Cap.23 - Lipídios - Solomons

5/24/2018 Cap.23 - Lip dios - Solomons

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Lipdioslsolamentoaraos Nervos

Um fio eltricodesprotegido, onduzindoeletricidade,r provocarum curto-circuitose ocarem um outro con-dutor. Esta arazo,obviamente,por que fios so solados.Os axniosdosgrandesneurnios,condutores 1-tricos do sistemanervoso, ambmso solados.Assim como nos fios eltricos, evestidosde uma camadadeplstico solador,um compostochamadode bainhade mielina solaos axniosde viriasclulasnervosas e seuambienteextracelular.A bainhade mielina formdapelamembranade clulasespecializadas,hamadas 1u-lasdeSchwann,quecrescemem volta do axnioe o envolvem vriasvezes.Na estruturadestamembranaestoasmolculaschamadasipdios.Um componente rincipal damielina a esfingomielina.Um modelomolecularda esfingomielina mostradoacima,e suaestrufura dadana Seo23.68. O envolvimentodo axnio pelamembranada clula de Schwann omececamadasobrecamadade solamentopelaesfngomielinae molcllasde ipdio relacionadas. sta a chaveparaapropriedadede solamentoda bainhademielina.Diferentede foseltricos,quenecessitam e solamentodepontaaponta,ascamadas e ipdio da bainhademielina nosoumisoladorcontnuo parao axnio. Intervalosperidicosna bainhade mielina criam nodos(chamados odosdeRanvier)entreos quaisos sinaiseltricosdos mpulsosnervosossaltamao ongo do axnio.A propagao osimpulsosnen/osos,destamaneira,ocorrea uma velocidadede at 100ms t, mito maisrrpido o queapropa-gaonas ibras nervosas em mielina, onde esteefeito d saltosno possvel.A propago o impulso nosnervossemmielina cerade 10 vezesmais lenta do que nos ner-vos om mielina. Os saltosde um impulsoneffoso entreos nodossomostradosesquematicamenteo seguintediagrama:Bainha a mielina(composta e molculas e lipdios).

{ Nu*. ; .: :.i -,ii; .Axniol " ' " ' * t

NododeRanvier.a l .?

II Nu*:i., . ,4".i.. ,.r.

I Nu*Como seriade seesperar,amielinizaodas ibrasnervosas crucial paraa funoneurolgicaapropriada.Aesclerosemltipla, por exemplo, uma doenaauto-imune quecausaa desmielinizaodaicluior.r"ruorus,normalmentecom conseqncias eurolgicasmuito srias.Outrascondies,chamadas edoenade arma-zenamentode esfingolipdio, causamo acmulode vrios esfingolipdios,com vriasconseqncias.Exem-plos dasdoenasde armazenamento e esfngolipdiosso as doenasde Tay-Sachse de Krabbe. Ambas sofatais para crianasmenoresde 3 anos. Neste captulo, iremos verificar que os lipdios existemem grandevariedadede classes os esfingolipdiosmencionadosaqui soapenaso- "*empo. VeremostambJm queos papisbiolgicos dos ipdios so atmais variadose to fascinantesquantosuasestruturas.

23.r23.22 123.4IntroduoAcidos Graxos e TriacilglicerisTerpenos e TerpenidesEsterides

23.5 Prostaglandinas23.6 Fosfolipdios e Membranas Celulares23.7 Ceras


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Lipdios 36723. lNrRoDUo

Os ipdios socompostos e origembiolgica quedissolvemem solventes polares,ais comoo clorofrmio e o ter dietlico. O nome lipdio vem da palavra grega, ipos, que significa gor-dura. Diferente dos carboidratose dasprotenas,que so definidos em termosde suasestrutu-ras, os lipdios so definidos pela operao sica que usamospara isol-los. Portanto, no surpreendente ue os lipdios incluam uma variedadede tipos estruturais. Os exemplosso osseguintes:

ollcH2-o-c-Rt?H-O-C-R' CH,,\t l\z^on:cH(cH3)'cH2oH

cH2-o-c-R'Uma gordura ou um leo Mentol(um triacilglicerol) (um terpenide)

ollcH,-o-c-Rlot t lCH-O-C-R'CH,

ol l .-o-P -ocH2cHrN(cH3)3Io-Uma lecitina(um fosfatdio)

Vitamina A(um terpenide)

Colesterol(um esteride)

23.2Acroos Gnnxos ETRTActLGLtcERrsApenasumapequenaparcelada frao do lipdio total obtidapelaextraocom um solventeapo-lar consiste de cidos carboxlicos de cadeia onga. A maioria dos cidos carboxlicos, de origembiolgica, encontradacomo steresde glicerol, isto , como triacilgliceris (Fig. 23.t;.*

otlcHzoc-RotlcH2oHICHOHIcH2oH

\d )

CHOC-R'Il9t t lcH2oc-R"()Fig. 23. (a)Glicerol.()Um triacilglicerol. OsgruposR, R' e R" sonormalmentegruposdealquilade cadeiaonga.Os R, R' eR" tambmpodemconter uma ou mais igaes uplascarbono-cabono.Em um triacilglicerol osR, R' e R" podemser odosdiferentes.*A literatura mais mtiga se referia aos triacilgliceris como triglicedios ou simplesmente como glicerdios. Na nomenclatura da IUPAC, porseemsteesde glicerol, eles devem ser chamadosde trialcanoato s deglicerila, trialcenoatos de glicerila, e assimpor dimte.


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Os triacilgliceris so leos das plantas e gordurasde origem animal. Incluem substnciascomuns como o leo de amendoim, leo de soja, leo de milho, leo de girassol, manteiga.toucinhoe o sebo.Os triacilgliceris, que so quidos temperaturaambiente,sogeralmentechamadosde leos; aquelesque so slidos,so chamadosde gorduras. Os triacilglice ris po-dem ser triacilgliceris simples, nos quais todosos trs grupos de acila soos meimos. Mau.comum, entretanto,o triacilglicerol um triacilglicerol misto, no qual os gruposde acila scdiferentes.A hidrlise de uma gorduraou leo produz uma mistura de cidosgraxos;ot lRCOHotlH2-O-C-RotlCH-O-C-R'

cH2-o-c-R"Uma gordura ou um leo

Acidos Carboxlicos SaturadoscHl(cH2)12c02H

cido mirstico(cido tetradecanico)cHj(cH2)r4C02Hcido palmtico(cido hexadecanico)

cH3(cH2)r6corHcido esterico(cido octadecanico)cidos Carboxlicos InsaturadoscH3(cI{r)s\ CH.),CO.H

C:CHAcido palmitolico(cido cis-9-hexadecenico)

otl+ R'COHoilcH2-oH R"COHGlicerol cidosgraxos

-5

54

OJ

70

JL

cH3(cH2)?\ /(.cH)lco2EC:CAcido olico(cido cis-9-octadecenico)cH3(cHJ4

HH Hcido inolico(cido c s, s -9,12-octadecadienico).zcHr\ ,zcHr\ /(cEz)$o2H":t.. zc:ct .rc:ctHHHHHH cido inolnico(cidoc s, s, s 9 l2 rl 5 octadecatrienico)

-C:C .zCHr\ /,(CH)iCo2HC:C

CH"CH"

Tabela 23. | cidos Graxos Comuns

h

- 11


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imos como os cidosgraxos so biossintetizadosem unidades de doiscarbonos no TpicoEspecialD.

Um triacilglicerol saturado

Lipdios 369A maioria dos cidos graxosnaturaispossui cadeias no-ramificadas e, como so sintetizadosapartir de unidadesde dois cabonos,possui um nmero par de tomos de carbono. A Tabela23.1lista alguns dos cidosgraxos mais comunse a Tabela 23.2 fomece a composiodo cido graxo dealgumasgordurase leos comuns.Observeque,nos cidos graxos insaturados na Tabela 23.1, zsligaes duplas so todas em cis. Muitos cidosgraxosnaturais contmduas ou trs igaes du-plas.As gordurasou leosque provm destecido sochamadosde leos ou gorduras poliinsatu-rados. A primeira ligaodupla de um cido graxo insaturadoocorregeralmenteentreC9 e C10; asdemais igaesduplas endema comearno CI2 e C15 (como no cido inolico e o cido inolni-co). As ligaesduplas,portanto, no so conjugadas.E raro ocorrer ligaesffiplas nos cidosgrxos.As cadeiasde carbonode cidos graxos saturados podem adotar vriasconformaesque ten-dem a ser totalmente estendidas,pois isto minimiza as repulses estricasentre gruposmetilenosvizinhos. cidos graxos saturadosorganizam-secom facilidade em cristais e como as atraesdevan der Waals so ortes, elespossuempontosde fusorelativamenteelevados.Os pontosde fusoaumentamcom o aumentodo pesomolecular.A configuraocis da igao duplade um cidograxoinsaturado mpe uma curva rgida cadeia de arbonoque interfere com a organizaocristalina,causando reduoda atraode van derWaals, entreasmolculas.Conseqentemente,cidosgraxosinsaturadospossuempontosde fuso mais baixos.O que acabamosde dizer sobre os cidos graxos tambm se aplica aos triacilgliceris. Ostriacilgliceris formadosprincipalmente de cidosgraxossaturados ossuempontosde fuso eleva-dos e so slidos temperaturaambiente.So o quechamamosdegorduras.Os triacilgliceris, comumagrandeproporode cidosgraxos nsaturadosepoliinsaturados,possuempontosde fuso maisbaixos. Soos leos. AFig.23.2 mostracomo a introduode uma ligao dupla em cis afetaa for-ma de um triacilglicerol e como a hidrogenao calalIicapode ser usadapara converterumtriacilglicerol insaturadoem um saturado.23.2AHidrogenaodosTriacilgliceris

