Aula 4 - Lipídeos

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Química de Lipídeos
Universidade Federal de Pelotas
Instituto de Química e Geociências
Departamento de Bioquímica
LIPÍDEOS
• Grupo de substâncias com uma característica
em comum
• São quimicamente heterogêneos
Compostos insolúveis em água, mas
solúveis em solventes apolares
Lipídeos hidrofóbicos
Apresentam apenas grupamentos
apolares
Lipídeos anfipáticos
Apresentam grupamentos polares e
apolares
Classificação:
a) Ácidos Graxos
b) Acilgliceróis
c) Ceras
d) Fosfolipídeos
e) Glicolipídeos
f) Terpenos
g) Esteróides
h) Eicosanóides
Isoprenóides
Lipídeos de
armazenamento
(neutros)
Lipídeos de membrana (polares)
Triacilgliceróis
Fosfolipídeos
Glicerofosfolipídeos Esfingolipídeos Esfingolipídeos
Glicolipídeos
Ácidos graxos
Ácidos graxos
Ácidos graxos
Ácidos graxos
Ácidos graxos Ácidos graxos Ácidos graxos
gl
ic
er
ol
gl
ic
er
ol
es
fi
n
go
si
n
a
es
fi
n
go
si
n
a
- Possuem ácidos graxos –
geralmente de cadeia aberta
- Não possuem ácidos graxos –
comumente com cadeia cíclica
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Funções biológicas
 Armazenamento e fonte
de energia
 Elementos estruturais
(membranas biológicas)
 Cofatores, hormônios,
sinalizadores intracelulares
Gorduras e óleos
Fosfolipídeos, esteróis
Prostaglandinas,
fosfatidilinositol
 Isolamento e proteção de órgãos
Impermeabilizante (ceras)
Isolante térmico
 Antioxidante (Vitaminas A e E)
 Digestiva (Sais biliares)
Ácidos Graxos
– A maioria dos lipídeos
contém ou é derivada de
ácidos graxos
– São ácidos monocarboxílicos
formados
• grupamento carboxila
• cadeia hidrocarbonada
Grupo
carboxila
(Polar)
Cadeia
hidrocarbonada
(Apolar)
Cadeia
hidrocarbonada
(Apolar)
Grupo
carboxila
(Polar)
Grau de saturação da cadeia lateral: - saturados
- insaturados
 Tipo de cadeia lateral:
- linear
- ramificada
- cíclica
- hidroxilada
Número de carbonos
Necessidade na dieta : - essenciais
- não essenciais
Classificação:
- par
- ímpar
- cadeia curta (2-8C)
- cadeia média (8-14C)
- cadeia longa (>14C)
• Normalmente apresentam número par
de carbonos (entre 12 e 24 átomos de C)
• Podem ser
• Saturados (somente ligações simples)
• Insaturados (com ligações duplas)
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Saturados:Saturados:
Insaturados:Insaturados:
Monoinsaturados
(1 ligação dupla) Poliinsaturados(>1 ligação dupla)
• Comprimento e grau de insaturação da
cadeia hidrocarbonada determinam as
propriedades físicas dos ácidos graxos
S
ol
ub
ili
da
de
Número de Carbonos
Óleos vegetais: líquidos a temperatura ambiente
Gorduras animais: sólidas a temperatura ambiente
Maior interação Menor interação
Diferenças no PF – diferentes graus de empacotamento
das moléculas de ácido graxo C-1
C-2
()
C-3
()
C-18
()
C-9
Região
Polar
Região
Apolar
Numeração dos ácidos graxos - a partir de C1
C-10
ω 2
ω 3
(C-18)
ω
Região
Polar
Região
Apolar
ω 9
ω 10
ω 18
C-1
Numeração a partir do último carbono Numeração ômega ()
 = último carbono da cadeia
o Modo de agrupar os ácidos graxos insaturados
 -9: principal representante é o ácido oléico (18:1)
 -6: representado pelo ácido linoléico (18:2),
presente em óleos vegetais
 -3: está incluído o ácido linolênico (C 18:3), presente
em peixes
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18:1 (9)
ou
18:1 (9)
ou
18:1-9
ou
18:1;9
Número de carbonos Número de ligas duplas
Posição da liga dupla
• A partir do C1 (carboxila)
18:0
Notação Simplificada
• A partir do C (último carbono)
18:1 9Número de carbonos
Número de ligas duplas
Posição da liga dupla
Nomenclatura
Nome SistemáticoÁcido graxo saturado - prefixo “anóico”
Ácido graxo insaturado - prefixo “enóico”
Nome Comum Abreviatura Nome Sistemático
Palmítico 16:0 Hexadecanóico
Esteárico 18:0 Octadecanóico
Araquídico 20:0 Eicosanóico
