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Centro Universitário Cascavel UNIVEL BIOQUÍMICA Tema da aula: LIPÍDIOS Profa. Dra. Suzana Costa Wrublack Termo lipídeo se aplica a uma grande variedade de compostos que se caracterizam em geral pela insolubilidade em água e pela solubilidade em solventes orgânicos. Os lipídios desempenham importantes funções fisiológicas nos seres vivos. Lipídios Biomoléculas hidrofóbicas Lipídios • Lipídios são compostos orgânicos, quimicamente diferentes entre si, e pouco solúveis em água. • São APOLARES/ HIDROFÓBICOS • São solúveis em solventes orgânicos apolares (éter, clorofórmio, acetona) Os lipídios incluem: – Ácidos graxos – Triacilgliceróis – Fosfodiacilgliceróis – Esfingolipídios – Gicolipídios – Vitaminas (A, D, E, K) – Colesterol, hormônios esteróides, ácidos biliares REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO Ocorre com os óleos e gorduras quando tratado por soluções alcalinas concentradas, se hidrolisam produzindo glicerol e os sais alcalinos dos ácidos graxos que constituem os sabões Lipídios + 3 KOH => Glicerol + 3 ácidos graxos Os sabões (sais de sódio ou potássio de ácidos graxos) são moléculas anfipáticas, isto é, apresentam em sua estrutura uma longa cadeira hidrocarbonada (cauda apolar), e um grupo carbonilato. Os sabões formam soluções coloidais estáveis em água, porque as moléculas se associam através de interações hidrofóbicas das caudas apolares formando micelas. A interação com a água e a repulsão eletrostática permitem que as micelas se mantenham em solução na superfície da água. As cabeças polares interagem com água, enquanto que as caudas apolares permanecem fora do líquido. Esta disposição provoca o abaixamento da tensão superficial da água. Funções de lipídios Energia = 9Kcal/g CLASSIFICAÇÃO • Lipídios Simples (compostos que por hidrólise total dão origem somente a ácidos graxos e álcoois) • Lipídios Compostos (compostos que contêm outros grupos na molécula, além de ácidos graxos e álcoois) • Lipídios Derivados (substâncias obtidas na sua maioria por hidrólise dos lipídios simples e compostos) Ácidos Graxos Tanto Lipídios simples como compostos produzem ácidos graxos através da hidrólise. Ácidos graxos são ácidos orgânicos de cadeia linear, podem ser saturados e insaturados; Ácidos graxos saturados, contem apenas ligações simples entre os átomos de cadeia carbônica; Ácidos graxos insaturados contém algumas ligações duplas entre os átomos de carbono; Ácidos graxos poliinsaturados contêm muitas ligações duplas. Ácidos graxos insaturados: • Monoinsaturados, aqueles que contêm apenas uma ligação dupla; • Poliinsaturados, aqueles que contem muitas ligações duplas; • Eicosanóides, que incluem as prostaglandinas, leucotrienos, tromboxanos; Exemplos: Prostaglandinas: processos inflamatórios; sinais químicos celulares; Leucotrienos: mediadores/ processos inflamatórios. Tromboxanos: vasoconstritores. Ácido linoleico • Aspecto nutricional, ácido graxo essencial; essencial para a nutrição completa do corpo humano (não pode ser sintetizado no corpo e deve ser suprido pela alimentação); • Ácido linoleico, encontrado em grandes [ ] no milho, sementes de algodão, amendoim e óleo de soja, mas não em óleos de coco e oliva. • Ausência de um ácido graxo essencial na dieta de infantil causa perda de peso e também eczema. – Administração de óleo de milho ou óleo de linhaça (suprir). Porcentagem média de ácidos graxos em gorduras e óleos Gorduras x Dietas • Necessidade de uma baixa qtde de gorduras saturadas na dieta, tem sido documentada; • Muitos indivíduos e estabelecimentos comerciais, tem buscado substituir por óleos vegetais no preparo de alimentos; • Gorduras