Gordurasslidas de cozinha comercializadassopreparadas ela hidrogenaoparcial de leosvegetais.O resultado a conhecida'ogordura arcialmentehidrogenada",presenteem diversospro-dutos alimentcios. A hidrogenaocompleta do leo evitada,pois um triacilglicerol totalmentesaturado muito duro e quebradio.De modo geral, o leo vegetal hidrogenadoatqueseobtenhauma consistnciaatraentesemi-slida.Uma vantagemcomercial da hidrogenaoparcial a maior

Tabela 23.2 Composio do cido Obtido pela Hidrlise dos teos e Gorduras ComunsuComposio Mdia dos cidos Graxos (Vo mol\Saturado Insaturado

Gorduraou leo,c4AcidoBut-rico

,C6 , CEAcido AcidoCapri- Capr-co lico.Cro ,Cr" ,Crn ,CruAcido Acido Acido AcidoCpri- Lu- Mirs- Palm-co rico tico tico

,Cr, ,CruAcido AcidoEste- Palmito-rico licoCr, .Cr, ,C$Acido Acidocido Lino- Linol-Olico lico nico

Gorduras AnimaisManteigaBanhade porcoToucinho/Sebodeboileos YegetaisOlivaAmendoimMilhoSementede algodoSojaLinhaaCocoleo MarinhoFgado de bacalhau

2-5 8-15 25-29l-2 25-302-5 24-340-1 5-15'7-12r-2 7-1rr-2 t8-25t -2 6-104_740-50 15-20 9-r25-7 8-10

18-33 2- 448-60 6-1235-45 l-3L- 3-1-2-4 9-t212-t815-30

t-42-6J- +t -2)- 4aa0-1

4-64-6 0-10-l

7- 9-7-1

t-2 -J

0-1

67-84 8-1230-60 20-3825-35 50-60l7-38 45-5520-30 50-58 5-1014-30 t4-25 45-606-9 0-118-22 27-33 2',1-32

,Dados adotadosde Holum, J.R. Organic and Biological Chewistry; Wiley, New York, 1978;p.220, e do Biology Data Book; Altman, P.L.; Ditmer, D.S., Eds.,Federation of American Society or Experimental Biology; Washington, DC, 1964.


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370 Lipdios

H, -

t lHr -O ol l11-6tlHr -O

UmagordurasaturadaFig. 23.2 Dois triacilgliceris tpicos,um insaturado e um saturado.A ligaodupla em cis dotriacilglicerol insaturado interfere com a organizaocristalina e faz com quea gordura insaturadatenhapontode fusomaisbaixo.A hidrogenao a tigaoduplafaz comqueum triacilglicerolinsaturado se orne saturado.

durabilidadeda gordura.leospoliinsaturados endem a reagir pela auto-oxidao Seo10.1 C r.fazendocom que se tornem ranosos.Um problema com a hidrogenaoparcial, contudo, que ccatalisador someriza parte das igaes duplas no-reagidasdo arranjo natural em cis em arranjcno-naturalem trans;e h viriasevidnciasquemostram que gordurasem "trans" so associadas oaumentode risco de doencacardiovascular.23.28 FunesBiolgicasdos Triacilgliceris

A funo principal dos triacilgliceris nos animais como uma reservade energia.Quando ostriacilgliceris soconvertidosem dixido de carbonoe gua,por reaesbioqumicas(i.e., quandoos triacilgliceris so metabolizados),eles fornecem mais que o dobro de quilocaloriaspor gramaqueos carboidratosou asprotenas. sto devido,principalmente, altaproporo de ligaescar-bono-hidrognio por molcula.Nos animais, clulas especializadas, hamadasde adipcitos (clulasde gordura), sintetizamearmazenamos triacilgliceris. O tecidoquecontmestasclulas,o tecido adiposo, mais abundantena cavidadeabdominale nas camadassubcutneas.Os homenspossuemum teor de gordurade cer-cade2l%o, as mulheres,cerca de 267o. Este eor degordura suficienteparagarantirnossasobrevi-vncia por 2-3 meses,em caso de falta de alimentos. Ao contrrio, o glicognio, nossa eservadecarboidratos,supre a energianecessiria araapenasum dia.Todos os trialcilgliceris saturadosdo corpo e algunsdos nsaturadospodem ser sintetizadosdecarboidratose dasprotenas. Certos cidosgraxos poliinsaturados,contudo, soessenciais asdie-tasdos animais superiores.A quantidadede gordurana dieta, especialmente proporode gordurasaturada, em sido umapreocupaonafueadasade,pormuitosanos. bastanteevidnciadequeagordurasaturadaemexcessona dieta um fator no desenvolvimentode doenado coraoe do cncer.

CIIC oI r' NiV


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Lipdios 37 1

A olestra um substituto de gorduracomercial "zero caloria", com a aparnciae textura dasgordurasnaturais. um compostosintticocuja estruturaenvolve uma nova combinaodecomponentes aturais.O fundamentoda olestra derivadoda sacarose, acar efinado co-mum. Seisa oito gruposhidroxila no esqueleto a sacarose ossuemcidoscarboxlicosde ca-deia onga(cidosgraxos)conectados elespela igaodo ster.Estescidosgraxospossuemcadeiade C, a C,r. Na sntesendustrial da olestra,estescidosgaxosderivam do caroodoalgodo u do leode soja.

OlestraSeisa oito dosgruposR sosteres cidosgraxos,sendoos demaisgruposhidroxila.

A presena e steres e cidograxo na olestraconferea ela o gosto e propriedades ulin-rias de uma gorduracomum.Entretanto,a olestrano digestvelcomo uma gordura pica. Omotivo porque o volume estricoda olestra faz om que seja naceitvels enzimasquecatalisama hidrlise dasgordurascomuns.A olestrapassapelo sistemadigestivo ntata, noadicionando,destamaneira,nenhumacaloria dieta.Por esteprocesso, ntretanto, olestraseassocia caffegaconsigoalgumasvitaminas solveisem lipdios, sto , asvitaminasA, D, Ee K. Alimentos preparados om olestrasosuplementados om estas itaminas,para compen-sar qualquerperda que possa esultar de sua extraopela olestra.Estudosdirigidos desdeaaprovaoda olestra demonstraramqueno h queixassobreproblemasdigestivosmaioresentreos que consomemsalgadinhos ara anchescom o Olean (o nome da marca daolestra)do quequando consomem as batatinhas ritas com gordura.Muitos outros substituntesde gordura m merecidoateno. Entre elesestoos steresde poligliceris que, supostamente, evido ao seu volume estrico, ambm seriamno-digestveis,como a olestrapolister. Uma outra abordagems gordurasde baixa caloria, em uso comercial, envolve a substituiode alguns cidos carboxlicosde cadeia onga naespinhadorsal do glicerol por cidos carboxlicosde cadeiasmdias ou curtas (C, a Co).Es-tes compostos ornecem menos calorias,pois cadagrupo CH, que est ausentedo ster deglicerol (comparadocom os cidos graxos de cadeia onga) rcduz a quantidadede energia(calorias) iberadaquandoaquelecomposto metabolizado.O teor calrico de um certo sterde glicerol podeserpreparad, obmedida,para ornecero nmero de caloriasdesejado. jus-tando-sesimplesmentea proporodos cidoscarboxlicos de cadeia onga em cadeiamdiae curta. Outros substitutosde gordura de baixa caloria so os compostosde basede carboi-dratoe de protena.Estesmateriaisatuampela geraode uma respostagustativasimilar dagordura, maspor vrias razesproduzem menos calorias.

