Química de Lipídeos

Química de Lipídeos

Química de Lipídeos

Os lipídeos definem 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. Fazem parte de um grupo conhecido como biomoléculas. Os lipídeos se encontram distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas membranas celulares e nas células de gordura.

Características gerais:

  • Não se misturam com água (solubilidade relativa);

  • São ésteres ou substâncias capazes de formá-los;

  • Funções variadas predominando as estruturais e energéticas (armazenamento).

Funções:

  • Componentes de membranas;

  • Cofatores enzimáticos;

  • Armazenamento energético;

  • Transportadores de elétrons;

  • Agentes emulsificantes;

  • Hormônios;

  • Isolante térmico/amortecedor físico.

  • Classes de Lipídeos:

  • Ácidos Graxos

  • Triaglicerol;

  • Ceras;

  • Fosfolipídios;

  • Esfingolipídios;

  • Glicolipídios;

  • Glicerofosfolipídios;

  • Plamalogênios;

  • Esteroides;

  • Terpenos;

  • Vitaminas lipossolúveis;

  • Eicosanoides.

  • Ácidos Graxos: a hidrólise ácida dos triacilglicerídios leva aos correspondentes ácidos carboxílicos - conhecidos como ácidos graxos. Este é o grupo mais abundante de lipídeos nos seres vivos, e são compostos derivados dos ácidos carboxílicos. Este grupo é geralmente chamado de lipídeos saponificáveis, porque a reação destes com uma solução quente de hidróxido de sódio produz o correspondente sal sódico do ácido carboxílico, isto é, o sabão. São ácidos orgânicos de cadeias lineares de hidrocarbonetos com um grupo carboxila em uma terminação e um grupo metil na outra. Dando aos ácidos graxos uma característica anfipática onde o grupo carboxila é hidrofílico e a cauda de hidrocarboneto é hidrofóbica.

  • Características:

  • - Podem ser Lineares ou Ramificados

  • - Pares (4-36) ou Ímpares

  • - Saturados ou Insaturados

  • - Essenciais e Não-Essenciais

  • Ácidos graxos saturados: apresentam apenas ligações simples entre os carbonos na cadeia, assim, não possuem ligações duplas. São geralmente sólidos à temperatura ambiente. Gorduras de origem animal são geralmente ricas em ácidos graxos saturados, encontrados em alimentos animais (carne bovina, frango, porco, laticínios) e alimentos vegetais (palmeira e sua semente e óleo de coco).

  • Ácidos graxos insaturados: possuem uma ou mais duplas ligações, são geralmente líquidos à temperatura ambiente, a dupla ligação, quando ocorre em um AG natural, é sempre do tipo “cis”. Os óleos vegetais são ricos em AG insaturados. Quando existem mais de uma dupla ligação, estas são sempre separadas por pelo menos 3 carbonos, nunca são adjacentes nem conjugadas.

  • Os ácidos graxos insaturados podem ser mono ou poliinsaturados.

  • Ácidos graxos monoinsaturados: apresentam apenas uma ligação insaturada entre os carbonos. Tem como fonte os ácidos oleicos: azeite, óleo de canola, óleo de amendoim, amendoins, nozes, pecã, amêndoas e abacate.

  • Ácidos graxos poliinsaturados: São ácidos graxos que possuem duas ou mais duplas ligações em sua composição. Existem duas principais famílias desse grupo de ácidos graxos: ômega 3 e ômega 6. Estes têm funções ainda não muito bem conhecidas no tratamento de muitas doenças do organismo, como por exemplo: esclerose múltipla, artrite reumatoide e dermatite atípica, assim como na prevenção de aterosclerose.

  • Ácidos graxos essenciais: têm como definição um ácido graxo que o organismo humano não tem capacidade de produzir e por isso ele se torna um componente obtido essencialmente pela dieta, no caso, com a ingestão de óleos vegetais. Temos como exemplo o ácido linoléico, ác. linolênico e araquidônico. É um ácido graxo poliinsaturado, encontrado nos óleos de açafrão, soja, milho, semente de algodão e de amendoim. Outro tipo de óleo essencial são os ômegas 3 e 6.

  • Ácidos graxos trans ou cis: são formas para diferentes posições dos hidrogênios nas cadeias dos ácidos graxos monoinsaturados. A forma cis provoca uma prega na cadeia hidrocarbonada no local da dupla ligação. A forma trans tem um formato semelhante aos ácidos graxos saturados, com a cadeia estendida. Estão presentes nas margarinas que são preparadas na forma de hidrogenação (transformação de óleos líquidos em semissólidos e mais estáveis), bem como nas frituras comercializadas, produtos de panificação, ricos em gorduras e lanches salgados.

  • Os ácidos graxos “trans” no organismo humano podem tornar-se extremamente tóxicos. Assim, na hidrogenação da margarina há a formação abundante de ácidos graxos “trans” que podem inclusive inibir enzimas importantes como a delta 6 desaturase. Hidrogenação é o processo pelo qual os átomos de hidrogênio são adicionados aos ácidos graxos para torná-los mais sólidos e saturados.

