra e intercelular 
Classificação dos lipídeos 
 Compostos com cadeia aberta 
 Cabeças polares (hidrofílicas) 
 Longas caudas apolares (hidrofóbicas) 
 Ácidos graxos 
 Triacilgliceróis 
 Fosfolipídeos 
 Esfingolipídeos 
 
 Compostos de cadeia cíclica 
 Esteróides 
 Colesterol 
 Lipídeos de 
cadeia aberta 
 São ácidos 
carboxílicos com 
grupos laterais de 
longas cadeias de 
hidrocarbonetos 
Ácidos graxos 
• Os ácidos graxos com 
cadeias de 16 e 18 
carbonos são os mais 
comuns em plantas e 
animais superiores 
• Cadeias menores que 14 
carbonos e maiores que 
20 são incomuns 
• A maioria possui número 
par de átomos de 
carbono 
Ácidos graxos 
 Mais da metade dos ácidos graxos são insaturados 
 Primeira dupla ligação ocorre entre C9 e C10 
 Em poliinsaturados, as duplas ligações ocorrem a 
cada 3 carbonos 
(- CH = CH – CH2 – CH = CH – ) 
Ácidos graxos insaturados 
Ácidos graxos saturados 
 São altamente flexíveis, mas conformação estendida 
possui menos energia  não há interferência com 
grupos metilenos vizinhos 
 
 Tf em ácidos graxos saturados aumenta com sua 
massa molecular 
Ácidos graxos mais comuns 
Ácido linolênico 
Triacilgliceróis 
 São triésteres de glicerol com ácidos graxos 
 Gorduras e óleos de plantas e animais consistem em 
misturas de triacilgliceróis 
Cauda apolar 
Cauda apolar 
Cauda apolar 
Em animais, faz a reserva de energia metabólica 
 Diferem pela posição dos 3 resíduos de ácidos graxos 
 
Adipócitos: 
 Células especializadas na síntese e armazenamento de 
triacilgliceróis 
 
Tecido adiposo 
 Abundante na camada subcutânea e cavidade 
abdominal 
 
 Conteúdo em humanos: 21% em homens e 26% em 
mulheres 
 
 Permite a sobrevivência a um jejum de 2 a 3 meses 
 
 A camada gordurosa subcutânea é a importante forma 
de isolamento térmico em animais aquáticos de 
sangue quente 
Glicerofosfolipídeos ou fosfoglicerídeos 
 Principal componente lipídico das 
membranas biológicas 
 
 Consiste de glicerol-3-fosfato (a) 
 
 C1 e C2 são esterificados com 
ácidos graxos 
 
 O grupo fosforil é ligado a outro 
grupo X (b) 
Classes comuns de glicerofosfolipídeos 
Grupo X 
A fosfatidilcolina 
Glicerofosfolipídeo presente 
em soja 
Caudas apolares 
Glicerofosfolipídeos ou fosfoglicerídeos 
 Posição C1 – ácido graxo saturado de C16 e C18 
 Posição C2 – ácido graxo insaturado de C16 e C20 
 
 Portanto, são moléculas anfifílicas com caudas apolares 
alifáticas e cabeças polares de fosforil-X 
 
Os glicerofosfolipídeos podem ser hidrolisados por enzimas 
conhecidas como fosfolipases (PLA1, PLA2, PLB...) 
Plasmalogênios 
 São fosfoglicerídeos que contém 1 ligação éter substituinte 
 C1 do glicerol está ligado por meio de uma ligação éter cis 
no lugar de éster 
Etanolamina, colina e serina 
fazem parte das cabeças polares 
mais comuns 
 
Estão presentes em 
membranas do tecido nervoso 
e do coração 
Cauda apolar 
Esfingolipídeos 
 Componentes importantes da membrana celular 
 A maioria é derivada do aminoálcool C18 esfingosina, com 
ligações duplas na configuração trans 
 Os derivados de ácidos graxos N-acil da esfingosina são 
conhecidos como ceramidas 
 
