Tutoria 3 - Bioquímica - lipídeos

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Tutoria 3 – Excesso de peso indesejável – Lipídeos
Lipídeos constituem uma classe de compostos caracterizados por sua alta solubilidade em solventes orgânicos e por serem praticamente insolúveis em água. 
· Apresentam estrutura bastante variada e exercem diversas funções biológicas, como reservas de energia e componentes de membranas e outras estruturas celulares; eles próprios ou seus derivados têm também função de vitaminas e hormônios 
· São indispensáveis na dieta dos seres humanos, por incluírem os ácidos graxos essenciais e as vitaminais lipossolúveis 
Tipos de lipídeos 
Glicerídeos (triglicerídeos)
· São compostos pelo glicerol (álcool) associado a três moléculas de ácidos graxos.
· Gordura – possui ácidos graxos saturados, o que garante sua consistência sólida em temperatura ambiente. Apresenta função principal de reserva energética, depósito
· Pode ser de origem animal, como gordura do tecido adiposo do boi, porco, Homem. Também apresenta origem vegetal, como manteigas de cacau e coco
· Óleo - É formado por ácidos graxos insaturados, garantindo consistência líquida à temperatura ambiente. 
· Pode ser de origem animal, como óleo de baleia e de bacalhau. A maioria dos óleos é de origem vegetal, como óleo de oliva (azeite), soja, milho, linhaça, girassol, canola, amendoim.
· Esses óleos encontram-se em sementes de vegetais, apresentando função de reserva energética para a germinação. Sementes com alto teor de óleo são chamadas sementes oleaginosas.
· Ácidos graxos 
· São ácidos monocarboxílicos, geralmente com uma cadeia carbônica longa (mais de 12C), com número par de átomos de carbono e sem ramificações, podendo ser saturada ou conter uma instauração ou duas ou mais insaturações 
· O grupo carboxila constitui a região polar e a cadeia carbônica, a parte apolar 
· Propriedades físicas dependem da presença ou não de insaturações na cadeia de hidrocarbonetos e do seu comprimento 
· Saturados: 
· Cadeias flexíveis e distendidas, podendo associar-se extensamente umas com as outras por meio de interações hidrofóbicas 
· Não possuem duplas ligações
· São geralmente sólidos à temperatura ambiente 
· Muito presente em gorduras de origem animal 
· Insaturados: 
· Possuem, quase sempre, duplas ligações com configuração geométrica cis
· Comprimento: quanto maior cadeia, maior grau de interação 
· Propriedade químicas
· Ponto de fusão: 
· Quanto maior o número de insaturações, menor o ponto de fusão
· Quanto maior a cadeia, maior ponto de fusão 
Cerídeos 
· São compostos por um álcool diferente do glicerol. 
· Possui consistência sólida. 
· Sua principal função é impermeabilização, evitando a perda de água em superfícies sujeitas à desidratação. 
· Pode ser de origem animal, como cera de abelha, constituindo a colmeia, e cera do ouvido, protegendo o canal auditivo
· Também apresenta origem vegetal, como a extraída da carnaúba e do babaçu, envolvendo o caule de cactos, superfície de frutos como maçã
Esteroides
· Apresentam uma estrutura química marcada pela presença de quatro anéis interligados. 
· O colesterol é o exemplo mais conhecido, sendo de grande importância. Está presente na membrana plasmática da célula, garantindo sua fluidez, e também é encontrado formando hormônios sexuais, como estrógeno e testosterona. O colesterol é encontrado exclusivamente em animais.
Fosfolipídios
· São os lipídeos associados ao ácido fosfórico. 
· São moléculas anfipáticas, ou seja, uma região (cabeça) é hidrofílica, e outra região (cauda) é hidrofóbica. Portanto, parte da molécula se combina com a água, e parte, não. São importantes, pois são encontrados formando a membrana plasmática de todas as células.
Funções dos lipídeos 
· Composição das membranas biológicas: Todos os tecidos apresentam lipídios em sua composição, uma vez que a membrana das células é formada por fosfolipídios.
· Fornecimento de energia: Quando comparado com os carboidratos, os lipídios liberam, em média, 2,23 vezes mais energia quando oxidados. Vale destacar, no entanto, que o metabolismo energético dos lipídios ocorre de maneira secundária ao dos carboidratos.
· Precursores de hormônios e de sais biliares: Os lipídios estão relacionados com a produção de hormônios esteroides, tais como a testosterona, progesterona e estradiol. Também se relacionam com a produção de sais biliares, compostos que agem como detergente, ajudando no processo de absorção de lipídios.