21.2C Saponificao dos TrialcilglicerisA hidrlisealcalina i.e.,saponificao)dos triacilglicerisproduz o glicerol e uma misturadesaisde cidoscarboxlicos e cadeia onga:


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372 Lipdioso

cH2ocRt?HOCR,+t?HrocR"

Na*{t ",/''

Micelainterior

3NaoH*: :

oRCO- Na+o

+ R'CO- Na+oltR"CO- Na +Carboxilatos de sdio"sabo"

cH2oHGlicerol

Estessaisde cidoscarboxflicosde cadeia onga sosabese esta eaode saponificao :maneirapela qual a maioria dos sabes fabricada. Gordurase leos so ervidos em hidrxido d:sdio aquoso at a sua completahidrlise. Adicionando cloreto de sdio mistura, faz com que -sabo eprecipite. Depoisde o sabo er sido separado, glicerol podeser soladoda faseaquos:pela destilao.)Sabes rus sonormalmentepurificadospor diversas eprecipitaes. ode-s.adicionarperfumecasose desejeproduziro sabonete e banho.Areia, carbonato e sdio e outracargaspodemser adicionadospara abricar o sabopara impezada casae arpodeser ntroduzido n,sabo undido, se o fabricantequer comercializao saboque flutua.Os saisde sdiode cidoscarboxlicosde cadeia onga(sabes) oquase ompletamentemiscre:,em gua.Entretanto, o sedissolvem omo seriade seesperar,sto, como ons ndividuais.Exce-to em soluesmuito diludas,os sabes xistemcomo micelas (Fig. 23.3).Micelas de sabosi ,normalmente aglomeradosesfricosde ons carboxiladosdispersosna fase aquosa.Os nion.carboxilados ounidosaosseusgruposcarboxilados egativos e, portanto, olares)na superfcrtdos aglomerados om suas adeias e hidrocarboneto polarno interior.Os onsde sdio icam es-palhados a fase aquosa omo ons solvatadosndividuais.A formaode micela explicao fato de o sabo edissolver m gua. Cadeias lqulicas polar:.(e,portanto,hidrofbicas) do sabocontinuam em ambienteapolar - no interior da micela.Os gn--pos carboxiladospolares(e, portanto,hidroflicos) soexpostosa um ambientepolar - aquele .faseaquosa.Como as superfcies asmicelassocarregadasegativamente,smicelas ndividua..serepelementre si e continuam dispersasna faseaquosa.Sabesservemcomo "removedoresde sujeira" de forma semelhante.A maioria daspartculas rsujeira porexemplo,sobreapele) cercada or umacamada e leoou gordura.Molculasde -gu=no conseguem ozinhas ispersar stes lbulosgordurosos oisnoconseguem enetrar acam;,da oleosae separaraspartculas ndividuais uma da outraou da superfcie qual segrudaram.Solu-

Na*Na*

\\ -r; Na*,'. "t ' l i -5- **r;'

{}\$g .s .d f"-" _v

In *.

-r.$"" ftt"tt'aefe l"t*.i )urrry";,,lol***:{

\r.1-&*^ "r1^ ,a; -

Na tFase aquosa

Na+

Na +

Na *rFig.23.3polar. Uma parte de uma micela de sabo, mostrando suas nterfaces com o meio de disperso


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Lipdios 373

Na " Na*Na* Na * Na*Na*

Na + Na t* **r,J' ; f I "*'"* 'l'l. ;- , *". *-' iNa* ,"'"kfort-u, Na* * r/.** Na* Na+

Fig.23.4 Sabodispersando spartculasde sujeirarevestidas e leo.

esde sabo,entretanto,so capazes e separaras partculas ndividuais, pois suascadeiasde hi-drocarbonetosonseguemdissolver"a camadagordurosa Fig. n.q. Quando sto acontece, adapartcula ndividual desenvolveuma camadaexteriorde nionscarboxiladose apresenta faseaquosacom um exterior muito mais compatvel - uma superfciepolar. Os glbulos individuais agora e-pelemum ao outro e assimse dispersam a faseaquosa.Logo depois,saempelo ralo.Os detergentesintticosFig.23.5) uncionamda mesma orma como sabes; lespossuemon-gascadeias e alcanosapolares, om grupospolaresem uma extremidade.Osgrupospolaresdamaioriados detergentesintticos osulfonatos e sdioou sulfatosde sdio. H algum empo,usava-se,extensivamente, etergentes intticoscom gruposalquila altamente amificados. Estesdetergentesno erambiodegradveis seuuso oi descartado.)Detergentes intticosoferecemuma vantagemsobreos sabes; les uncionambem em gua"dura", isto , guacontendo ons Ca2*,Fe2*,Fe3*e Mgtn. O alcanossulfonatoe clcio, erro emagnsioe hidrogeniossulfonatoe alquila sobastante olveisem gua,portantoos detergentessintticos ermanecem m soluo.Os sabes, o contrrio, ormam precipitaes uandousadoscom guadura; o anelde sujeiradeixadona banheira.

cH3(cH2)locHrsoroNa*Alcanossulfonatosde sdio

cH3(cH2)locHroSoroNa*Alquilsulfatos de sdio

CH'cH3cH2(cH,,,.J"@So,o NaAlquilbenzenossulfonatose sdioFig. 23.5 Detergentesintticospicos.

23.2D Reaesdo Grupo Carboxila dos cidos Graxoscidosgraxos, omopoderamos sperar, ofremas eaespicasdos cidoscarboxlicosvejaCap.18). Reagem om o LiAlHo para ormarlcoois;com lcooise cidomineralpara ormar ste-res; e com o cloreto ionila para ormarcloretosde acila:


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374

As reaes presentadasnasSees 3.2D,23.28e23.2F.nocontextodoscidosgraxos,soasmesmas ueestudamos oscaptulosanteriores obrecidoscaboxlicos osalcenos.

Lipdios/o\o/RCHrqOHcido graxo

,RCH2CH2OHAlcool de cadeia longao/RCHrqocH3

ster metlico o/RCHrq\CICloreto de acila de cadeia longa23.28Reaes a Cadeiade Alquila dos cidos Graxos Saturados

cidos graxos,como outros cidos carboxlicos, sofrem cr-halogenao specfca,quandosotratados com bromo ou cloro na presenado fsforo. Esta a coecida reao de Hell-Volhard-Zelinski (Seo18.9). otlRCHCOH+ HXIxAcido graxo23.2FReaes a CadeiaAlquenlicados cidos Graxos Insaturados

As ligaes duplas das cadeiasde carbonodos cidosgraxossofrem reaocaracterstica e adi-ode alceno(veja Caps. 7 e 8).

CH3(CH2),CH CH(CHr),COrH

HHt tcH3(cHr),cH- cH(cHt.corHCH3(CHJ,CHBTCHBT(CHr),COrHcH3(cHr),cH cH(cH2).c02HtlOH OHCH3(CH2),CHCHBT(CHr).COrHIH

TCH3(CH2),CHBTCH(CHr),COrHI

HProblema 23. | > (a) Quantosestereoismeros opossveisparao cido 9,lO-dibromoexadecanico?b) A adiode bromo ao cido palmitolico produz, principalmente,um conjunto de enantimeros,cido(r)-treo-9,10-dibromoexadecanico. A adiodo bromo uma adioanti ligaodupla (i.e.,aparentementeela ocorre atravs de um intermedirrio de on bromnio). Levando em consideraoa estereoqumica is da ligao dupla do cido palmitelico e a estereoqumicada adiodebromo, escrevaestruturas ridimensionaispira os rcidos+)-treo-9,l0-dibromoexadecanicos.

23.3TenPENosETERPENoTDESCompostosorgnicos dos vegetaisso soladosdesdea Antigidade. Aquecendosuavemente udestilando a vapor certos materiais vegetais,podem-seobter misturasde compostosodorferos,co-nhecidos como leos essenciais. Estes compostos iveram vrios usos, especialmente a medicinaantiga e na fabricaode perfumes.

oncr,JoH8-r#

Piridina


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Lipdios 375Com o desenvolvimentoda cincia da qumica orgnica,os qumicos separiramos vrios com-ponentesdestasmisturase determinaramsuas rmulas moleculaese, mais tarde,suas rmulas es-truturais.At hoje estesprodutos naturaisoferecemum desafio aosqumicos interessados a deter-minaoda estruturae na sntese.A pesquisanesta rea ambmnos deu informaes mportantessobreos modos como asprpriasplantas sintetizamestescompostos.Os hidrocarbonetos onhecidos,de modo geral, por terpenos e os compostoscontendooxignio,chamadosde terpenides, so os constituintesmais mportantesdos leos essenciais. maioria dosterpenos ossuiesqueletos e 10, 15, 20 ou 30 tomosde carbonoe classificada a seguintemaneira:-\ biossntesedo terpeno foidescrita no Tpico EspecialD. Nmero detomo de Carbono Classe

MonoterpenosSesquiterpenosDiterpenosTriterpenosPode-seobservaros terpenoscomo sendo construdosa partir de duasou mais unidadesde Ct,conhecidascomo unidadesde isoprenos.O isopreno o 2-metil-1,3-butadieno.O isopreno e a uni-

dade de isoprenopodem serrepresentados e virias ormas:

10152030

", H:C-CH:CHz ouH, H

CC-C-C-C

Uma unidade de isopreno

" ,,,,C=:. aCHr*CH, -C C-+-- | l lcQ H ..cr HrcC,,. \H,C CH,

./Hou

CHllCH,a-Farneseno(da cascadas mas)

:=

Isopreno

ouYSabemosagoraqueos vegetaisno sintetizamos terpenosaparti dos soprenos vejaTpico Es-pecial D). Contudo, o reconhecimentoda unidade do isoprenocomo um componenteda estruturadosterpenos oi de grandeajudana elucidaode suasestruturas. Veremoscomo, seexaminarmosas seguintesestruturas:

CH,tl,. C..-i,^,-H a - lL__ u -- l lcQ cH, -H IIi l \-'.-

'/H.C CH,Mirceno(isoladodo leodo louro)


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376 LipdiosUsando inhastracejadas arasepararasunidadesde soprenos,podemosver queo monoterpen,(mirceno)possuiduasunidadesde soprenos;o sesquiterpenoo-farneseno)possui rs. Em amb'r.os compostosas unidadesde isoprenosso igadasda cabeaao p.