Esfingosina Ceramida R: resíduo de 
ácido graxo 
Esfingolipídeos 
Cauda apolar 
Cauda apolar 
1. Esfingomielina - os esfingofosfolipídeos 
Cauda apolar 
2. Cerebrosídeos - ceramidas cujas cabeças polares possuem um 
resíduo de açúcar – glicoesfingolipídeos 
Os mais comuns: galactocerebrosídeos e glicocerebrosídeos 
Não possuem grupo fosfato – não-iônicos 
galactocerebrosídeo 
As ceramidas são os compostos precursores dos 
esfingolipídeos mais abundantes 
Cauda apolar 
Cauda apolar 
3. Gangliosídeos 
 
 são os 
glicoesfingolipídeos 
mais complexos 
 - ceramidas ligadas a 
oligossacarídeos 
com pelo menos um 
resíduo de ácido 
siálico 
 - componentes 
principais das 
membranas 
celulares 
 - Fração significante 
dos lipídeos 
cerebrais (6%) A estrutura do 
gangliosídeo GM1 
Caudas apolares 
Esteróides – lipídeos de cadeia cíclica 
 Derivados de ciclopentanoperidrofenantreno – 4 anéis não 
planares fusionados 
Colesterol 
 Esteróide mais abundante nos animais 
 É classificado como esterol por causa do grupo OH na posição 
C3 
 Componente das membranas plasmáticas 
O grupo OH lhe confere fraco caráter anfifílico 
 O sistema de anéis fornece 
maior rigidez 
 Pode ser esterificado a cadeias 
longas de ácidos graxos – os 
ésteres de colesterol 
Lipoproteínas 
Os lipídeos, como os fosfolipídeos, os triacilgliceróis e o 
colesterol, são pouco solúveis em soluções aquosas 
Estes componentes se reúnem numa estrutura complexa 
denominada lipoproteína 
 
Estrutura de lipoproteínas 
São partículas globulares tipo micelas que consistem de 
um núcleo apolar de trialcilgliceróis e ésteres de colesteril 
envolvidos por um revestimento anfifílico de proteínas, 
fosfolipídeos e colesterol 
 
As Lipoproteínas 
 Por serem insolúveis em água, os lipídeos ligam-se às 
proteínas para serem transportados através do sangue aos 
tecidos-alvo 
Lipoproteínas: LDL, HDL, VLDL 
Há cinco classes de lipoproteínas 
1. Quilomícrons, que transportam triacilgliceróis e 
colesterol exógenos do intestino para o fígado 
2. VLDL, IDL e LDL são um grupo de partículas 
relacionadas que transportam triacilgliceróis e 
colesterol endógenos do fígado para os tecidos 
3. HDL, que transportam colesterol endógeno dos 
tecidos para o fígado 
As cinco classes de lipoproteínas 
Estrutura de lipoproteínas 
 As densidades das lipoproteínas aumentam com o decréscimo do 
diâmetro da partícula, pois a densidade do revestimento externo é 
maior que a do núcleo interno 
 Assim, a HDL, que é a mais densa das lipoproteínas, é também 
menor. 
Outros lipídeos 
 Em vegetais 
 
 Ocorrem na cutícula das plantas – protegem as células do 
dessecamento 
 Barreira impermeável à água 
 Lipídeos oferecem defesa contra predadores ou competidores 
 Ex.: Limoneno, cinamaldeído, eugenol 
Cinamaldeído 
presente na 
canela 
Eugenol presente 
no cravo (70-80%) 
Limoneno presente 
em casca de frutas 
cítricasEicosanóides 
 São compostos de 20 carbonos (eico = vinte) 
 São derivados do ácido araquidônico (ácido graxo poliinsaturado com 
4 ligações duplas) - são as prostaglandinas 
 São armazenados nas membranas celulares como C2 do 
fosfatidilinositol 
 
 
Bicamadas lipídicas 
Lipídeos são raramente encontrados como moléculas livres 
Essas moléculas (anfifílicas) formam micelas e bicamadas 
Eletromicrografia de um lipossomo 
Mobilidade lipídica 
 Difusão transversal 
 Difusão lateral 
 O interior da bicamada há movimentos constantes 
De que maneira os fosfolipídeos sintetizados de um lado 
da membrana chegam ao outro lado tão rapidamente? 
 Os movimentos flip-flop dos fosfolipídeos são facilitados de 
duas maneiras: 
 As membranas possuem flipases – catalisam os movimentos flip-
flop de fosfolipídeos – equilibram a distribuição de seus fosfolipídeos 
correspondentes – difusão facilitada 
 As membranas contém proteínas conhecidas como fosfolipídeo-
translocases que transportam fosfolipídeos específicos pela 
membrana em um processo impelido por hidrólise de ATP – há uma 
distribuição desigual da molécula - transporte ativo 
Mobilidade lipídica 
A fluidez da bicamada lipídica é dependente da temperatura 
Membranas Biológicas 
 Estrutura e montagem de membranas 
 O modelo do mosaico fluido 
 A assimetria dos lipídeos 
 