· Transporte de vitaminas lipossolúveis: Os lipídios transportam vitaminas que são solúveis em gordura, tais como a A, D, E e K.
· Isolante térmico e físico: Os lipídios garantem proteção contra as baixas temperaturas e contra choques mecânicos.
· Impermeabilização de superfícies: Os lipídios impermeabilizam evitando a desidratação. Um bom exemplo são as ceras encontradas nas superfícies dos frutos
Metabolismo dos Lipídeos 
Emulsificação dos lipídeos da dieta no intestino delgado 
· Ocorre no duodeno
· A colecistoquinina, um hormônio peptídico, é produzido em resposta à presença de lipídeos, atuando sobre a vesícula biliar e estimulando a secreção da bile, e atuando ainda sobre as células exócrinas do pâncreas, estimulando a secreção de enzimas
· Emulsificação aumenta a área de superfície das gotículas de lipídeos hidrofóbicos, de modo que as enzimas digestivas possam agir eficientemente 
· É completada por 2 mecanismos: 
· Uso das propriedades detergentes dos sais biliares 
· Sais biliares, sintetizados no fígado e armazenadas na vesícula biliar, são derivados do colesterol 
· Agentes emulsificantes interagem com as partículas de lipídeos da dieta e com os conteúdos aquosos do duodeno, estabilizando as partículas, pois na medida em que elas se tornam menores são impedidas de coalescer (juntar)
· Mistura mecânica devido ao peristaltismo 
Digestão
· Digestão dos lipídeos começa no estômago, catalisada por uma lipase estável em meio ácido que degradam os triglicerídeos 
Obs.: O início da digestão de lipídeos da alimentação não começa na boca efetivamente. Embora, nenhuma hidrólise de triglicérides ocorra na boca, os lipídeos estimulam a secreção da lipase das glândulas serosas na base da língua (por isso se chama lipase lingual), mas como não permanece na boca sua função é quase nula.
· Os triglicerídeos, ésteres de colesterol e os fosfolipídios da dieta são degradados enzimaticamente por enzimas pancreáticas, cuja secreção é hormonalmente controlada
Degradação dos ácidos graxos
· Os ácidos graxos precisam ser ativados e transportados para a matriz mitocondrial, onde são oxidados (β Oxidação)
· Transporte de ácidos graxos de cadeia longe (AGCLs) para dentro da mitocôndria 
· Ácido graxo precisa ser transportado através da membrana interna da mitocôndria, pois a β-oxidação ocorre na matriz mitocondrial 
1. Translocação do AGCL
a) Grupo acila é transferido da coenzima A citosólica para a carnitina, pela carnitina-palmitoiltransferase I, formando acil-carnitina e regenera a coenzima A livre
b) Acil-carnitina é transportada para dentro da mitocôndria em troca da carnitina livre pela carnitina-acilcarnitina-translocase
c) A carnitina palmitoiltransferase II catalisa a transferência do grupo acila da carnitina para a coenzima A na matriz mitocondrial, regenerando na carnitina livre
2. Entrada de ácidos graxos de cadeia curta e média na mitocôndria 
a) Ácidos graxos menores do que 12 carbonos podem atravessar a membrana interna da mitocôndria sem necessitar de carnitina ou do sistema CPT
b) Ao internalizarem na mitocôndria, eles são ativados em seus derivados de coenzima A por enzimas da matriz e são oxidados 
3. Reações da β-oxidação 
· Consiste em uma sequência de 4 reações, que resultam na diminuição em dois 2 carbonos da cadeia do ácido graxo 
· Etapas: 
· Oxidação que produz FADH2
· Hidratação
· Oxidação que produz NADH 
· Clivagem tiólica, que libera uma molécula de acetil-CoA
· Para ácidos graxos saturados com número par de átomos de carbono, essas 4 etapas são repetidas em um número de vezes igual a n/2 – 1, sendo que cada ciclo produz um grupo acetila mais um NADH e um FADH2· A última clivagem tiólica produz 2 grupos acetilas 
OBS.: a oxidação de uma molécula de de ácido palmítico até CO2 e H2O produz 131 ATPs
Degradação de triglicerídeos 
1. Moléculas de triglicerídeos (muito grandes) são atacadas por uma esterase, a lipase pancreática, a qual remove ácidos graxos, preferencialmente dos carbonos 1 e 3. Os produtos principais da hidrólise são então uma mistura de 2-monoacilgliceróis e ácidos graxos livres
2. Segunda coenzima, colipase, secretada pelo pâncreas, liga a lipase e a ancora na interface lipídeo-aquosa