  • Nomenclatura:

  • - Nome sistemático: vem do hidrocarboneto correspondente.

  • - Nome comum: nome pelo qual ficou conhecido (descobridor, derivação, etc.)

  • - Nomenclatura simplificada: indica a quantidade de carbonos, quantas instaurações existem na cadeia (se houver) e a posição da instauração.

  • Ex.:

  • CH3(CH2 )10COOH

  • - Nome sistemático: Ác. N-dodecanóico

  • - Nome comum: Ác. Láurico

  • - Nomenclatura simplificada: 12:0

  • CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

  • - Nome sistemático: Ác. Cis-,cis-9,12-octadecanóico

  • - Nome comum: Ác. Linoléico

  • - Nomenclatura simplificada: 18:2 (9, 12)

  • Propriedades físicas e químicas:

  • - Propriedades físicas: Determinadas pelo comprimento e pelo grau de instauração da cadeia de hidrocarbonetos.

  • * Pequena solubilidade em água.

  • * Cadeia de hidrocarbonetos: apolar

  • * Grupo ácido carboxílico: polar

  • * Ácidos graxos livres

  • * Derivados de ácidos graxos

  • * São geralmente sólidos à temperatura ambiente (maior ponto de ebulição)

  • Ceroso / Sólido Oleoso / Líquido

  • * O ponto de fusão dos ácidos graxos aumenta com o aumento da cadeia, mas diminui com o aumento do número de insaturações. Isso ocorre porque a configuração "cis" das duplas ligações provoca uma dobra de 30º na cadeia, o que dificulta a agregação das moléculas.

  • Reações químicas

  • * Hidrogenação: é a reação do ácido graxo insaturado + H2, formando ácido graxo saturado. * Halogenação: é a reação do ácido graxo insaturado com um halogênio, formando ácido graxo saturado halogenado.* Saponificação: é a reação de um ácido graxo + base, formando sal (sabão).

  • Lipídios de armazenamento

  • Os Triacilgliceróis são lipídios formados pela ligação de 3 moléculas de ácidos graxos com o glicerol, um triálcool de 3 carbonos, através de ligações do tipo éster. São absolutamente hidrofóbicos, sendo também chamados de "Gorduras Neutras", ou triglicerídeos. Os ácidos graxos que participam da estrutura de um triacilglicerol são geralmente diferentes entre si.

  • A principal função dos triacilgliceróis é a de reserva de energia, e são armazenados nas células do tecido adiposo, principalmente. São armazenados em uma forma desidratada quase pura, e fornece por grama aproximadamente o dobro da energia fornecida por carboidratos.

  • Lipídios de origem vegetal x Lipídios de origem animal

  • Os lipídios de origem animal são saturados, encontra-se sólidos e os lipídios de origem vegetal são insaturados, líquidos.

  • Ceras: Ésteres de ácidos graxos saturados e insaturados de cadeia longa (C14 a C36), com alcoóis de cadeia longa (C16 a C30). Possuem estrutura linear o que facilita a agregação entre as moléculas, formando cadeias hidrofóbicas que configuram sua função impermeabilizante.

  • Classificam-se em vegetais e animais;

  • São combustíveis metabólicos;

  • Vegetais fabricam ceras para revestir folhas, evitam evaporação de água;

  • Aves têm suas penas revestidas por gorduras, não se encharcam de água e facilita flutuação.

  • * Lipídios sem Ácidos Graxos em sua Composição:

  • Não são saponificáveis. As vitaminas lipossolúveis e o colesterol são os principais representantes destes lipídios que não são energéticos, porém desempenham funções fundamentais no metabolismo.

  • Lipídios estruturais de membrana

  • Glicerofosfolipídeos: também chamado de fosfoglicerídeos, são os mais importantes fosfolipídios de membrana.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.

  • Os mais importantes são também derivados do glicerol - fosfoglicerídeos - o qual está ligado por uma ponte tipo fosfodiéster geralmente a uma base nitrogenada, como por exemplo:

  • * Colina é Fosfatidilcolina, ou Lecitina;

  • * Serina é Fosfatidilserina;

  • * Etanolamina é Fosfatidiletanolamina.

  • As membranas celulares são elásticas e resistentes graças às fortes interações hidrofóbicas entre os grupos apolares dos fosfolipídios. Estas membranas formam vesículas que separam os componentes celulares do meio intercelular - dois sistemas aquosos.

  • Esfingolipídios: Os esfingolipídios são formados por uma molécula de esfingosina (4-esfingenina), um aminoálcool de cadeia longa, ou um de seus derivados; por uma molécula de um ácido graxo de cadeia longa e por um grupo cabeça polar. Os carbonos, C-1, C-2 e C-3 da molécula da esfingosina são estruturalmente análogos aos três grupos hidroxila do glicerol, diferindo apenas que no C-2 em vez de uma OH é encontrado um grupo amino (NH2). Quando o ácido graxo está ligado ao -NH2 no C-2, o composto resultante é uma ceramida. A ceramida é o precursor estrutural de todos os esfingolipídios.