Palmitoléico 16:1(9) Hexadecenóico
Oléico 18:1(9) Octadecenóico
Linoléico 18:2(9,12) Octadecedienóico
Linolênico 18:3(9,12,15) Octadecetrienóico
Araquidônico 20:4(5,811,14) Eicosatetraenóico
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Ácidos Graxos Saturados de Ocorrência Natural
Ácido N° de Carbonos Fórmula
Láurico 12 CH3(CH2)10CO2H
Mirístico 14 CH3(CH2)12CO2H
Palmítico 16 CH3(CH2)14CO2H
Esteárico 18 CH3(CH2)16CO2H
Araquídico 20 CH3(CH2)18CO2H
Ácidos Graxos Insaturados de Ocorrência Natural
Ácido N° de
Carbonos
Grau de
Insaturação
Fórmula
Palmitoléico 16 16:1( CH3(CH2) 5CH=CH(CH2) 7CO2H
Oléico 18 18:1( CH3(CH2) 7CH=CH(CH2) 7CO2H
Linoléico 18 18:2( CH3(CH2) 4CH=CH(CH2)CH=CH(CH2) 7CO2H
Linolênico 18 18:3( CH3(CH2CH=CH) 3(CH2) 7CO2H
Araquidônico 20 20:4( CH3(CH2) 4(CH=CHCH2) 4(CH) 2 CO2H
Os ácidos graxos essenciais pertencem às séries Linoléica
(9,12) e Linolênica (9,12,15)
Série linoléica
Série linolênica
Aspectos Nutricionais
Exemplo Saturados
(g)
Monoinsaturados
(g)
Polinsaturados
(g)
Óleo de côco 13 0,7 0,3
Óleo de oliva 1,9 10,3 1,3
Óleo de canola 1 8,2 4,1
Óleo de girassol 1,3 1,7 10,4
Banha 5,1 5,9 1,5
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Composição Lipídica de Alguns Alimentos
(Campbell, M.K. Bioquímica, 2000)
• Físicas:Físicas: 1. Isomeria geométrica
2. Solubilidade
3. Pontos de fusão
Químicas:Químicas: Associadas à carboxila
1. caráter ácido
2. detergência
3. formação de ésteres
Associadas à cadeia carbonada
1. oxidação
2. hidrogenação
3. halogenação
Propriedades dos Ácidos Graxos
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1. Isomeria Geométrica
Ácido Esteárico
Ácido Graxo Cis
Ácido Oléico
Ácido Graxo Trans
Ácido Elaídico
Ácido Graxo Cis
Ácido Linolênico
Propriedades Físicas
Número de Carbonos
S
ol
ub
ili
da
de
2. Solubilidade dos Lipídios em Solução Aquosa
Ácidos Graxos
Saturados
Mistura de Ácidos Graxos Saturados e
Insaturados
3. Pontos de Fusão
Maior interação entre as
moléculas
Menor interação entre
as moléculas
Nome Nº de Carbonos Ponto de Fusão
(°C)
Láurico 12 43,9
Mirístico 14 54,1
Palmítico 16 62,7
Esteárico 18 69,9
Araquídico 20 75,4
Pontos de Fusão de Ácidos Graxos Saturados
( Blanco, A. Química Biológica, 1991)
Pontos de Fusão de Ácidos Graxos Insaturados
( Blanco,A. Química Biológica,1991)
Nome Nº de
Carbonos
Nº de Ligas
Duplas
Ponto de
Fusão (°C)
Palmitoléico 16 1 0,5
Oléico 18 1 13,4
Linoléico 18 2 -5,0
Linolênico 18 3 -10,0
Araquidônico 20 4 -49,5
1. Caráter Ácido
Propriedades Químicas Associadas à Carboxila
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R-COOH + NaOH R-COONa + H2O
R-COONa + H2O R-COO- + Na+ + H2O
2. Detergência 3. Formação de Ésteres
Ligação éster
O2
1. Oxidação
Propriedades Químicas Associadas à Cadeia Carbonada 2. Hidrogenação
• Os ácidos graxos trans se formam durante a hidrogenação de
óleos vegetais como por exemplo, na fabricação da margarina
• Os ácidos graxos trans elevam o colesterol plasmático
AcilgliceróisAcilgliceróis
• Ésteres de glicerol, onde uma,
duas ou três hidroxilas
esterificadas com ácidos graxos Monoacilglicerol
Triacilglicerol
Diacilglicerol
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Estrutura do glicerol
2-Monoacilglicerol1-Monoacilglicerol
Triacilglicerol Diacilglicerol
– Principal forma de armazenamento de ácidos graxos
– Principal forma de armazenamento de energia no organismo
– Formados por uma molécula de glicerol esterificada com 3
ácidos graxos
Triglicerídeo (lipídeo neutro): é o
acilglicerol mais comum
• Classificação
Simples: 1 tipo de ácido graxo
Complexos ou mistos: mais de 1 tipo de ácido graxo
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• A maioria dos triglicerídeos tem
ácidos graxos diferentes
esterificados nas 3 posições do
glicerol
• A distribuição dos ácidos graxos
no resíduo de glicerolé
influenciada por fatores,
