INTRODUÇÃO bioquimica Lipidios

INTRODUÇÃO bioquimica Lipidios

  1. INTRODUÇÃO

Este trabalho tem por objetivo estudar e conhecer as estruturas dos lipídios nos quais juntamente com as proteínas, ácidos nucléicos e carboidratos são componentes essenciais das estruturas biológicas, e fazem parte de um grupo conhecido como biomoléculas. São definidos por um conjunto de substâncias químicas que, ao contrário das outras classes de compostos orgânicos, não são caracterizadas por algum grupo funcional comum, e sim pela sua alta solubilidade em solventes orgânicos e baixa solubilidade em água.

Os lipídios se encontram distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas membranas celulares e nas células de gordura.

  1. LIPÍDIOS

Por constituírem uma classe de compostos com estrutura bastante variada, caracterizados por sua alta solubilidade em solventes orgânicos e por serem praticamente insolúveis em água existem diversos tipos de moléculas diferentes que pertencem à classe dos lipídios. Embora não apresentem nenhuma característica estrutural comum, todas elas possuem muito mais ligações carbono-hidrogênio do que as outras biomoléculas, e a grande maioria possui poucos heteroátomos. Isto faz com que estas moléculas sejampobres em dipolos localizados (carbono e hidrogênio possuem eletronegatividade semelhante). Uma das leis clássicas da química diz que "o semelhante dissolve o semelhante": daí a razão para estas moléculas serem fracamente solúveis em água ou etanol (solventes polares) e altamente solúveis em solventes orgânicos (geralmente apolares).

Ao contrário das demais biomoléculas, os lipídios não são polímeros, isto é, não são repetições de uma unidade básica. Embora possam apresentar uma estrutura química relativamente simples, as funções dos lipídios são complexas e diversas, atuando em muitas etapas cruciais do metabolismo e na definição das estruturas celulares.

Os lipídios podem ser classificados em: Ácidos Graxos,Triacilglicerídios, Glicerofosfolipídeos, Fosfolipídios, Esfingolipídios, Prostaglandinas, Terpenóides, Esteróides. Segue-se uma descrição dessas categorias.

2.1 - Ácidos Graxos

Os ácidos graxos são ácidos monocarboxílicos, geralmente com uma cadeia carbônica longa, com número par de átomos de carbono e sem ramificações, podendo ser saturada ou conter uma insaturação (ácidos graxos monoinsaturados) ou duas ou mais insaturações (poliinsaturados). Os insaturados (que contém tais ligações) são facilmente convertidos em saturados através da hidrogenação catalítica (este processo é chamado de redução). A presença de insaturação nas cadeias de ácido carboxílico dificulta a interação intermolecular, fazendo com que, em geral, estes se apresentem à temperatura ambiente, no estado líquido; já os saturados, com uma maior facilidade de empacotamento intermolecular, são sólidos. A hidrólise ácida dos triacilglicerídios leva aos correspondentes ácidos carboxílicos. O grupo carboxila constitui a região polar, e a cadeia carbônica a parte apolar.

2.2 – Triacilglicerídios

Os lipídios mais abundantes na natureza são os triacilglicerídios (também denominados triacilgliceróis), constituídos por três moléculas de ácidos graxos esterificadas a uma molécula de glicerol, ou seja, apresentam três grupos acilas ligados a glicerol. Compostos contendo um grupo acilaou dois destes grupos e glicerol encontram-se em quantidades pequenas nas células, existindo como intermediários das vias de síntese e degradação de lipídios que contêm ácidos graxos e glicerol.

Os triacilgliceróis são compostos essencialmente apolares, pois as regiões polares de seus precursores (hidroxilas do glicerol e carboxilas dos ácidos graxos) desaparecem na formação das ligações éster. Assim, constituem moléculas muito hidrofóbicas, que podem ser armazenadas nas células de forma praticamente anidra.

As gorduras animais e os óleos vegetais são misturas de triacilgliceróis, que diferem na sua composição em ácidos graxos e, conseqüentemente, no seu ponto de fusão. Os triacilgliceróis das gorduras animais são ricos em ácidos graxos saturados, o que atribui a esses lipídios uma consistência sólida à temperatura ambiente; os de origem vegetal ricos em ácidos graxos insaturados, são líquidos. No organismo, tanto os óleos como as gorduras podem ser hidrolisados pelo auxílio de enzimas específicas, as lipases (tal como a fosfolipase A ou a lipase pancreática), que permitem a digestão destas substâncias.