saturadas são encontradas na carne e nos produtos lácteos, e em óleos como o dendê. Gorduras x Dietas • Dietas compostas com gorduras saturadas aumentam os níveis sanguíneos de Lipoproteínas de Baixa Densidade (LDL - Low-Density Lipoprotein), que contribuem para formação de colesterol das paredes arteriais. • Óleos vegetais parcialmente hidrogenados tem substituido as gorduras saturadas no intuito de baixar os níveis de colesterol e de LDL do sangue. • Óleos parcialmente hidrogenados (gorduras sólidas e margarinas), tem efeito contrário ao desejado. Gorduras x Dietas • Os óleos vegetais naturais contem principalmente isômeros cis, mas a hidrogenação parcial produz uma mistura de isômeros cis e trans. • Isômeros trans causam: redução dos níveis de HDL (bom colesterol); aumento dos níveis de LDL (mau colesterol) e aumento dos níveis de colesterol total. CERAS: ésteres de ácidos graxos e mono-hidroxiálcoois de alto peso molecular geralmente de cadeia linear. LIPÍDIOS SIMPLES ÓLEOS E GORDURAS: ésteres de ácidos graxos e glicerol são denominados acilglicerois. LIPÍDIOS SIMPLES • Se a hidrólise de um lipído simples produz três ácidos graxos e glicerol, é chamado gordura ou óleo. • Se a hidrólise de um lipídio simples produz um ácido graxo e um álcool monoídrico de alta massa molecular, o lipídio simples é chamado cera. CEREBROSÍDIOS (OU GLICOLIPÍDIOS): compostos formados por ácidos graxos, um grupo nitrogenado e um carboidrato. LIPÍDIOS COMPOSTOS FOSFOLÍPIDIOS (OU FOSFATÍDIOS): ésteres de ácidos graxos, que contêm ainda na molécula ácido fosfórico e um composto nitrogenado. A hidrólise de lipídios complexos resulta em um ou mais ácidos graxos, um álcool e algum outro tipo de composto. • Hidrólise de fosfolipídios: – Fosfolipídios: fosfoglicerídeos nos quais o álcool é glicerol; – Fosfoesfingosídeos, nos quais o álcool é esfingosina; • Hidrólise de Glicolipídios (glicoesfingolipídios): – Outros lipídios complexos inluem: sulfolipídios, aminolipídios e lipoproteínas. LIPÍDIOS COMPOSTOS LIPÍDIOS DERIVADOS •Ácidos graxos; •Álcoois: glicerol, álcoois de cadeia reta de alto peso molecular, esteróis; •Hidrocarbonetos; •Vitaminas lipossolúveis; •Pigmentos; •Compostos nitrogenados entre os quais: colina, serina, esfingosina e aminoetanol. Vitaminas A, D, E e K Ácidos graxos • ácidos monocarboxílicos alifáticos, ou seja, que possuem uma longa cadeia constituída de átomos de carbono e hidrogênio (hidrocarbonetos) e uma carboxila; • 96% da massa dos Triacilglicerídeos (TAGs); • Os principais ácidos saturados são o láurico, o palmítico e o esteárico. • Os principais ácidos insaturados são o oleico, linoleico e o linolênico. Ácidos graxos tipo Número de carbonos Cadeia curta 2 a 4 Cadeia média 6 a 10 Cadeia longa 12 a 26 Grande maioria com número par de carbonos Ácidos graxos Propriedades de Ácidos Graxos • Solubilidade: São insolúveis em água e solúveis no éter, clorofórmio e benzeno (solvente das gorduras). Ex: H3C – (CH2)8 – COOH Até 3 C, o ácido graxo é solúvel em água porque o caráter polar é superior. Acima de 3 C, começa a decrescer a solubilidade. Quanto maior o radical, maior o caráter apolar e menor a solubilidade. Radical Caráter apolar Carboxila Caráter polar Ácido graxo saturado Ácido graxo insaturado Reações de Ácidos Graxos Óleos vegetais podem ser convertidos para gorduras pela adição de hidrogênio em presença de um catalisador. Ex. Margarina, preparada através da hidrogenação de certas gorduras + agentes flavorizantes e corantes, + vitaminas A e D. Isomeria C=C R COO- H H C=C R COO-H H Cis Trans Isomero Cis é o mais predominante Reações de Ácidos Graxos • Saponificação: ácidos graxos reagem com bases fortes