Controle da digestão dos lipídeos 
· Secreção pancreática é controlada hormonalmente 
· Células das mucosa do jejuno e do duodeno inferior produzem um pequeno hormônio peptídico, a colecistocinina (CCK), em resposta à presença de lipídeos e proteínas parcialmente digeridas que entram nessas regiões a partir do intestino delgado superior 
· CCK age sobre a vesícula biliar, fazendo com que ela contraia e libere bile; e age sobre as células exócrinas do pâncreas, fazendo com que elas liberem enzimas digestivas 
· CCK diminui a motilidade gástrica, resultando na liberação mais lenta dos conteúdos gástricos para o intestino delgado 
· Hormônio secretina (produzido por células intestinais) é produzido em resposta ao baixo pH do quimo ao entrar no intestino
· Secretina induz o pâncreas e o fígado a liberarem uma solução aquosa rica em bicarbonato, que ajuda a neutralizar o pH do quimo, trazendo-o para o pH apropriado à atividade enzimática digestiva das enzimas pancreáticas 
Absorção dos lipídeos pelos enterócitos 
· Produtos da digestão (ácidos graxos livres, colesterol livre e 2-monoacilgliceróis) + sais biliares = micelas mistas (agregados em forma de disco de lipídeos anfipáticos que coalescem com os seus grupos hidrofóbicos para o lado de dentro e seus grupos hidrofílicos para o lado de fora do lúmen intestinal)
· Micelas mistas se aproximam do principal local de absorção de lipídeos, a membrana com borda em escova dos enterócitos (células mucosas)
· Membrana e líquidos do lúmen são separados por uma camada aquosa estacionária que se mistura com pouco com o fluido total 
OBS.:
· Micelas mistas são solúveis no meio aquoso 
· Superfície hidrofílica das micelas facilita o transporte dos lipídeos hidrofóbicos através da camada aquosa estacionária da membrana com borda em escova, onde eles são absorvidos 
· Ácidos graxos com cadeia curta e média não necessitam da participação de micelas mistas para absorção 
Transporte de lipídeos 
· Lipídeos insolúveis em meio aquoso são transportados pelo sistema circulatório dos organismos pluricelulares em agregados moleculares hidrossolúveis 
· Nos seres humanos, os lipídeos apolares se associam-se a lipídeos anfipáticos e proteínas, formando as lipoproteínas plasmáticas 
· Ácidos graxos são mobilizados ligados à albumina sérica; apenas uma pequena quantidade de ácidos graxos são transportados por lipoproteínas plasmáticas na forma de ésteres de colesterol
Síntese de lipídeos 
· Acetil-CoA é gerado na mitocôndria pela: 
· Descarboxilação oxidativa de piruvato 
· Oxidação de ácidos graxos 
· Degradação de corpos cetônicos 
· Degradação de aminoácidos 
· Quando a demanda por ATP é baixa, a energia contida na acetil-CoA mitocondrial pode ser estocada como gordura pela síntese de ácidos graxos.
· Em humanos, esta biossíntese ocorre principalmente no fígado e glândulas mamárias, secundariamente nos adipócitos e rins 
· A síntese de ácidos graxos ocorre no citosol 
· A membrana mitocondrial é impermeável ao acetil-CoA 
· Por isso, o acetil ativado, contido na acetil-CoA, é transportado para o citossol na forma de citrato
1. Produção de acetil-CoA citosólica
a) Transferência de unidades de acetato para o citosol, a partir da acetil-CoA mitocondrial (produzida pela oxidação do piruvato e pelo catabolismo de ácidos graxos, corpos cetônicos e certos aminoácidos) 
· Coenzima A não pode atravessar a membrana mitocondrial, somente a porção acetila; isso acontece na forma de citrato, que é produzido pela condensação do oxalacetato e da acetil-CoA 
2. Transporte do grupo acetila da acetil-CoA para citosol 
a) Citrato é transportado para o citosol pela tricarboxilato trnaslocase, onde é cindido em oxaloacetato e acetil-CoA, à custa de ATP, em uma reação catalisada pela citrato liase
b) Oxaloacetato é reduzido a malato pela malato desidrogenase citosólica. O malato é substrato da enzima málica em uma reação que produz piruvato e NADPH
c) O piruvato, através da piruvato translocase, retorna à mitocôndria, onde é convertido a oxaloacetato, por ação da enzima piruvato carboxilase
d) Resultado final desta sequência de reações é o transporte dos carbonos da acetil-CoA da mitocôndria para o citosol com gasto de ATP, e produção de NADPH