 Proteínas de membrana 
 Proteínas integrais de membrana 
 Proteínas ligadas a lipídeos 
 Proteínas periféricas de membrana 
Estrutura e montagem de membranas 
 O modelo do mosaico fluido 
Os componentes da membrana tem orientações específicas – as duas lâminas 
da bicamada não são equivalentes nem em composição nem em função. 
O modelo do mosaico fluido 
 A fluidez demonstrada por bicamadas lipídicas sugere que as 
membranas biológicas possuem propriedades similares 
 Teoria postulada em 1972 por Jonathan Singer e Garth 
Nicolson 
 As proteínas integrais são vistas como icebergs flutuando em 
um “mar” lipídico bidimensinal 
 Novas membranas são geradas pela expansão das membranas 
já existentes 
Proteínas de membrana 
 As proporções de proteínas para lipídeos variam 
consideravelmente com a função da membrana – 
membranas eucarióticas possuem cerca de 50% de proteína 
 
 Podem ser classificadas de acordo com seu modo de 
interação com a membrana: 
 proteínas integrais, 
 periféricas, 
 proteínas ligadas a lipídeos 
Proteínas integrais de membrana 
 são fortemente ligadas às membranas por 
meio de interações hidrofóbicas 
 tendem a agregar-se e a precipitar em 
solução aquosa 
 são moléculas anfifílicas orientadas 
assimetricamente: os segmentos de 
proteínas imersos no interior apolar da 
membrana possuem resíduos superficiais 
predominantemente hidrofóbicos, ao passo 
que as porções que se estendem no 
ambiente aquoso são cobertas por resíduos 
polares 
A glicoforina A de 
eritrócitos 
humanos é uma 
proteína 
transmembrana – 
ela atravessa 
completamente a 
membrana 
Proteínas ligadas a lipídeos 
 Algumas proteínas associadas às 
membranas contêm lipídeos 
covalentemente ligados a elas, 
responsáveis pelo ancoramento de 
tais proteínas à membrana 
 O(s) grupo(s) lipídico(s) pode(m) 
mediar interações proteína-proteína 
ou modificar a estrutura e a 
atividade da proteína à qual ele está 
fixado 
 Formam ligações covalentes com 
grupos isoprenóides, grupos acil-
graxos, fosfatidilinositol 
Proteína periférica de membrana 
• podem ser dissociadas das 
membranas 
• não se ligam a lipídeos – 
associam-se às membranas 
ligando-se à superfície por 
meio de interações 
eletrostáticas e ligações de 
hidrogênio 
• Ex.: Citocromo C – proteína 
periférica associada à 
superfície externa da 
membrana mitocondrial 
interna. 
Transporte através de membranas 
 As reações metabólicas ocorrem no interior de células ou de 
organelas que estão separadas do ambiente que as cercam, por 
membranas 
 
 As proteínas mediam todos os movimentos transmembrana de 
pequenos íons inorgânicos e também de metabólitos, como 
aminoácidos, açúcares e nucleotídeos 
 
 Endocitose é necessário para mover substâncias maiores 
O transporte pode ser mediado ou não-mediado 
 O transporte não-mediado ocorre por difusão simples 
 O transporte mediado ocorre graças à ação de proteínas 
transportadoras específicas 
 A força que movimenta o fluxo não-mediado de uma substância 
através de um meio é o seu gradiente de potencial químico 
 As moléculas apolares difundem-se de forma fácil através de 
membranas biológicas por transporte não-mediado, de acordo 
com o gradiente de concentração 
 As moléculas de água, devido ao seu tamanho e altas 
concentrações, transitam rapidamente através da membrana 
O transporte pode ser mediado ou não-mediado 
O transporte mediado é classificado em duas categorias: 
1. Transporte passivo: difusão facilitada – uma molécula 
específica flui de uma alta concentração para uma baixa 
concentração 
2. Transporte ativo: uma molécula específica é transportada 
de uma baixa concentração para uma alta concentração, 
contra o seu gradiente de concentração 
Mecanismos de transporte mediado 
 Substâncias muito polares para se difundirem 
automaticamente através de bicamadas lipídicas podem 
ser transportadas através das membranas complexadas 
com moléculas transportadoras – carreadores 
 