C C-CC(cabea) c---c(p) (cabea)

-CC(p)

B-Pineno(doleoda terebintina)r',T- |\2\onMentol(da hortel-pimenta)

CC

Muitos terpenos ambmpossuemunidadesde isopreno igadasem anis,e outros (terpenide:contm oxignio.I

\, I>"Limoneno(do leo do limo ou da laranja)Geranio(das rosas e outras flores)

Probfema 23.2> (a)Mostre asunidades e soprenoem cadaum dos seguinteserpenos. b) Classifique adaumcomo um monoterpeno,sesquiterpeno, iterpenoe assimpor diante.r CH,^-a^\ ^'--l-^\l l l l l r l\\.,\ ff il

Zingibereno B-Selineno(do leo de gengibre) (do leodo aipo)

Cariofileno(do leo do cravo-da-ndia) Esqualeno(do leo de flrgadodo tubaro)Problema 23.3 > Queprodutosvocesperaria bter se cadaum dos seguinteserpenos ossesujeitado ozonlisee tratamento subseqente om zinco e cido actio?(a) Mirceno(b) Limoneno

(c) c-Farneseno(d) Geraniol(e) Esqualeno


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Lipdios 377Probfema 23.4 > D as rmulas estruturaispaa os produtosquevoc esperariadas seguintes eaes:(a) B-Pineno * KMnO* quente----+ (c) Cariofileno + HCI ---+(b) Zingibereno+ Hr 5 (d) B-Selineno* 2 THF:BH3?) Hp, oH:)Problema 23.5 > Quetestequmico simplesvoc poderiausa paradistinguir entreo geraniol e o mentol?Os carotenosso etraterpenos.Podem serconsiderados omo dois diterpenos igadosp com p.

B-Caroteno

3CH, y-Caroteno

Oscarotenosestopresentesem quase odasasplantas verdes. Nos animais, todos ostrs caotenosservemcomo precursores a vitamina A, pois todos elespodemserconvertidosem vitamina A pelasenzimasno fgado.cH2oH

Vitamina ANesta converso,umamolcula deB-carotenoproduz duasde vitamina A: o d eo 7-caroteno omecemapenasuma molcula. A vitamina A importante no apenasna viso, mas tambm de viriasoutrasfrmas. Por exemplo, animais novos, cujas dietasso deficientes em vitamina A, deixarode crescer.23.3A Borracha Natural

Borrachanaturalpodeserconsiderada omoum polmero de adio em 1,4 do isopreno.De fato,a pirlise degradaa borrachanatural a isopreno.A pirlise (do grego:pyros, um fogo * lysls), oaquecimentodealgona ausnciado ar at suadecomposio.As unidadesde isoprenoda borrachantotul so odas igadasem fomato de cabeaao p, e todas as igaes duplassocis.H,C. .H cis H"C.r- \ ,/ l rJ ' \ - -, /C:C CH. CH' ^- '. / \ , / ' \ / - \ - . / - - - \etc.-CHr' 'CH, ,rC:Ca. CH ,cis HrC- 'H cis

Borrachanatural(cs-1 '-poliisopreno)

HCHr-etc.

H3a-Caroteno

H , H,\CH,


13/31L.

378 LipdiosOs catalisadores iegler-Natta (veja Tpico EspecialA) viabilizam apolimerizaodo isopre-fornecendoum produtintico idntico borrachaobtida de fontesnaturais.A borrachanturalpura maciaepegajosa.Parasertil, a borrachanatural em que servulcani:";-'.Na vulcanizao,a orrachanatuiai aquecidacom enxofre. Ocorre uma reaoque pr'l:-interligaesentreascadeias ls-polisoprens. ssooma a borrahamuito mais dura.O enxofre r -: ,

t-to iut ligaesduplascomo nos tomosde hidrognio allico'

- CH2 C CH-CH /lCH2- CH-CH - CH2-CH.I

Srie5B deesterides(as unesdosanisA,B socis).

CH.IS

ISSISl r- CH. C CH-CH/lCH'- CH CH - CH2-' t l cH, cH tBorrachavulcanizada

23.4EsrenoloesAs fraesde lipdios obtidasdos vegetaise dos animaiscontm um outro grupo importanlc ::compostosconhecios omoesterides. osesterides o reguladoresbiolgicos" importantes.c"quasesempre,apresenmmortes efeitosfisiolgicos quandoso administradosa organismosvi'u 'nii" "rt"r "o-postos importantesestoos hormnios sexuaismasculinose femininos, oshormu':'os adrenocorticis,asvitminasD, os cidosbiliares e certosvenenoscardacos.23.4AEstrutura e Nomenclatura sistemtica dos Esterides

Os esteridessoderivadosdo seguintesistemade anisperidrociclopentanofenantreno'

Os tomosde carbonodestesistemade anissonumerados omo mostrado. Os quatro aniss" -designadosom etras. - t - ^^: . ._^:^^ ^ ^Na maioria dosesteridesas unesdosanisBrC e CrD so rans. Contudo,as unesde aneA,B tanto podem ser cis como trans e estapossibilidade eva os dois gruposgerais de esterides'terem as "tttototut tridimensionaismostradasnaFig' 23'6'

Srie 5a de esterides(todas as unes do anel so trans).

Fig. 23. Os sistemas de anis bsicosdas sries Scre5B dos esterides.

R19


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Os gruposmetila que esto igados spontas da conjunodo anel (i.e., aquelasnumeradas18 e19), sciamados giupos meti angulares e servemcomo importantespontosde refernciaparaas designaesestefeoqumicas.Os g*pos metila angularessalientam-seacima do plano geral dosistema-deanisquandescritono modo mostradona Fig. 23.6.Por conveno,outros gruposqueficam do mesmo do geral damolcula,como os grupos metila angulares i.e', do ladode cima), soerignudossubstituinles B (estesso epresentados om uma cunhacheia)'Os gruposque icam napart debaixo (i.e., so rals em relaoaosgrupos metilaangulares),sodesignados ubstituintes ("rt", sorepresentados om a cunhatracejada).Quandoas designaesa e B soaplicadasaotomode hidrogniona posio 5, o sistemade anisno qual a uno do anelArB trans, orna-sea srie5a; o sistemade nelno qual a uno de anelA,B cis torna-sea srie5B'

Lipdios 379

Probfema 3.6> Desenheos dois sistemasde anel bsicosdadosna Fig.23.6 para as sries5a e 5B, mostrandotodosos tomosde hidrognio dos aniscicloexanos.Marque cadatomo de hidrognio eidentifique-o, se axial ou equatorial.Na nomenclaturasistemtica alatnrezado grupo R, na posio 17,determina(principalmente)'o nomebsicode um esteridendividual. Estesnomessoderivadosdosnomesde hidrocarboneto

de esteride, adona Tabela23.3'Os dois exemplosseguintes lustram o modo de utilizar essesnomesbsicos'H, H,l l cHt3cHCH3

H

5c-Pregnan-3-ona 5a-Colestano-1.en'3-onaIremos observarque muitos esteridesambmpossuemnomescomunse que os nomesdos hi-drocarbonetosde esteridesdadosna Tabela23.3 soderivadosdesses omescomuns'

Tabela 23.3 Nomes dos Hidrocarbonetos dosEsterides

-H l9-H (com-H tambmsubstituindoCH3)20 2r-cH2cH320 22 23 24-c[rcr2cH2cH3I

AndrostanoEstranoPregnanoColano

CH .2t -20 22 23 24 25 26--ttcH,ctt?cH2cHcH3 Colestanot.l lcH, cH,zt ' 27-


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380 Lipdios

Vimos como o colesterol biossintetizado em "AQumica de... Biossntese doColesterol" no Cap. 8.