· Acetil-CoA e NADPH, ambos no citosol, podem ser utilizados para formar ácidos graxos
· O NADPH constitui o agente redutor dessa síntese
3. Síntese de ácidos graxos
a) Transferência do grupo acetila da acetil-CoA para a ACP (proteínas carregadora de acila)Catalisadas pela malonil/acetil-CoA-ACP transferase
b) Acetila é transferida para o grupo SH de um resíduo de cisteína de uma das enzimas da sintase, a β-cetoacil-ACP sintase
c) Condensação dos grupos acetila e malonila, catalisada pela β-cetoacil-ACP sintase, originando um β-cetoacil-ACP de carbonos, com liberação de CO2 (CO2 utilizado na carboxilação de acetil-CoA a maloni-CoA
d) β-cetoacil-ACP de 4 carbonos formado sofreredução, desidratação e nova redução, catalisadas, respectivamente, por β-cetoacil-ACP redutase, β-hidroxiacil-ACP desidratase e enoil-ACP redutase
e) Final do primeiro ciclo de síntese, com formação de buritil-ACP
f) Grupo buritila é transferido para o SH da β-cetoacil-ACP sintase, liberando o ACP, que pode, então, receber outro grupo malonila
g) Esse ciclo se repete 7X, levando a formação de palmitoil-ACP, que é reconhecido pela tioesterase (ligação tio éster do substrato é hidrolisada, liberando o ácido palmítico 
· Síntese de ácidos graxos de mamíferos produz ácidos graxos saturados de até 16 carbonos, o mais frequente sendo o ácido palmítico 
· A síntese do ácido palmítico (16C), no total, requer:
· 1 acetil-CoA
· 7ATP consumidos na formação de 7 malonil-CoA a partir de 7 acetil-CoA e 14 NADPH utilizados nas 7 voltas da síntese
Lipoproteínas plasmáticas VLDL
LDL
QUILOMICRON
HDL
DENSIDADE / QTDD DE PROTEÍNAS / QTDD DE COLESTEROL
TAMANHO / QUANTIDADE DE TRIACILGLICERÓIS
· A lipoproteína consiste em um conjunto composto por proteínas e lipídeos, organizados de modo a facilitar o transporte dos lipídeos pelo plasma sanguíneo.
· A estrutura básica das lipoproteínas é idêntica, variando somente de tamanho e proporção entre os seus componentes. A fração proteica é composta por apoproteínas, enquanto que a parte lipídica é formada por colesterol, triglicerídeos e fosfoglicerídeos. De acordo com as suas características físico-químicas são divididas em: quilomícrons, VLDL (lipoproteína de muito baixa densidade), LDL (lipoproteína de baixa densidade) e HDL (lipoproteína de alta densidade).
Quilomícrons
Consistem em moléculas grandes de lipoproteínas sintetizadas pelas células do intestino, formado em 85-95% de triglicerídeos de origem alimentar (exógeno), pequena quantidade de colesterol livre, fosfolipídeos e 1-2% de proteínas. 
Uma vez que possui muito mais lipídeos do que proteínas, os quilomícrons são menos densos do que o plasma sanguíneo, flutuando nesse líquido, conferindo um aspecto leitoso ao mesmo, levando a formação de uma camada cremosa quando este é deixado em repouso.
Seu centro hidrofóbico é composto por triacilglicerois e ésteres-de-colesterol. Os fosfolipídeos e o colesterol são encontrados na superfície da molécula em virtude de seu caráter polar. As apolipoproteinas permitem a interação com o meio aquoso e entre a lipoproteína e tecidos específicos.
Função: transportar os ácidos graxos (gordos) obtidos na dieta para os tecidos em que serão consumidos ou armazenados como combustíveis
VLDL (very low density lipoprotein)São lipoproteínas de grande tamanho, porém menores do que os quilomícrons, sintetizadas no fígado. Sua composição compreende 50% de triglicerídeos, 40% de colesterol e fosfolipídeos e 10% de proteínas, especialmente a Apo B-100, Apo C e alguma Apo E.
Função: transportar os triglicerídeos endógenos e o colesterol para os tecidos periféricos, locais onde serão estocados ou utilizados como fontes de energia. Igualmente aos quilomícrons, são capazes de turvar o plasma.
LDL (low density lipoprotein)
O LDL, que são as lipoproteínas de baixa densidade, são partículas diminutas que, mesmo quando em grandes concentrações, não são capazes de turvar o plasma. Aproximadamente 25% desta lipoproteína são composta por proteínas, em particular a Apo B-100 e pequena quantidade de Apo C, o resto é composto por fosfolipídeos e triglicerídeos. 