incluindo dieta e localização
anatômica da molécula
• Reserva Energética
• Isolamento Térmico
• Proteção Mecânica
Funções dos Triacilgliceróis
• Forma eficiente de
armazenamento de
energia
Adipócito (gota de triacilgliceróis)
Alto rendimento energético
Pouco conteúdo de água
Pode se expandir
Gotículas de gordura em uma célula adiposa animal
• Fontes de triacilgliceróis
• Destino dos
triacilgliceróis
DietaDieta
Síntese hepáticaSíntese hepática
FonteFonte dede energiaenergia
ArmazenamentoArmazenamento dede energiaenergia
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Hipertrigliceridemias
Podem ter causa:
• Genética: hiperlipidemias
• Secundária: diabetes, obesidade, alcoolismo, terapia por
estrogênios, enfermidade hepática, pancreatite e
estresse
Risco para doença cardiovascular
CerasCeras
Ácido graxo
de cadeia longa
São ésteres de ácidos graxos de cadeia longa com
álcoois de cadeia longa. São quimicamente inertes
Álcool de
cadeia longa
• Ésteres de álcoois de cadeia
longa e ácidos graxos de cadeia
longa (saturados ou insaturados)
• Misturas complexas de lipídeos
apolares
• Funções: proteção e lubrificação
Composição e arquitetura da membrana plasmática
Lipídeos de membrana Tipos comuns de lipídeos de membrana
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Fosfolipídios de membrana:
Estrutura e função
Compostos polares iônicos com uma ponte fosfodiéster unindo a
parte polar com:
- Glicerol (glicerofosfolipídios)
- Esfingosina (esfingolipídios)
Ácidos graxos são ligados tanto ao glicerol quanto à
esfingosina
Algumas funções dos fosfolipídios
Reservas de segundos mensageiros intracelulares
Pontos de ancoramento de determinadas proteínas
Emulsificantes (bile)
Compartimentalização celular
Superfície de contato entre meio interno e meio
externo
Glicerofosfolipídeos
 Constituem a maior classe de fosfolipídeos
 Todos contêm (ou são derivados do) ácido
fosfatídico (diacilglicerol, com um fosfato
ligado à hidroxila do terceiro carbono do
glicerol)
– C1 - ácido graxo saturado de 16 ou 18 carbonos
– C2 - ácido graxo insaturado de 18 ou 20 carbonos
– C3 - esterificada pelo ácido fosfórico
 Conferem fluidez e permeabilidade iônica à membrana
 Requeridos para o funcionamento de enzimas e receptores
inseridos na bicamada lipídica
 Componentes das lipoproteínas, bile e surfactante (dipalmitoil-
lecitina)
Funções dos glicerofosfolipídeos:
• Fosfatidiletanolamina (cefalina) e fosfatidilcolina
(lecitina) são os fosfolipídeos mais comuns em membranas
• Fosfatidilglicerol é encontrado quase exclusivamente em
membranas mitocondriais internas e membranas bacterianas
• Fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato predomina no complexo de
Golgi e o derivado 4,5-bisfosfato importante componente da
transdução de sinal
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• Reservatório de ácido araquidônico na
membrana celular e consequentemente fornece
substrato para a síntese de eicosanóides
 Papel essencial na sinalização celular:
 Fosforilação gera PIP2
Degradação gera diacilglicerol e IP3
Fosfatidilinositol Cardiolipina
2 moléculas de ácido fosfatídico
esterificadas através do grupamento
fosfato a uma molécula de glicerol
(difosfatidilglicerol)
Único glicerofosfolipídeo humano com propriedade antigênica conhecida
(reconhecido por anticorpos contra o Treponema pallidum) e é um importante
componente da membrana mitocondrial interna e de membranas
bacterianas
Éteres de lipídeos
 Uma das duas cadeias hidrocarbonadas está unida ao glicerol por
uma ligação éter
 Plasmalogênios – tecido cardíaco e nervoso
 Fator de ativação plaquetário – sinalizador molecular
• PAF (uma das moléculas bioativas mais potentes
conhecidas, exercendo seus efeitos em
concentrações baixas). Desencadeia potentes
respostas trombóticas e inflamatórias.