Problema 23.7 > (a) Androsterona, m hormnio sexualmasculinosecundirio, ossuio nome sistemtico3a-hidroxi-Sa-androstan-17-ona. uma frmula tridimensionalparaa androsterona.b)Noretinodrel, um esteride sinttico que tem sido amplamente usado como anticoncepcionaloral,possuium nome sistemtico 7 o.-etinil-t7B-hidroxi-S(10)-estren-3-ona. uma frmulatridimensional para o noretinodrel.23.48 Colesterol

O colesterol,um dos esteridesmais disseminados, odeser soladopelaextraodequasequais-quer tecidosanimais. Os clculos biliares dos sereshumanosso uma fonte especialmente ica.O colesterol oi isoladopelaprimeiravezemTTIO. Nos anos1920,doisqumicosalemes, dolfWindaus (Universidadede Gcittingen)e Heinrich Wieland (Universidadede Munique), foram res-ponsveispor delinear a estruturado colesterol; eles receberamPrmiosNobel por seu rabalhoem192'7e 1928.*Parte da dificuldade em designar uma estrutura absoluta ao colesterol que este ontm oitoestereocentrosetradricos.Esta caractersticasignifica que 28ou256 formas estereoisomricas aestruturabsica sopossveis apenos uma das quais o colesterol.r ./cH'ntCu,.i,rC'TCH2CH2CHCH,

5-Colesteno-3B-oI(configuraoabsolutado colesterol)

Problema 23.8 > Desisnecom asterisco s oito estereocentroso colesterol.O colesterol disseminadoamplamenteno organismohumano,mas nemtodasas unesbiolgr-casdo colesterolsoconhecidas inda.Sabe-se ueo colesterolservecomoum intermediirionabios-sntese e todosos esterides o corpo.O colesterol,portanto, essencial araa vida. Entretanto,no necessrio ue nossadietacontenhacolesterol,pois nossocorpo consegue intetizar udo o quene-cessitamos.Quando ngerimos colesterol,nossoorganismosintetizamenosdo quesintetizaria, e nL-o tivssemos onsumido;mas o total de colesterol ica maior. Neste casoexistemuito maiscolesterolno nossoorganismodo que necessrio araa biossntese o esteride.Altos nveis de colesterolnosangre mplicam o desenvolvimentoda arterioscleroseendurecimento as artrias).Os ataques ar-dacosocorremquandoasplacascontendocolesterolbloqueiam as artriasdo corao.H muita pes-quisaem andamento a 6nea o metabolismodo colesterolna esperana e encontrarmodosde mini-mizar os nveis de colesterolatravsde dieta alimentar apropriadaou de medicamentos.

23.4C Hormnios SexuaisOs hormnios sexuaispodem ser classificadosem trs grupos principais: (l) hormnios sexuai:femininos, ou estrognios, (2) hormnios sexuaismasculinos,ou andrognios, e (3) hormniosdagravidez,ou progestinas.O primeiro hormnio sexuala ser solado foi um estrognio,a estrona. Trabalhando ndependen-temente,Adolf Butenandt(naAlemanha, na Universidadede Gttingen) e Edward Doisy (nosEsta-dos Unidos, na Universidadede St. Louis), isolaram a estronaapartir da urina de mulheresgrvidas.Elespublicaramsuasdescobertas m 1929 Mais tarde, Doisy conseguiu solar um estrogniomuitcrmaispotente,o estradiol. NestapesquisaDoisy tevequeextrair 4 toneladasde ovrios deporca para

*A estrutua originl do colesterol,proposta por Windus e Wielmd, no era coneta. Isto se omou evidente em 1932pelo resultadode estudcde difrao de raios X feitos pelo fsico britnico J.D. Bemal. No final de 1932, contudo,cientistas ngleses e o prprio Wieland, usando 'resultadosde Bemal. form caoazesde delinetr a estrutura coreta do colesteol.


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Lipdios 381obter apenas12mgde estradiol. Ficou claro queo estradiol o verdadeirohormnio sexual emini-no e a estrona uma forma metabolizada do estradiol, que excretada.

Estrona[3-hidroxi-1,3,5(1 )-estratrien-17-onalEstradiol[1,3,5(10)-estratrieno-3,l7B-dioll

O estradiol secretado elosoviriose promove o desenvolvimentodas caractersticasemininassecundi{rias ue apaecemno incio da puberdade.Os estrognios ambm estimulam o desenvolvi-mento das glndulas mamrias durante a gravidez e induzem o cio (calor) nos animais.Em 1931,Butenandte Kurt Tscherning solaram o primeiro androgrio,aandrosterona.Eles con-seguiramobter 15 mg destehormnio extraindo-ode, aproximadamente,15.000 da urina masculi-na. Logo depois(em 1935), ErnestLaqueur (na Holanda) isolou um outro hormnio sexualmascu-lino, atestosterona,apartit dos testculosdo touro. Logo se ornou claro que a testosterona o ver-dadeiro hormnio sexualmasculinoe quea androsterona uma forma metabolizadada testosterona,excretadana urina.

HO oAndrosterona(3a-hidroxi-5a-androstan- L7-ona) Testosterona(17B-hidroxi-4-androsten-3-ona)

A testosterona, ecretada elostestculos, o hormnio que promove o desenvolvimentodas ca-racterstiasmasculinassecundrias: crescimentode plos aciais e do corpo, o engrossamento avoz, o desenvolvimentomusculare a maturaodos rgos sexuaismasculinos.A testosterona o estradiol so,portanto,os compostosqumicos dosquaisderivam a "masculi-nidade" e a "feminilidade". especialmententeressanteexaminar suas rmulas estruturaise verquo poucoestesdois compostosdiferem. A testosterona ossuium grupo metila angularna unodo anel ArB, que falta no estradiol.O anelA do estradiol um anel benznioe, como resultado,oestradiol um fenol. O anel A da testosterona ontmum grupo cetonaa,B-insaturado.

Probfema 23.9> Os estrognios estronae estradiol)so separadosacilmente dos andrognios androsteronaetestosterona) om base em uma de suaspropriedadesqumicas. Qual apropriedadee como talseparao oderia ser alcanada?CH.Ic :o

Progesterona(4-pregneno-3,20-diona)


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382 LipdiosA progesterona a progestna mais mportante (hormnio da gravidez). Depois da ovula-o, o remanescente o folculo ovariano rompido (chamadode corpus luteum) comeaa se-creta pogesteona. Este hormnio prepara o endomtrio do tero para a implantao do vuc,fertilizado e a continuao da secreoda progesterona necessriapara que a gravidez s:complete. A progesterona secretada elaplacentadepoisquedecresce secreo elo corpu;luteum.)A progesteronaambmsuprime a ovulao e o agentequmico que, aparentemente,usti-fica o fato de as mulheresgrvidasno engravidaremde novo, enquantogrvidas. Foi estaob-servaoque levou buscapela progestinasintticaque poderia ser usadacomo antioncepci-onal oral. (Aprpriaprogesterona requergrandesdosespara sereficaz na supresso a ovula-o quando tomada oralmente,pois degradadano trato intestinal.) Vrios desses ompostostm sido desenvolvidose so atualmenteusadosamplamente. Alm do noretinodrel(veja Pro-blema 23.7),uma outra progestinasintticaamplamenteusada seu smero de ligao dupla.a noretindrona.

C-CH

Noretindrona(17a- etinil- 7B-hidroxi 4-estren-3- na)Os estrogniossintticos ambm oram desenvolvidose somuitas vezesusadoscomo anticon-cepcional oral ombinadocom asprogestinassintticas.Um estrogniosintticomuito potente ocomposto chamadoetinilestradiol ou novestrol.

(17c-etinil-1,3,5(10)-estratrieno-3,17B-diol)

21.4D Hormnios AdrenocorticaisPelo menos 28 hormnios diferentes m sido isolados do crtex adrenal parte dasglndulas

adrenaisque se ocaliza na partesuperiordos rins. Includos nestegrupo estoos dois seguinteses-terides:

iI

Cortisona(17a,21 diidroxi-4-pregneno-3,11,20-triona)

Cortisol(llB,l7a,2l-triidroxi-4-pregneno-3.20-diona)

l{

Etinilestradiol


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Lipdios 383A maioria dos esteridesadrenocorticaispossuiuma funo de oxignio naposio 11(um grupocetonana cortisona,por exemplo,e uma B-hidroxila no cortisol). O cortisol um hormnio principalsintetizado pelo crtex adrenal humano.Os esterides drenocorticaisesto,apaentemente, nvolvidosna regulaode um grandenme-ro de atividadesbiolgicas, ncluindo o metabolismode carboidratos,protenase lipdios; equilbrio

da guae do eletrlito; e as reaesaos enmenosalrgicose inflamatrios. O reconhecimento,em1949, do efeito antiinflamatrio da cortisona e suautilidade o tratamento da artrite reumatide, le-vou a extensapesquisanesta rea.Muitos esterides xigenadosnaposio11 sousadosatualmen-te no tratamento de uma variedade de desordens,variando desde a doena de Addison at a asma e asinflamaesde pele.