Função: transporta colesterol para locais onde ela exerce uma função fisiológica, como, por exemplo, para a produção de esteroides. Em sua grande maioria, são produzidos a partir de lipoproteínas VLDL.
HDL (high density lipoprotein)
As lipoproteínas HDL são partículas pequenas, compostas de 50% por proteínas (especialmente a Apo A I e II, e uma pequena parcela de Apo C e Apo E), 20% de colesterol, 30% de triglicerídeos e vestígios de fosfolipídeos. Esta lipoproteína se divide em duas subclasses distintas: HDL 2 e HDL 3. Estas subclasses são distintas em tamanho, composição e densidade, principalmente no que diz respeito ao tipo de apoproteínas.
Função: Carrear o colesterol até o fígado diretamente, ou transferem ésteres de colesterol para outras lipoproteínas, em especial as VLDL. A HDL 2 é conhecida pelo papel protetor na formação de aterosclerose.
Quantidade de lipídeos em dieta saudável 
· Cada pessoa deve consumir de 20% a 35% de gordura considerando o valor calórico total da sua dieta diária.
· Lembre-se: invista em gorduras benéficas, como as encontradas no azeite de oliva e nos peixes de águas profundas (como o atum, a sardinha e o salmão). Elimine a gordura trans (usadas no preparo de biscoitos recheados, por exemplo) do cardápio
Fontes alimentares de lipídeos
 
· Margarinas
· Milho
· Coco
· Aveia
· Soja
· Gergelim
· Cevada
· Trigo integral
· Centeio
· Óleo de canola
· Óleo de soja
· Óleo de peixes
· Carne e derivados
· Leite
Consequências da obesidade
Os riscos associados à obesidade são diversos, incluindo a ocorrência de outras doenças e de problemas psicológicos, sociais e económicos, além do risco acrescido de morte prematura. A relação entre a obesidade e a ocorrência de outras doenças é bem conhecida e tem sido demonstrada repetidamente; o risco é tanto maior quando mais grave é a obesidade.
Entre as doenças graves para as quais a obesidade constitui um importante factor de risco incluem-se:
· Doenças cardiovasculares
· Enfarte agudo do miocárdio, insuficiência cardíaca congestiva, doença arterial coronária, hiperlipidemia, hipertensão arterial, angina de peito, hipertrofia ventricular esquerda, úlceras de estase venosa, tromboflebites, arritmias, e acidente vascular cerebral. Nos indivíduos obesos é comum uma pressão arterial aumentada, níveis séricos elevados de triglicéridos e colesterol LDL (o colesterol “mau”) e níveis baixos de colesterol HDL (o colesterol “bom”), considerados fatores de risco para as doenças cardíacas e acidentes vasculares.
· Doenças metabólicas
· Diabetes de tipo 2. Esta forma de diabetes, também designada diabetes de instalação no adulto, é uma doença em que os níveis de glucose no sangue são superiores ao normal, constituindo uma causa importante de morte precoce, doenças cardiovasculares, doenças renais e cegueira. A maioria das pessoas com este tipo de diabetes tem simultaneamente excesso de peso, embora ainda não esteja completamente esclarecida a razão pela qual a probabilidade de ocorrência de diabetes de tipo 2 é superior nos obesos.
· Doenças músculo-esqueléticas
· Síndrome do túnel do carpo, doença articular degenerativa e gota. Os problemas articulares atingem com maior frequência as articulações do joelho, da anca, dos tornozelos e a coluna vertebral. A obesidade tem um efeito determinante no desenvolvimento de problemas articulares pela sobrecarga de peso que representa.
· Doenças respiratórias
· Asma, apneia do sono obstrutiva, hipertensão pulmonar. Nos indivíduos obesos está presente uma maior quantidade de gordura na região do pescoço, comprimindo as vias aéreas e dificultando a respiração, podendo mesmo interrompê-la.
· Cancro
· Cancro da mama, do útero e dos ovários, nas mulheres e o cancro do cólon, do reto e da próstata, nos homens.
· Doenças gastrointestinais e hepatobiliares
· Cálculos da vesícula biliar e doença de refluxo gastroesofágico.
· Fraqueza da parede abdominal
· Com o desenvolvimento de hérnias da parede abdominal.
· Doenças génito-urinárias
· Incontinência urinária e infeções do trato urinário.
· Doenças ginecológicas e obstétricas
· Malformações fetais, diabetes de gestação, infertilidade e aborto.