Os óleos vegetais são utilizados para a fabricação de margarinas através de um processo de hidrogenação, que reduz parte de suas duplas ligações e os tornam sólidos à temperatura ambiente.

Os triacilgliceróis podem ser hidrolisados, liberando ácidos graxos e glicerol. Se esta hidrólise é feita em meio alcalino, formam-se sais de ácidos graxos, os sabões, e o processo é chamado saponificação. Este é o princípio da fabricação de sabões a partir de gordura animal fervida em presença de NaOH ou KOH.

2.2.1- Cera

As ceras de origem biológica são ésteres de ácidos graxos de cadeia longa (C14 a C36) saturada ou insaturada com álcoois também de cadeia longa (C16 a C30). As ceras são as principais fontes de armazenamentos da energia metabólica no plâncton, o conjunto de microorganismos que flutuam livremente nos mares e constituem a base alimentar dos animais marinhos.

As ceras também executam diversas outras funções relacionadas às suas propriedades repelentes da água e sua consistência firme. Devido à impermeabilidade à água e a sua consistência firme, as ceras também executam várias outras funções na natureza. Certas glândulas da pele de vertebrados secretam ceras para proteger os pelos e a própria pele, mantendo-os flexíveis, lubrificados e à prova de água. Os pássaros, particularmente os marinhos, secretam ceras de suas glândulas do bico para manter suas penas repelentes a água. As folhas lustrosas de muitas plantas são cobertas por uma grossa camada de cera, a qual impede a evaporação excessiva da água e protege a planta contra parasitas.

As ceras biológicas encontram uma variedade de aplicações na indústria farmacêutica, de cosméticos e outras. A lanolina, a cera de abelha, a cera de carnaúba e a cera extraída do óleo de espermacete (de baleias), são largamente empregadas na manufatura de loções, pomadas e polidores.

2.2.2 - Sabões e detergentes

Os sabões são formados com base em ácidos graxos extraídos da hidrólise ácida dos triacilglicerídios e sapofinicados pelo hidróxido de sódio (NaOH) e hidróxido de potássio (KOH), formando o sal correspondente. Os detergentes mais comuns são formados por moléculas de ácido sulfônico, que, reagindo com a soda cáustica forma o sulfonato de sódio.

A natureza do cátion (contra-íon) determina as propriedades do sal carboxílico formado. Em geral, sais com cátions divalentes (Ca2+ ou Mg2+) não são bem solúveis em água, ao contrário do formado com metais alcalinos (Na+, K+, etc.), que são bastante solúveis em água e em óleo - são conhecidos como sabão. É por este motivo que, em regiões onde a água é rica em metais alcalinos terrosos, é necessário se utilizar formulações especiais de sabão na hora de lavar a roupa. Na água, em altas concentrações destes sais, ocorre a formação de micelas - glóbulos microscópicos formados pela agregação destas moléculas. Nas micelas, as regiões polares das moléculas de sabão encontram-se em contato com as moléculas de água, enquanto que as regiões hidrofóbicas ficam no interior do glóbulo, em uma pseudofase orgânica, sem contato com a água.

2.3 – Glicerofosfolipídios

Os Glicerofosfolipídios são derivados do glicerol que contêm fosfato na sua estrutura. O glicerofosfolipídio mais simples é o ácido fosfatídico, composto por uma molécula de glicerol esterificada a dois ácidos graxos nos carbonos 1 e 2, e a ácido fosfórico no carbono 3. O fosfatidato, além de ser encontrado como um componente menor ­de membranas celulares, atua como intermediário da síntese de triacilgliceróis e dos outros glicerofosfolipídios.

Os glicerofosfolipídios mais comuns originam-se da esterificação, ao ácido fosfórico do fosfatidato, de moléculas polares variáveis. Os lipídios resultantes, portanto, diferem quanto aos substituintes do fosfatidato, dos quais derivam os seus nomes. Por exemplo, colina e etanolamina originam, respectivamente, fosfatidilcolina (também denominada lecitina) e fosfatidiletanolamina (ou cefalina). ­Em alguns glicerofosfolipídios, o ácido fosfatídico está ligado a outro ácido fosfatídico através de uma molécula de glicerol; são chamados de difosfatidilgliceróis ou cardiolipinas, por terem sido descobertos em músculo cardíaco. Os membros de cada uma dessas categorias de glicerofosfolipídios diferem entre si pelo tipo de ácido graxo que ocupa ­as posições 1 e 2. Geralmente, a posição 1 é ocupada por um ácido graxo saturado, e a posição 2 por um insaturado.