gerandoum sal (sabão) que possui propriedades emulsificantes (solubilizantes de gorduras). Reações de Ácidos Graxos • Sabões são produzidos pela saponificação de gorduras. Sabões são sais de ácidos graxos. – Com metais alcalinos formam sabões solúveis: – Com metais alcalinos terrosos e pesados formam sabões insolúveis: saponificação + C O CH O C O H H H H H H H C O CH O C O H H H H R1 O C R2 O C R3 O C Glicerol Sais de sódio dos Ácidos carboxílicos SABÃO Triacilglicerol (óleo ou gordura) + 3 H O H água Na + OH - + + O - Na + C O R3 O - Na + C O R2 O - Na + C O R1 Tipos de lípídios Triacilglicerídios GORDURAS: são sólidas à temperatura ambiente. Predominam ésteres de glicerol com ácido graxo saturado. As gorduras são sólidos brancos ou levemente amarelados, de origem animal ou vegetal. De origem animal: - Sebo: É a gordura branca e consistente que se encontra em volta das vísceras de alguns animais, especialmente do gado bovino e do carneiro adulto. Usado na fabricação de sabões, sabonetes, velas e glicerina; Lipídios Triglicerídios De origem vegetal: - Óleos comestíveis: algodão, amendoim, babaçu, coco, milho, oliva, soja, dendê, etc. São usados em culinária. Lipídios GLICEROLC O CH O C O H H H H R1 O C R2 O C R3 O C Triglicerídios = Éster do glicerol com 3 ácidos graxos Triaglicerídios + H O C O R1 H O C O R1 H O C O R1 C O CH O C O H H H H H H H H + C O CH O C O H H H H R1 O C R2 O C R3 O C + 3 H O H Glicerol Ácido carboxílico Triacilglicerol (óleo ou gordura) água + + Reação de esterificação Cerídios Ceras Animais • Cera de abelha: constituída por palmitato de melissita C15H31 – C = O O – CH2 – C30H61 Ceras Vegetais • Cera de carnaúba: constituída por cerotato de melissila C25H51 – C = O O – CH2 – C30H61 Lipídios Lipídios Complexos • Fosfolipídios são ésteres de fosfatos: – Fosfoglicerídeos – Fosfoesfingosídeos • Fosfolipídios são encontrados em todos os tecidos do corpo humano, particularmente no cérebro, fígado, tecido espinal e membranas celulares. – Nas membranas das células atuam na passagem de várias substâncias entre o interior e o exterior das células. Lipídios Complexos • Membranas celulares possuem duas funções importantes: 1) suporte mecânico para separar o conteúdo de uma célula de seu meio externo; 2) Suporte estrutural para certas proteínas que servem ao transporte de íons e moléculas através da membrana. Modelo do fluido em mosaico da estrutura da membrana plasmática. Fosfatídios Lecitinas: chamadas de fosfatidilcolinas, são compostos que tem importância particular no metabolismo de gorduras no fígado. Ocorrência: As lecitinas ocorrem principalmente na gema do ovo, nas sementes de soja e amplamente distribuídas em todas as células (funções metabólicas e estruturais) no corpo humano. Lipídios Lecitina • Lecitinas são insolúveis em água, mas bons agentes emulsificantes; são importantes fontes de ácido fosfórico, necessários para a síntese de novos tecidos. • Comercialmente, lecitinas são usadas como agente emulsificante em produtos lácteos e na manufatura da maionese. • Gorduras são parcialmente convertidas em lecitina no corpo humano. Lecitina • Lecitina dipalmitoíla (lecitina na qual os dois ácidos graxos são ácido palmítico) é um importante surfatante. Previne a aderência das superficies internas dos pulmões. – Ausência de lecitina dipalmitoíla nos pulmões de prematuros causa síndrome da angústia respiratória. • A remoção de uma molécula de ácido graxo da lecitina produz lisolecitina, que é catalisada pela enzima lecitinase A, encontrada no veneno de cobras. • O veneno é destrutivo por causar a hemólise (destruição das células vermelhas do sangue). fosfatidilcolina Lecitina Fosfodiacilglicerol • 2º mais abundante de ocorrência natural; • Encontrado em membranas de plantas e animais. Cefalinas • Cefalinas são similares às lecitinas, exceto pelo fato de possuirem um outro composto nitrogenado, etanolamina, em vez de colina. • São importantes na coagulação do sangue e também são fontes de ácido fosfórico para formação de novos tecidos. • Compostos similares, fosfatidilserina e fosfatidilinositol, são abundantes nos tecidos cerebrais. etanolamina Cefalina Fosfoesfingosídeos • Fosfoesfingosídeos, chamados também de esfignosídeos, diferem dos fosfoglicerídeos pelo fato de conterem o álcool esfingosina no lugar do glicerol. • Esfingomielina, está presente em grandes quantidades no cérebro e nos tecidos nervosos. – Na doença de Niemann-Pick, que aparece em crianças lactentes, esfingomielinas acumulam-se no cérebro, fígado e baço. – A acumulação de esfingomielinas causa retardamento mental e morte prematura – causada pela falta da enzima esfingomielinase. – A esclerose múltipla, um processo de desmielinação, ocorre pela perda de fosfolipídios e esfingolipídios e aumento no nível de fosfato no fluido cérebro-espinhal. Ácido fosfórico colina Ácido graxo Ceramida esfingosina O ácido graxo na esfingomielina está ligado a um grupo –NH2, e não a um grupo –OH como no caso dos fosfoglicerídeos. Em esclerose múltipla, um processo de desmielinação, ocorre perda de fosfolipídios e esfingolipídios e aumento no nível de fosfato no fluido cerebral. Esfingolipídio esfingosina Ácido graxo esfingomielina Glicolipídios • Glicolipídios são semelhantes às esfingomielinas, exceto por conterem um carboidrato (geralmente galactose) no lugar da colina e do ácido fosfórico. – O ácido graxo está ligado a um grupo-NH2 da molécula de esfingosina. – Glicolipídios são tbem chamados de cerebrosídeos, por serem encontrados em grandes quantidades nos tecidos cerebrais. – Na doença de Gaucher, glicolipídios acumulam-se no cérebro e causam retardamento mental e morte em crianças em torno de 3 anos; As formas juvenis desa doença incluem inchaço do baço e dos rins, hemorragias, anemia moderada e fragilização dos ossos. Essa doença é causada pela falta da enzima beta-glucosidade. Derivados de Lipídios • Eicosanóides: são um grupo de compostos com atividade biológica derivados do ácido araquidônico. Incluem: – Prostaglandinas – Tromboxanos – Protaciclina – Leucotrienos Prostaglandinas • Prostaglandinas são derivados do ácido araquidônico, o qual é formado a partir de um ácido graxo, o ácido linoleico (essencial). • Prostaglandinas tem sido isoladas da maioria dos tecidos em mamíferos incluindo: tecidos do sistema reprodutor de machos e fêmeas; fígado; rins; pâncreas; coração; pulmões; cérebro e intestino. A fonte mais importante de prostaglandinas no homem é o fluido seminal. Prostaglandinas • Prostaglandinas estimulam fortemente o movimento de íons cálcio nos ossos. • Prostaglandinas tem sido também usadas clinicamente para induzir aborto ou induzir trabalho de parto, tratamento de hipertensão, eliminar bronquite asmática e curar úlceras peptídicas. • Prostaglandinas aumentam a presença de Adenosina Monofosfato Cíclico (cAMP) nas plaquetas sanguíneas, tireóide, corpo lúteo, adenohipófise e pulmões, mas diminuem cAMP no tecido adiposo. Prostaglandinas • Efeitos fisiológicos: defesas naturais do corpo; regulação de muitas funções corporais, secreção de suco gástrico, contração e relaxamento de músculos lisos, inflamação e permeabilidade vascular, temperatura corporal e agregação das plaquetas sanguínas;produção de esteróides pelas glândulas supra-renais e liberação de insulina no pâncreas. Prostaciclina e Tromboxanos • Prostaciclina: potente inibidor