  • Os esfingolipídios, todos derivados da ceramida, se classificam em duas classes: esfingomielinas e glicoesfingolipídios. Os glicoesfingolipídios por sua vez se subdividem em, globosídeos, cerebrosídeos e gangliosídeos.

  • Esteróis: Os esteróides são lipídios que se caracterizam por conter o núcleo esteróide, que consiste de quatro anéis fundidos, denominado ciclopentanoperidrofenantreno. O núcleo esteróide é quase planar e relativamente rígido, os anéis fusionados não permitem rotação ao redor das ligações carbono-carbono (C-C). Esses lipídios não apresentam ácidos graxos em suas estruturas. O colesterol é o principal esterol nos tecidos animais, não sendo encontrado em membranas de células vegetais. O colesterol é uma molécula anfipática, cujo grupo polar é uma hidroxila que se liga ao C-3 do anel A. o grupo apolar do colesterol é tanto o núcleo esteróide quanto a longa cadeia hidrocarbonada que se liga ao carbono 13 do anel D.

  • Colesterol. O colesterol é uma substância isoprenóide do tipo esterol (álcool de esteroide). O núcleo de anéis fusionados (ciclopentano peridrofenantreno) e a cadeia lateral alifática conferem um caráter apolar ao colesterol, enquanto a OH confere um caráter polar, fazendo do colesterol um molécula anfipática. O colesterol é também um importante constituinte das membranas biológicas, e atua como precursor na biossíntese dos esteroides biologicamente ativos, como os hormônios esteroides e os ácidos e sais biliares.

  • O excesso de colesterol no sangue é um dos principais fatores de risco para o desenvolvimento de doenças das artérias coronarianas, principalmente o infarto agudo do miocárdio. Os esteroides são precursores de uma variedade de produtos com atividades biológicas específicas.

  • As plantas não apresentam colesterol em suas membranas biológicas. Os esteroides mais comuns nas membranas dos tecidos vegetais são o estigmasterol e o -sitosterol, que diferem do colesterol por suas cadeias laterais alifáticas. As leveduras e os fungos possuem outros esteroides de membrana, como ergosterol, que apresenta uma dupla ligação entre o C7 e o C8.

  • Os ácidos biliares são isoprenóides formados a partir do colesterol. Como exemplo temos o ácido taurocólico, no qual a cadeia lateral no C-17 é hidrofílica, agem como detergentes nos intestinos, emulsificando as gorduras provenientes da dieta. Dessa forma, a ação dos agentes emulsificantes facilita a ação das lipases digestivas. A variedade de hormônios esteróides é também produzida pela oxidação da cadeia lateral no C-17 do colesterol.

  • Os hormônios sexuais e do córtex da glândula adrenal são lipídios isoprenóides da classe dos esteróides. A testosterona (hormônio sexual masculino) estradiol (hormônio sexual feminino) cortisol e aldosterona (hormônios do córtex adrenal). Eles são produzidos em um tecido e transportados na corrente sanguínea para os tecidos alvos, onde se associam a receptores específicos disparando mudanças na expressão gênica e metabolismo.

  • Lipoproteínas: São associações entre proteínas e lipídeos encontradas na corrente sanguínea, e que tem como função transportar e regular o metabolismo dos lipídeos no plasma. A fração proteica das lipoproteínas denomina-se Apoproteína, e se divide em 5 classes principais - Apo A, B, C, D e E - e vária subclasses.

  • A fração lipídica das lipoproteínas é muito variável, e permite a classificação das mesmas em 5 grupos, de acordo com suas densidades e mobilidade eletroforética:

  • * Quilomícron = É a lipoproteína menos densa, transportadora de triacilglicerol exógeno na corrente sanguínea;

  • * VLDL = "Lipoproteína de Densidade Muito Baixa", transporta triacilglicerol endógeno;

  • * IDL = "Lipoproteína de Densidade Intermediária", é formada na transformação de VLDL em LDL;

  • * LDL = "Lipoproteína de Densidade Baixa", é a principal transportadora de colesterol; seus níveis aumentados no sangue aumentam o risco de infarto agudo do miocárdio;

  • * HDL = "Lipoproteína de Densidade Alta"; atua retirando o colesterol da circulação. Seus níveis aumentados no sangue estão associados a uma diminuição do risco de infarto agudo do miocárdio.

  • Prostaglandinas: Estes lipídeos 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. Todas 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 lipíde o 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 bloqueiando as enzimas responsáveis pela formação do 5-HPETE. Desta forma, impedem o ciclo de formação das prostaglandinas e evitam a sinalização inflamatória.

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