23.48Vitaminas DA demonstrao, m 1919, de que a luz solar ajudava a cura o raquitismo- doena nfantil ca-ractenzadapelo raco desenvolvimentosseo iniciou uma onga buscapor explicaesqumicas.Descobriu-seogo quea rradiaode certosalimentos aumentavasuaspropriedadesanti-raquticas;e, em 1930, apesquisa evou ao esterideque pode ser solado apartir da evedura, charradoergosterolDescobriu-sequea rradiao do ergosterol produzia um material altamente ativo. Em 1932, V/indaus(Seo23 48) e seuscolaboradoresa Alemanhademonstraramqueestasubstnciaaltamenteativaera a vitamina Dr. A reao fotoqumica que ocorre aquelana qual o anel dienide B do ergosterolse abreparaproduzir um tieno conjugado:

Luz UV temperatura mbiente

23.4FOutros EsteridesAs estruturas, ontes epropriedadesfisiolgicas de diversosoutros esterides mportantes so dadossrk\e.\ql34.

23.4GReaesdos EsteridesOs esteridessofrem todas as reaesque poderamosesperde molculas que contm liga-esduplas, gfupos hidroxila, grupos cetonae assim por diante. Enquanto a estereoqumicadasieaoeso "tia" muitas vzei bastantecomplexa, sempre muito influenciado pelo impedi-mento estricoapresentadona face B da molcula pelos grupos metila angulares'Muitos reagen-

tes reagemprefe^rencialmentea facea, reiativamente menos mpedida, especialmentequando areaoocolre em um grupo funcional muito prximo a um grupo metila angular e quando o rea-


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384 LipdiosTabela 23.4 OutrosEsteridesmportantes

HDigitoxigenina

H.C CH.CH.CO"H,\ , /

A digitoxigenina um aglicnio cardacoquepodeser soladopela hidrliseda digitalina,umadroga farmacuticaque foi usadano tratamentodasdoenas o corao esde1785.Nadigitalina, asmolculas de acarestounidasao grupo 3-OH do esteride,por ligaesacetlicas.Em pequenasdosesa digitalinafortaleceo msculo do corao;em dosesmaiores um poderosovenenocardaco.0aglicnio possui apenasum quarto da atividadeda digitalina.

O cido clico o cido mais abundanteobtidoda hidrlise da blis humanaou do boi. A blis produzidapelo fgado e armazenada avesculabiliar. Quandosecretada o intestinodelgado,a blis emulsifica os lipdios, agindocomoum sabo.Estaaoauxilia o processodigestivo.

O estigmasterol um esteridede origemvegetal muito comum e obtidoindustrialmenteo leode soia.

A diosgenina obtida de uma videira mexicana,cabezade negro, do gneroDioscorea.E tsadacomo matria-prima para uma sntese ndustrialda cortisonae doshormniossexuais.

H. CHC, I

IIII

III ,*cH,

cido clico

Estigmasterol

Diosgenina

k.


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Lipdios 385mostradosnas seguintesenteatacante volumoso. Exemplos que ilustram esta endnciasoreaes:

H^ P

HOB5a-Colestan-3B-ol(8s-9s%)Colesterol

5c, c-Epoxicolestan-3B-ol(produto nico)

(2) HrOr, OH-CH,I H.-N,.\l-\I lHl"o-w OH5a-Colestano-3B,6a-diol08Vo\

Quandoo anel epxido de 5c,6c-epoxicolestano-3B-ol(veja a seguinte eao) aberto,"o taquepelo on cloreto tem queocorer apartir da faceB, mas eleocorre naposio6, mais aberta. Observeque os substituintes5 e 6 no produto so diaxiais (Seo8.7).

ct- ---->5ar6a-Epoxicolestano-3B-ol

Probema 23.10 > Mostre como voc podena conyerte o colesterolem cadaum dos seguintescomDostos;(a) 5a,6F-Dibromocolestano-3-oI(b) Colestano-3B,5a,6B-triol(c) 5a-Colestano-3-ona(d) 6a-Deutrio-5a-colestano-3-o1(e) 6p-Bromocolestano-3B,5a-diol

A relativa aberturadosgruposequatoriais quandocomparadosaosgruposaxiais), tambm nfluen-cia o curso estereoqumicodas eaesdo esteride.Quandoo 5a-colestano-3B,7a-diol(veja a se-guinte reao) tratado com excessode cloroformiato de etila (CTHTOCOCI), penasa 3B-hidroxilaequatorial se orna esterificada.A 7o-hidroxila axial no fica afetadapela reao.o

I c,H.oct .*...rot----#

HSa-Colestano -38,7 rr'diol OH


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(produto nico)Ao contrrio, tratar o 5a-colestano-3B,7B-diol com excessode cloroformiato de etila esterificaam-bos os gruposhidroxila. Neste caso ambosos grupossoequatoriais.

5c- Colestano38,7B-diol

otlc2H{oco

23.5 PnoSTAGLANDTNASUma ireamuito ativa de pesquisaatual est relacionadacom um grupo de lipdios chamadod;prostaglandinas. As prostaglandinas o cidos carboxlicoscom Croquecontmum anel de cinc,membros, no mnimo uma ligao dupla e virios grupos funcionais contendo oxignio. Duas d.,prostaglandinasmais biologicamente ativas soasprostaglandinasE, e F,o.

Prostaglandina E2(PGEr)

H

Estes nomes para asprostaglandinas sodesignaesabreviadasusadaspelas pessoasdoramo; nomes sistemticosso raramente usadosparaas prostaglandinas.

Hor Hffico,H( tWCH3Ho= H iiProstaglandina 1*(PGF1")Prostaglandinaso tipo E possuem m grupocarbonilaemC9 e um grupohidroxilaem C 11 aque-",do tipo F possuemgruposhidroxila em ambasasposies.Prostaglandinas a srie2 possuemun-,:ligao dupla entreC5 e C6; na srie 1, esta igao uma ligao simples.Isoladapela primeira vez do fluido seminal, asprostaglandinasm sido encontradas, esdee:.-to, em quase odos os tecidos animais. As quantidadesvariam de tecido em tecido, mas so qua,:sempremuito pequenas.A maioria dasprostaglandinas, ontudo, possuiatividade fisiolgica mur:poderosa,e esta atividade cobre um amplo espectrode efeitos.As prostaglandinasso conhecid,,

dlt


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Em 1982. o Prmio Nobelem Fisiologia ou Medicinafoi dado a S. K. Bergstrme B.I. Samuelsson (doKarolinska Institute.Estocolmo, Sucia) e a J.\-ane (do WellcomeFoundation. Beckenham.tnglaterra) por seutraralho nasprostaglandinas.

Lipdios 387por afetaros batimentoscardacos,a pressosangnea, coagulaodo sangue,a concepo, erti-lidade e reaesalrgicas.A descobertade que asprostaglandinas odemprevenir a formaode cogulossangneosemgrandesignificado clnico, pois os ataques ardacose derrames esultam,muitas vezes,da formaode cogulosanornaisnos vasossangneos.Um entendimentode como asprostaglandinas fetamaformao dos cogulospode evar ao desenvolvimentode drogaspara prevenir os ataques ardacose os derrames.A biossntese asprostaglandinas a srie2 comeacom um cidopolienico com C2e, cido ara-quidnico. (A sntesedasprostaglandinasda srie 1 comeacom um cido graxo co uma ligaodupla a menos.) A primeira etapa equerduas molculas de oxignio e catalisadapor uma enzimachamadaciclooxigenase.

H'*f f is,s, ;r ;c| ( -cH. -*=:i::-p-)PGE' e outrasprostaglandinasQrrr""".WH: orHPGG2(um endo,perxidocclico)

O envolvimento dasprostaglandinasnas reaesalrgicas e inflamatrias tambm tem sido deinteresseespecial. Algumas prostaglandinas nduzem a inflamao;outras a aliviam. A droga an-tiinflamatria mais amplamenteusada asimplesaspirina(veja Seo21.8). A aspirina bloqueia asntesedas prostaglandinasdo cido araquidnico, aparentemente ela acetilao da enzimaciclooxigenase, ornando-a nativa (veja a reao anterior). Esta reaopode representara origemdaspropriedades ntiinflamatriasda aspirina. Uma outraprostaglandinaPGE,) um potenteagenteprovocadorde febre (pirognio) e a habilidade da aspirina de reduzir a febre tambmpodesurgir desua nibio da snteseda prostaglandina.23.6 Fosrolrporos E MEMBRANASELULARES

Uma outra grandeclassede ipdios adoschamados osfolipdios. A maioria dos fosfolipdios derivada, estruturalmente,de um derivado deglicerol conhecido comodcido osfatdico. Em umcido fosfatdico, dois gruposhidroxila de glicerol sounidospor ligaes ipo steraos cidosgra-xos e um grupo hidroxila terminal unido por uma ligao tipo ster ao cido osforico.