da agregação de plaquetas e potente vasodilatador. • Tromboxanos: aglutinantes potentes das plaquetas sanguíneas e apresentam um efeito de contração sobre vários músculos lisos. • Tromboxanos atuam em conjunto com prostaciclina na manutenção do Sistema vascular. Tromboxanos atuam como inibidores e a prostaciclina como um estimulante da produção de cAMP (Adenosina Monofosfato Cíclico). Leucotrienos • São outro grupo de eicosanoides derivados do ácido araquidônico. O tri, refere-se aos três grupos alternados de ligações duplas na molécula. Um desses grupos, Leucotrieno C, está envolvido nas respostas alérgicas do corpo, que causa constrição das vias respiratórias aos brônquios durante um ataque de asma. Eicosanóides Esteróides • São compostos tetracíclicos (quarto anéis) de alta massa molecular. Contem um ou mais grupos –OH e nenhum grupo C=O • O esterol mais comum é o colesterol, que é encontrado em gorduras animais mas não em gorduras vegetais. • Nos tecidos animais, o colesterol é encontrado particularmente no cérebro e nos tecidos nervosos, na corrente sanguínea e nos cálculos biliares. Auxilia na absorção de ácidos graxos no intestino delgado. • A maior parte do colesterol do corpo humano é derivado/sintetizado a partir de carboidratos e proteínas, bem como de gorduras. O restante provém da dieta. Valores de Colesterol de alguns alimentos Esteróides • Aterosclerose, resultante da deposição excessiva de lipídios, principalmente triglicerídeos e colesterol na corrente sanguínea. • Para reduzir a [ ] lipídios na corrente sanguínea: redução na ingestão de lipídios ou através de drogas anti- hiperlipidêmicas. • Ergosterol é um esterol semelhante ao colesterol. Quando exposto à radiação com luz UV, um dos produtos formados é o calciferol (vitamina D2). • Outros esteróides incluem sais biliares, hormônios sexuais e os hormônios da glândula supra-renal. Aterosclerose, uma forma de arteriosclerose Deposição excessiva de lipídios, principalmente triglicerídeos e colesterol na corrente sanguínea. Esteróides Anel comum a todos os esteróides Hormônios masculinos Androgênios Sintetizados nos testículos Hormônios femininos CH3 OH HO 17 Estradiol CH3 C=O O CH3 CH3 17 Progesterona Estrogênios Sintetizados nos ovários Ácido biliar Ácido taurocólico Vitaminas Retinol (vitamina A) Ergocalciferol (vitamina D2) Tocoferol (vitamina E) Naftoquinoina (vitamina K) Esteróides Anabólicos • São hormônios que controlam a síntese de moléculas grandes a partir de moléculas pequenas. • Atletas e o uso ilegal de esteróides anabólicos (injetáveis), para aumento da massa muscular (força corporal); Esteróides Anabólicos • Homens, efeitos incluem atrofia dos testículos, impotência, hipercolesterolemia, crescimento das mamas e câncer do fígado. • Mulheres, Desenvolvimento de músculos maior, aumento da masculinidade, formação de grande quantidade de pêlos pelo corpo, agravamento da voz e irregularidades menstruais. Testes na urina de atletas para determinação da presença dessas substâncias ilegais na prática esportiva. Para finalizar… • Gorduras servem como combustível no corpo; – 1 g de gordura produz 9 kcal, comparado com apenas 4 kcal/g provenientes de carboidrato; – Gorduras estocadas nos tecidos adiposos serve como um elemento de proteção dos órgãos vitais; ao atuarem como isolantes elétricos permitem a rápida propagação de impulos nervosos; também atuam como isolantes para preservar o calor do corpo no clima frio. – Gorduras são constituintes das lipoproteínas, encontradas nas membranas celulares e nas mitocôndrias, e também servem como meio de transporte de lipídios na corrente sanguínea.
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