Síntese de fosfolipídeos
Primeiro passo é a ativação do
diacilglicerol ou do álcool (colina,
glicerol ou inositol) pela ligação ao CDP
Os fosfolipídeos são sintetizados no
REL, transferidos ao aparelho de
Golgi e então às membranas de
organelas e à membrana plasmática,
ou são secretados por exocitose.
• Componente importante de
membranas biológicas
• Formados por:
– Esfingosina (aminoálcool)
– Ácido graxo
– Grupo polar
Esfingolipídeos
o Não apresentam glicerol
o Ceramida – precursor estrutural
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 Esfingomielina: contém grupo fosforilcolina ligado à ceramida, é
um importante componente da bainha de mielina
Subclasses de esfingolipídeos
 Cerebrosídeos: contêm um único açúcar (galactose ou glicose)
ligado à ceramida
Glicoesfingolipídeos
 Globosídeos: contêm dois ou mais açúcares (galactose, glicose
ou N-acetil-galactosamina) ligado à ceramida
Sulfatídeos
 São cerebrosídeos que contêm resíduos
galactosil sulfatados e, portanto, são
negativamente carregados em pH
fisiológico
 Encontrados abundantemente nos
tecidos nervoso e renal
Principais: GM1, GD1a, GD1b e GT1b
 Gangliosídeos: contêm oligossacarídeos como grupo-cabeça
polar, e como unidades terminais, um ou mais resíduos de ácido
siálico. Encontrados principalmente nas membranas neurais  Importantes para as membranas neurais
Sítios de reconhecimento na superfície celular
Funções dos esfingolipídeos:
Determinantes de grupos sanguíneos
Diferenciação neural, sinaptogênese, mielinização, memória/aprendizado
 Alguns esfingolipídeos atuam como
receptores de vírus ou toxinas de bactérias
 Comunicação intercelular
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Visão geral da síntese de esfingolipídeos
o Fosfolipases: importantes nos processos de síntese,
degradação e remodelamento dos fosfolipídeos na
membrana plasmática
o Esfingomielinase: hidrólise liberando ceramida
Fosfolipídeos e esfingolipídeos são degradados por enzimas
lisossomais
Degradação de glicerofosfolipídeos por fosfolipases
 Lipídeos de membrana – renovação metabólica
 Degradação prejudicada – defeito enzimático – acúmulo anormal
de metabólitos – doenças graves
Doenças hereditárias resultam no acúmulo anormal de
lipídeos de membrana
Doença de Tay-Sachs – acúmulo de gangliosídeos
Doença de Niemann-Pick – deficiência da esfingomielinase –
acúmulo de esfingomielina
Degradação da esfingomielina
Lípideos
• Ácidos Graxos
• Acilgliceróis
• Ceras
• Fosfoglicerídeos
• Esfingolipídeos
• Terpenos
• Esteróides
• Eicosanóides
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Terpenos - Isoprenóides
• Combinação de uma ou mais moléculas de
isopreno (2-metil-1,3-butadieno; C5)
• Unidas de forma linear ou circular
Monoterpeno (2 un)
Sesquiterpeno (3 un)
Diterpeno (4 un)
Terpenos - Isoprenóides
Monoterpenos (2un) Sesquiterpeno (3un)
Diterpenos (4un) Triterpenos (6un)
Tetraterpenos (8un)
Limoneno Citronelol Mentol
Fitol
Esqualeno Lanosterol
Licopeno
Terpenos - Isoprenóides
• Função hormonal e de sinalização
Isopreno
Terpeno
Terpenos - Isoprenóides
• Derivados isoprenóides não sintetizados pelo
organismo animal
– Vitamina A: ciclo visual, crescimento, reprodução e
manutenção de células epiteliais
– Vitamina D (calciferol): regulação do metabolismo do
cálcio
– Vitamina E (tocoferóis): antioxidante
– Vitamina K: essencial para a coagulação sanguínea
Esteróides
• Caracterizado pelo
núcleo esteróide,
formado pela fusão de
4 anéis
• São sintetizados a partir
do isopreno
• Colesterol
PrincipalPrincipal esteróideesteróide emem animaisanimais ee