Um cido osfatdico(um fosfatode diacilglicerila)

23.A FosfatdiosNosfosfatdios, o grupo fosfatode um cido fosfatdico ligado atravsde uma outra igao ipofosfato-stera um dos seguintescompostoscontendo nitrognio.

otlcH2ocRt HOCR'I o0u.,,,oJ ciaoraxol , ^ ^ , , oparr i rdoH2-o- P-oH fa"iao osfricooH _l


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388 Liodios

Problema23.1 >

+HOCH2CH2N(CHr)HOColina

NH,tHOCH2CH2NH2 HOCH,-C " rCO,- lH2-Aminoetanol l-Serina

(etanolamina)Os fosfatdiosmais mportantessoas ecitinas, cefalinas,fosfatidilserinas eosplasmalognios(um derivado fosfatidflico). sua estruturasgeraisso mostradasna Tabela23.5.Os fosfatdiosseparecemcom saboe detergentes, ois somolculasquepossuem anto grupospolarescomo apolares Fig.23.7a). Assim como saboe detergentes, s fsftdios se"disso-lvem"em meios aquosos, ormando micelas. H prova de quenos sistemasbiolgicos as micelas prefen-das consistemde arranjos ridimensionaisde micelasbimoleculares "empiladas"(Fig. 2Z.ib), queso melhor descritascomo camada dupla lipdica.As parcelashidroflicas e hidrofbicas dos fosfatdios os tornam perfeitamenteadequadosparaumade suas unesbiolgicasmais mportantes:eles ormam apartede umaunidadeesiruturaiquecria uma interfaceentreos ambientesorgnicoe aquoso.Estaestrutura Fig. 23.S) encontradanasparedes elularese nas membranasonde os fosfatdiosestonormamentessociados om as proie-nase os glicolipdios Seo 3.68).

Sob condiesadequadas,odasas igaesdo ster(e ter) de um fosfatdio podem serhidrolisadas. Que compostosorgnicosvoc esperariaobterda hidrlise "o-pl"tu de (a) umalecitina, (b) uma cefalina, (c) um plasmalogniobaseadona colina? lObserve:Presteatenoespecialquantoao destinodo ter aB insaturadona parte (c).1

Tabela 23.5FosfatdiosCefalinaso

tlcH?ocRIot t lCHOCR'Ilol l l+cH2oPocH2cH2NH3Io-

LecitinasotlcH2ocRt?HOCR'

l l l+cH2oPocH2cH2N(CH3)3Ioo

(a partir da colina)R saturado eR' insaturadoFosfatidilserinas

otlcH2ocRotl

(a partir do 2-aminoetanol)

Plasmalognios

cH2oR R -CH:CH(CH2),CHj| ., (Esta ligao a de um| ter a.F-insaturado.)cHocR'tol l l+cH2oPocH2cHrNH.

o-(a partir do 2-aminoetanol) ou+OCHTCHTN(CII:): (a partir da colina)R' o de um cido graxo insaturado.

CHOCR'Ilol l l+cH2oPocH2cHNI{t lo- cor-(a partir da L-serina)R saturado e R' insaturado.

L-


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Lipidio. 38 923.B Derivados da EsingosinaUm outrogrupo mportantede ipdios derivadodasesfingosinas.Os derivados ochamados eesfngolipdios.Dois esfingolipdios, ma esfngomielina rm cerebrosdiopicossomostradosnaFis.23.9.

Grupo apolar

cH3cH2cH2 CH zCH2C{2CI2CI{2CH2CH2CHzCH21ld. CH 2C:'j.,CHzCHCH3CH2CH2CH zCH 2CH2CH 2CH,CH : CH CH 2CH zCH CH2CH 2CHzCH

i9.23.7 (a) Parcelaspolares: polares de um fosfatdio. ()- ma micela do fosfatdio ou,;mada dupla do lipdio.

Glicolipdio

Protena

OligassacardeoI Protena ntegral

(a )

Hlicehidrofbica

perfral Fosolipdio Colesterol

Fg. 23.8 Um diagrama esquemtico de uma membrana de plasma. As protenas integrais (vermelho-alaranjado), mostradas por razesde clareza em proporo muito maioi do que a encntrada nasmembranas biolgicas reais, e o colesterol (amarelo), so embutidas em uma camada dupla, compostade fosfolipdios (esferasazuis com dois rabinhos). Os componentes de carboidrato das glicoprotenas(cadeiasde contus amarelas) e os glicolipdios (cadeiasde contas verdes)s ocorrem na acexterna damembrana. [De Voet, D., Voet, J.G., pratt, C.W., Fundamentals of Biochemistry, Wiley; New york,1999; p.248.1 (Ver Encarte em cores.)


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390 LipdioscH3(cH2)r2\ cH3(cHrr2\ /HC/tlt...

CHOHCHNH"IcH2OII r iCHNHC(CHr)rrCEtIlol l l+cH2oPocH2cH2N(cH3)3o-Esfingomielina(um esfingolipdio)

cH3(cH2)r2. .H\ , /Ctl,zcr.

Esfingosina

De umcarboidrato,D-galactose

CerebrosdioFig. 23.9 Uma esingosina dois esingolipdios.

Atravs da hidrlise, as esfingomielinasproduzema esfingosina,a colina, o cido fosfrico e u:*cidograxo com C2a, hamadocido ignocrico. Em uma esfingomielina,esteltimo componenr:se une ao grupo -NHr da esfingosina. Os esfingolipdios no produzem o glicerol quando sihidrolisados.O cerebrosdiomostrado na Fig. 23 9, um exemplode um glicolipdio. Os glicolipdios possuem um grupo polar provenientede um carboidrato. Eles no produzemcido fosfrico nem corn.quandoso hidrolisados.Os esfingolipdios, unto com asprotenase ospolissacardeos,ormam a mielina, a camadapr: -tetoraque encobreas fibras nervosasou axnios. Os axniosdasclulas nervosascarregamos ir.-pulsoseltricosdos nervos. A mielina possui,em relaoaos axnios,uma funo semelhanre .isolamentode um cabo eltrico comum (veja a vinheta de aberturado captulo, "Isolamentop&raL-,Nervos").

23.7CennsA maioria dasceras de steresde cidosgraxosde cadeia onga e de lcoois de cadeia t-,r.-ga. As cerasso encontradas omo revestimentosprotetoresda pele, dosplos e penasdos an:-mais e das olhas e frutas dos vegetais.Alguns steres soladosa partir das cerasso os segurr,-tes:

CHOHlor t lcHNHC(CHr)rrCH:| -- 'Io-cH2

otlcH3(cHrl4cocH2(cH2)4cH3Palmitato de cetila(do espermacete)otlcH3(cHt,,cocH2(cH2),,cH3n=24ot26im=28ou30

(da cera de abelha)

otlHOCH2(CHr),C OCH2(CH2),,,Cn=16-28;m=30ou32(dacera de carnaba)

K-


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Lipdios 391

As reaesdos ipdios representammtas reaesque estudamosem captulos anteriores, espe-cialmenteas eaesdos cidoscarboxflicos,os alcenose os lcoois. A hidrlise do ster por exem-plo, saponificao)ibera os cidosgraxose o gliceroldos riacilgliceris.O grupocido carboxflicodeum cido graxo pode ser reduzido, convertido em um derivado de acila ativado, tal como um cloreto deacila ou convertido em um ster ou amido. Os gruposfuncionais do alceno noscidosgraxos nsatura-dospodem serhidrogenados,hidratados,halogenados,hidroalogenados,convertidos em um diol vicinalou epxido, ou clivados por reaesoxidativas. A reaode Hell-Volhard-Zelinski pode ser usadaparaintroduzir um halognio no carbono a de um cido carboxflico, que pode sofrer reaesadicionais, t-picasdos haletos de alquila. Os grupos funcionais do rlcoolem lipdios, do tipo terpenos, esterideseprostaglandinas, odemser alquilados,acilados,oxidadosou usadosnas eaes e eliminao.Todasessas o eaes ue estudamos reviamenteno contextode molculasmenores.