A molécula dos glicerofosfolipídios contém uma região polar, composta pelo grupo fosfato e seus substituintes, e uma parte apolar, devida aos ácidos graxos e glicerol. Por conterem fosfato, os glicerofosfolipídios e as esfingomielinas, são denominados fosfolipídios.

2.4 – Fosfolipídios

Os fosfolipídios são ésteres do glicerofosfato - um derivado fosfórico do glicerol. O fosfato é um diéster fosfórico, e o grupo polar do fosfolipídio. A um dos oxigênios do fostato podem estar ligados grupos neutros ou carregados, como a colina, a etanoamina, o inositol, glicerol ou outros. As fostatidilcolinas, por exemplo, são chamadas de lecitinas.

Os fosfolipídios ocorrem em praticamente todos os seres vivos. Como são anfifílicos, também são capazes de formar pseudomicrofases em solução aquosa; a organização, entretanto, difere das micelas. Os fosfolipídios se ordenam em bicamadas, formando vesículas. Estas estruturas são importantes para conter substâncias hidrossolúveis em um sistema aquoso - como no caso das membranas celulares ou vesículas sinápticas. Mais de 40% das membranas das células do fígado, por exemplo, é composto por fosfolipídios. Envolvidos nestas bicamadas encontram-se outros compostos, como proteínas, açúcares e colesterol.

2.5 - Esfingolipídios

A principal diferença entre os esfingolipídios e os fosfolipídios é o álcool no qual estes se baseiam: em vez do glicerol, eles são derivados de um amino álcool. Estes lipídios contém 3 componentes fundamentais: um grupo polar, um ácido graxo, e uma estrutura chamada base esfingóide - uma longa cadeia hidrocarbônica derivada do d-eritro-2-amino-1,3-diol. É chamado de base devido à presença do grupo amino que, em solução aquosa, pode ser convertido para o respectivo íon amônio. A esfingosina foi o primeiro membro desta classe a ser descoberto e, juntamente com a di-hidroesfingosina, são os grupos mais abundantes desta classe nos mamíferos. No di-hidro, a ligação dupla é reduzida. O grupo esfingóide é conectado ao ácido graxo graças a uma ligação amídica. A esfingomielina, encontrada em muitos animais, é um exemplo de esfingolipídio. Os vários tipos de esfingolipídios são classificados de acordo com o grupo que está conectado à base esfingóide. Se o grupo hidroxila estiver conectado a um açúcar, o composto é chamado de glicosfincolipídio. O grupo pode ser também, um éster fosfófico, como a fosfocolina, na esfingomielina. Gangliosídios são glicosfingolipídios que contém o ácido N-acetilneurâmico (ácido siálico) ligado à cadeia oligossacarídica. Estas espécies são muito comuns no tecido cerebral.

2.6 - Prostaglandinas

Estes lipídios não desempenham funções estruturais, mas são importantes componentes em vários processos metabólicos e de comunicação intercelular. Um dos processos mais importantes controlados pelas prostaglandinas é a inflamação. Todos estas substâncias têm estrutura química semelhante a do ácido prostanóico, um anel de 5 membros com duas longas cadeias ligadas em trans nos carbonos 1 e 2. As prostaglandinas diferem do ácido prostanóico pela presença de insaturação ou substituição no anel ou da alteração das cadeias ligadas a ele.

A substância chave na biossíntese das prostaglandinas é o ácido araquidônico, que é formado através da remoção enzimática de hidrogênios do ácido linoléico. O ácido araquidônico livre é convertido a prostaglandinas pela ação da enzima ciclooxigenase, que adiciona oxigênios ao ácido araquidônico e promove a sua ciclização. No organismo, o ácido araquidônico é estocado sob a forma de fosfolipídios, tal como o fosfoinositol, em membranas. Sob certos estímulos, o ácido araquidônico é liberado do lipídio de estocagem (através da ação da enzima fosfolipase A2) e rapidamente convertido a prostaglandinas, que iniciam o processo inflamatório. A cortisona tem ação anti-inflamatória por bloquear a ação da fosfolipase A2. Este é o mecanismo de ação da maior parte dos anti-inflamatórios esteróides. Existem outras rotas nas quais o ácido araquidônico é transformado em prostaglandinas; algumas envolvem a conversão do ácido em um intermediário, o ácido 5-hidroperoxy-6,8,1-eicosatetranóico (conhecido como 5-HPETE), que é formado pela ação da 5-lipoxigenase. Os anti-inflamatórios não esteróides, como a aspirina, agem bloqueando as enzimas responsáveis pela formação do 5-HPETE. Desta forma, impedem o ciclo de formação das prostaglandinas e evitam a sinalização inflamatória.