precursorprecursor dosdos demaisdemais esteróidesesteróides
Esteróides
• Funções
o Estruturais (membranas)
o Emulsificam gorduras da dieta (ácidos
biliares)
o Sinalizador biológico (hormônios
esteróides)
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Esteróides
• Colesterol
– Componente de
membranas biológicas
– Precursor de ácidos
biliares
– Precursor de hormônios
esteróides
Grupo polar
Cadeia lateral
alquila
Núcleo
esteróideColesterol
 Apresenta núcleo esteróide: 4 anéis fundidos
Mais abundante esterol dos tecidos animais
 Sintetizado a partir de unidades isoprênicas (5 carbonos com ligação
dupla), assim como as vitaminas lipossolúveis
Modulação de propriedades físico-químicas das membranas
 Formação da mielina
 Liberação de neurotransmissores
Funções do colesterol: O colesterol é um precursor de moléculas esteróides:
hormônios esteróides, ácidos biliares, vitamina D
Hormônios Esteróides
Núcleo esteróide sem cadeia alquila ligada ao anel D
 São transportados pelo sangue
 Ligam-se a receptores específicos no citoplasma ou núcleo
• Androgênios (testosterona)
• Estrogênios (estradiol)
• Progestinas (progesterona)
• Glicocorticóides (cortisol)
• Mineralocorticóides (aldosterona)
• Esteróides sintéticos (predinisolona,predinisona)
Hormônios
Sexuais
Hormônios
Adrenais
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detergentes
 Sintetizados no fígado, armazenados na vesícula biliar
 Solubilização dos lipídeos da dieta
 Principais produtos de degradação do colesterol
 Exemplos.: ácido glicocólico, taurocólico
Ácidos BiliaresÁcidos Biliares
regiões polares e apolares
Ácidos biliares
• Detergentes
• Auxiliam na digestão de lipídeos da dieta
Vitamina D
 Pode ser obtida da dieta (vitamina D2 ou D3) e sintetizada a partir
do colesterol
 Regula o metabolismo do cálcio
Deficiência: raquitismo, mineralização óssea inadequada
Eicosanóides
• São hormônios derivados do ácido araquidônico
• Atuação dos eicosanóides
Função reprodutiva
Resposta a lesões ou doenças (febre, dor e
inflamação)
Regulação da coagulação e da pressão sanguínea
Secreção gástrica
Eicosanóides
Fosfolipídeo de
membrana
Ciclooxigenase
Principais Funções dos Eicosanóides
Prostaglandinas
• Controle da pressão arterial;
• Contração da musculatura lisa;
• Indução da resposta inflamatória;
• Inibição da agregação plaquetária;
Tromboxanos
• Contração da musculatura lisa;
• Indução da agregação plaquetária;
Leucotrienos
• Contração da musculatura lisa;
• Indução da resposta alérgica;
• Indução da resposta inflamatória.
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Lipoproteínas
São complexos macromoleculares de lipídeos e
proteínas específicas, que mantêm solúveis os
lipídeos (colesterol e triacilgliceróis) e fazem o
transporte dessas substâncias entre os tecidos
Nutrição X Doença Cardiovascular
• ÁcidosÁcidos GraxosGraxos SaturadosSaturados:: os ácidos láurico, mirístico e
palmítico elevam o colesterol LDL e triacilgliceróis
• ÁcidosÁcidos GraxosGraxos MonoinsaturadosMonoinsaturados:: reduzem o colesterol LDL
sem afetar o colesterol HDL . Ex: óleo de soja, canola, oliva
• ÁcidosÁcidos GraxosGraxos --66:: reduzem o colesterol LDL e o HDL.
Presentes em óleos vegetais
• ÁcidosÁcidos GraxosGraxos --33:: reduzem os triacilgliceróis plasmáticos, LDL
e aumentam o HDL, reduzindo o risco de aterosclerose
• ÁcidosÁcidos GraxosGraxos TransTrans:: risco aumentado de doença coronariana.
Aumentam o LDL e reduzem o HDL.
Fontes: gordura hidrogenada – fabricação de margarina e
óleo para fritura, carnes e laticínios derivados de ruminantes