 Os ionóforos, um tipo de molécula transportadora de 
íons, facilitam a sua difusão 
A – ionóforo formador de canal 
 Permitem 
passivamente 
a difusão de 
íons através de 
uma 
membrana em 
ambas as 
direções 
 Não geram um 
gradiente de 
concentração 
de íons 
B – ionóforo carreador 
Mecanismos de transporte mediado 
As porinas são seletivas a solutos 
 A porina OmpF é fracamente seletiva a cátions, ao passo 
que a porina PhoE de E. coli (63% idêntica à primeira) é 
fracamente seletiva a ânions 
As proteínas transportadoras alteram conformações 
 Elas operam por um mecanismo de canal ou poro 
 Transportador de glicose de eritrócitos – glicoproteína 
que atravessa a membrana e forma um cilindro 
hidrofóbico envolvendo um canal hidrofílico, por meio do 
qual a glicose é transportada do fluido extracelular para o 
citosol 
 O transportador possui sítios de ligação de glicose de 
ambos os lados da membrana. 
Transporte de glicose 
Transporte de glicose 
 A glicose liga-se a 
proteína 
 Uma mudança 
conformacional 
oclui o primeiro 
sítio, expondo-o do 
outro lado da 
membrana 
 A glicose dissocia-
se da proteína 
 Na ausência de 
glicose, a proteína 
volta à sua 
conformação inicial 
As proteínas transportadoras alteram conformações e algumas 
proteínas de transporte movem mais de uma substância de 
cada vez 
 Transporte uniporte: envolve o movimento de uma 
única molécula de cada vez 
 Transporte simporte: transporta simultaneamente 
duas moléculas diferentes na mesma direção 
 Transporte antiporte: transporta simultaneamente 
duas moléculas diferentes em direções opostas 
Tipos de transporte 
Transporte ativo impelido por ATP 
 Muitas substâncias estão disponíveis de um lado da membrana em 
concentrações mais baixas do que as necessárias do lado oposto 
 Tais substâncias devem ser ativa e seletivamente transportadas 
através da membrana contra seus gradientes de concentração 
 O transporte ativo é um processo endergônico que está acoplado à 
hidrólise de ATP 
 ATPases ligadas às membranas transladamcátions – realizam o 
transporte ativo primário 
 No secundário, a energia livre do gradiente eletroquímico gerado 
por uma ATPase bombeadora de íons é utilizada para transportar 
uma molécula contra o seu gradiente de concentração 
A chave para o funcionamento da (Na+-K+) ATPase é a 
fosforilação do resíduo de Asp específico na proteína 
 É um sistema 
antiporte que gera 
uma separação de 
cargas através da 
membrana 
 A extrusão de Na+ 
permite que as células 
animais controlem 
seu conteúdo de água 
osmoticamente 
Bomba de (Na+-K+) 
http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120068/bio03.swf 
Ca2+-ATPase 
• Aumentos da [Ca2+] 
citosólico desencadeiam 
contração muscular, 
liberação de 
neurotransmissores e 
degradação de glicogênio 
 
• Esse gradiente de 
concentração é mantido 
pelo transporte ativo de 
Ca2+ através da 
membrana e do retículo 
endoplasmático feito 
pela Ca2+-ATPase 
A Lactose-Permease de E. coli requer um gradiente 
de prótons 
• As bactérias gram - 
contêm vários sistemas 
de transporte ativo para 
concentração de açúcares 
• A Lactose-Permease 
utiliza o gradiente de 
prótons através da 
membrana celular 
bacteriana para 
cotransportar H+ e 
lactose 
O gradiente de prótons é gerado metabolicamente e o gradiente 
eletroquímico criado é utilizado para acionar a síntese de ATP 
Transporte ativo impelido por gradiente de íons 
 As vilosidades do intestino delgado aumentam sua superfície, facilitando 
a absorção de nutrientes 
As células intestinais captam a glicose 
oriunda da dieta através de um simporte 
dependente de Na+ 
A fonte de energia imediata é o gradiente 
de Na+ - trata-se de um transporte ativo 
secundário: o gradiente de Na+ é mantido 
pela bomba de Na+/K+ 
O sistema de transporte de Na+-glicose 
concentra glicose dentro da célula 
A glicose aumenta a reabsorção de Na+, 
que aumenta a absorção de água 
Um transportador uniporte leva glicose 
para a corrente sanguínea 
Transporte de glicose