2.7 - Terpenóides

Os terpenóides constituem um grupo muito grande e importante de compostos, que são formados por uma simples unidade que se repete, a unidade isoprenóide; essa unidade, através de condensações engenhosas, dá origem a compostos como a borracha, os carotenóides e muitos terpenos bem mais simples. O isopreno, que não ocorre na natureza, tem o seu correspondente biologicamente ativo no isopentenilpirofosfato que é formado a partir do ácido mevalônico através de uma série de etapas catalisadas enzimaticamente. O isopentenilpirofosfato sofre reações posteriores para formar o esqualeno, o qual, por seu turno, pode condensar com outra molécula de esqualeno, dando o colesterol. Outro terpenóide típico é o β-caroteno, que é desdobrado nas células da mucosa intestinal par formal retinol.

2.8 - Esteróides

Os esteróides são lipídios estruturais presentes nas membranas da maioria das células eucarióticas. A estrutura característica desse grupo de lipídios da membrana é o núcleo esteróide constituído por quatro anéis fundidos entre si, três deles com seis átomos de carbono e um com cinco. O núcleo esteróide é quase plano e relativamente rígido, os anéis fundidos não permitem a rotação em torno das ligações C-C. O colesterol, o principal esterol nos tecidos animais, é anfipático, com um grupo-cabeça polar (grupo hidroxila em C-3) e um corpo hidrocarboneto não-polar (o núcleo esteróide e a cadeia lateral hidrocarboneto em C-17), quase tão longa, em sua forma estendida, quanto um ácido graxo com 16 carbonos. Sua importância está relacionada em servir de precursor à síntese de todos os outros esteróides, que incluem hormônios esteróides, sais biliares e vitamina D.

O colesterol, no organismo humano, é transportado pelas lipoproteínas plasmáticas, geralmente ligado a ácidos graxos insaturados como o ácido linoléico, formando ésteres de colesterol, esta também é a forma de armazenamento dentro das células, apesar de desempenhar funções absolutamente essenciais, o colesterol é muito conhecido por sua associação com a aterosclerose. As lipoproteínas são classificadas em várias classes, de acordo com a natureza e quantidades dos lipídeos e proteínas. Dentre estas classes, destacam-se: "Chylomicrons": grandes partículas, que transportam as gorduras alimentares e o colesterol para os músculos (para energia), para o tecido lipidinoso (para estocagem) e para os seios (para a produção de leite)."Very-Low Density Lipoproteins" ( VLDL): são sintetizadas pelo fígado e transportam triiglecirídeos para os músculos e para o tecido lipidinoso. Na medida em que perdem triglicerídeos, estas partículas podem coletar mais colesterol e tornarem-se LDL."Low-Density Lipoproteins" (LDL): carregam cerca de 70% de todo o colesterol que circula no sangue. São pequenas e densas o suficiente para atravessar os vasos sanguíneos e ligarem-se às membranas das células dos tecidos. Por esta razão, as LDL são as lipoproteínas responsáveis pela arteriosclerose. O nível elevado de LDL está associado com altos índices de doenças cardiovasculares.

"High-Density Lipoproteins" (HDL): É responsável pelo transporte reverso do colesterol: carrega o colesterol em excesso de volta para o fígado. O nível elevado de HDL está associado com baixos índices de doenças cardiovasculares.

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CONCLUSÃO

Os lipídios são biomoléculas caracterizadas pela insolubilidade em água e solúveis em solventes orgânicos e tem como característica principal o armazenamento de energia na forma de reserva em muitos organismos, derivada dos ácidos graxos ou não, além de ser constituinte importante das membranas. Estes possuem diversas funções, como: reserva de energia, combustível celular, isolamento e proteção de órgãos, impermeabilizantes (ceras), isolante térmico, dentre outras funções.

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

  1. LIPÌDIOS: as moléculas hidrofóbicas. Disponível em:

< http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/lipidios/lipidios.html>.Acesso em: 07 set. 2009

  1. MARDOCCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica básica. 3º edição. Rio de Janeiro: editora Guanabara Koongam, 2007.

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Altamira-PA

Setembro de 2009

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