Molcula/grupo hidrofbicoMolcula/grupo hidroficoTriacilglicerisGordurasleoscido/EstergraxosaturadoAcido/Estergraxo nsaturadoAcido/Estergraxo poliinsaturadoSaponificao""' Terpenos, TerpenidesEsteridesProstaglandinasFosfolipdiosFosfolipdiosde camada duplaMicelas

Seo 3.2Seo 3.2Seo 3.2Seo 3.2Seo 3.2Seo 3.2Seo 3.2Seo 3.2Seo 3.2CSeo 3.3Seo 3.4Seo 3.5Seo 3.6Seo 3.6Seo23.2

P n o g L E M A s 23.12 Como voc converteriaocidoesterico,CH3(CHJ'6COrH, mcadaumdos seguintes?A o t c I O N A IS* (a) Estearatodeetila,CH3(CH)r6CO2C2H5duasmaneiras)(b) Estearatode terc-butila CH3(CH) rCO2C(CH3)3(c) Estearamida,CH,(CHJ16CONH2(d) N,N-Dimetilestearamida,CHr(CH')16CON(CH3),(e) Otadecilamina,CH3(CH)r6CH2NH2(f) Heptadecilamina,CH3(CH)r5CH2NH2(g) Octadecanal,CH,(CH,)'6CHO otl(h) Estearatode octadecila,CH3(CH)r6COCH2(CH2)r6CH3(i) 1-Octadecanol,CH3(CH)r.CHrOH (duasmaneiras)otlC) 2-Nonadecanona, H,(CH2)16CCH3(k) 1.-Bromooctadecano,Hr(CH),uCHpr(l) Acido nonadecanico,CH3(CHt'6CH2CO2H

23.13 Como voc transformaria o cido mirstico em cada um dos sesuintes:(a) CH,(CHr)rrHCOrnIBr(b) cH,(cH,),,cHCo,HIOH(c) CH,(CH,),,CHCO,HICN(d) cH.(cH,),,cHCo,-INH,*

+Os nroblemas mrcados com asterisco so "oroblemas de desafio".


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392 Lipdios

i 'i,

23.14 Usando o cido palmitolico como um exemplo e ignorando a estereoqumica,lustre cad'uma das seguintes eaesda ligaodupla.(a) Adio de bromo(b) Adio de hidrognio (c) Hidroxilao(d) Adio de HCI23.15 Quandoo cido olico aquecidoa 180-200"C na presenade uma pequenaquantidadede

selnio), um equilbrio estabelecidoentre o cido olico (337o)e um composto somric,-chamadocido eladico (677o). Sugira uma estruturapossvel parao cido eladico.23,16 O cidogadolico(CrollrrOr),um cidograxo que podeser solado apartir do leo de fgadi:do bacalhau,podeser clivado pela hidroxilao e subseqenteratamentocom cidopendi-co, dando CH3(CHr)eCHOe OHC(CH).CO2H. (a) Quaisso as duasestruturasestereoiso-mricaspossveispara o cido gadolico? (b) Que tcnica espectroscpica iabilizaria "decisoquanto estrutura eal do cido gadolico? (c) Que picos voc procuraria?23.17 Quandoo limoneno (Seo23.3) muito aquecido,produz2 moles do isopreno. Quetipo dereaoest envolvida aqui?23.18 O o-felandrenoe o B-felandrenoso compostos somricosque so constituintessecund-rios do leo dehortel; elespossuema frmula molecular C,oH,u.Cadacompostopossuiuma

absoromxima no UV na regio de 230-270 nm. Na hidrogenaocataltica,cada com-postoproduz 1-isopropil-4-metilcicloexano.Na oxidao vigorosa com o pennanganatodepotssio,o a-felandrenoforneceotlCH3CCO2H e CH,CHCH(CO2H)CHrCOrH. Umaoxidao emelhanteodo B-felandrenoroduzIcH, oCH3CHCH(CO2H)CH2CHrCO'H como o podutonico solvel.Proponha s estrutuasICH,parao a- e B-felandreno.

23.19 O cido vacnio,um ismeroconstituicional do cido olico, foi sintetizadoatravsda se-guinte seqnciade reao:r-octino NaNH,{fu n (c8HrNa) lcH'(cH')'cH']cl>ur iN KoH. ,o H,o 'B (Cr7H3rCl)

E (C18Hr2o2)*# cido acnicoCrsH34o2)23.20 Proponhaestruturasparao cido vacnico e dos ntermedirios A-E. O cido


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23.2I D as rmulas e nomesparaos compostosA e B.o

5a-Colest-2-enoS95 A (umepxido)(Dica:B no o estereoismeroaisestvel.)

cHo

23.22 Uma dasprimeiras snteses o colesterolem laboratrio foi realizadapor R. B. Woodward eseuscolaboradoresna Universidade de Harvard, em 1951. Muitas das etapasdesta snteseso esquematizadas seguir. Forneaos reagentesatantes a)-(w).

CH,

HBr______+

Lipdios 393

r\

(el >

(9.)>

ta, >

(d )-+ Zn--------------)CHCO,Hcalor OH3o

diversas----:--------}etapas - (o-+

q\,/ diversas-x--- - - }// \ erapaso

o\ .z rir^-+

CHO 6.1+CHO


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394 Lipdiosco2cH3 o2cH31*,, 'nH r#'

qcH3co;

u). (v )----'(w )

#p colesrerolcH3co;

23.23 Asetapas niciais de uma sntesede diversasprostaglandinas m laboratrio,reportadasporJ. Cory (Seo4.18C) e seuscolaboadoresem 1968 estoesquematizadas qui' Forneacadaum dos reagentesaltantes.H _ (CH2)4CHr Li * (cH2)4cHlHA ss ror- ^ lg_;(a)+HSCHTCH2CH2SH+l I -+ I I\-'2 \,,/

\1;,rtt,,ott, ,0, NC(CH2)6"a ,?aH2)4cH'/ (, --+ o,N^-"' \,(e) A etapa nicial em uma outra snteseda prostaglandina mostradana reaoa seguirQue tipo de reaoe catalisadorsoneessirios?

(nl >

NO,t--y'\--(CHr).CNl -+ | ICH\,/ \ -CHOcHo ocHl

23.24 |Jmasntesetil dascetonassesquiterpnicas,hamadas peronas, oi realizadaatravsdamodificao do seguinteprocedimentode anelamentode Robinson (Seo '798)'


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Lipdios 395o

Y -+R,NCH2cu,lcu,cH,,#- _noo r- 'ol rDiidrocarvona

Escrevao mecanismoque explica cada etapadesta sntese.23.25* Um peixe do Hava chamadodepahu(Ostracian lentiginosus),secretauma toxina quemataos outros peixes de suavizinhana. O agenteativo na secreo oi chamadode pahutoxinapor P. J. Scheuer.D.B. Boylan e Scheuerdescobriramqueo mesmocontinhauma combi-naoanormal de partesde lipdio. Paraprovar suaestruturaeles a sintetizarampela rotaa seguir:

cH3(cHr)r2cH.oH+.e-gjsld"q#-+ BrcH:co']Et'n> B ;#>c T*#. D socr'?> E gin*$+ Putoxina

Compostos Bandas de Absoro de Infravermelho Selecionadas (cm-l)ABCDEPutoxina

Quaissoas estruturasde A a E e daputoxina?23,26* A reao lustrada pela equaoabaixo uma muito geral que pode ser catalizadapor ci-do, base e algumasenzimas. Ela precisa,portanto, ser evada em consideraoquandoseplanejam sntesesque envolvem steresde substnciaspoliidroxiladas como o glicerol eacares.

t7253300 largo), 7353300-2500largo), 7103000-2500largo),7 35,17 O1800,17351735

Ho-/\-"'\oHoYo(cHr14cH3

HClOo, trao em CHCI3temperatura ambiente, 10 min,rendimento 907o.

Dadosespectraispara o F:MS(m/z) : depoisda trimetilsililoao): 546,53IV (cm-l, em soluode CClu):3200 (largo),1710lH RMN () (depoisde trocarcom DrO): 4,2 (d),3,9 (m), 3,7 (d), 2,2 (), e outrasna faixa1,7al.13CRMN (6): 172 C),74 (CH), 70 (CH) 67 (CHJ, 39 (CHr), e outrosna faixa de 32 a14.(a) Qual a estruturado ProdutoF?(b) A reao intramolecular. Escrevao mecanismoatravsda qual ela provavelmente rocoer.

IHe,.uro.v

Uma ciperona


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396 Lipdios

P n o e L E M A s 1. AolesaumsubstitutodegordurapatenteadopelaProctereGamblequeimitaogostoeatexturap A R A dos riacilgliceris(veja "A Qumicade...Olestrae OutrosSubstitutos a Gordura", na Seo23.2).T na e A L H O E M Elano contmcalorias,oisno hidrolisadapelas nzimas igestivas em absorvidapelosn-G n U p O testinos; o nvsdisso,elapassa eloorganismodiretamente, emsofrermodificaes.O FDA apro-vou a olestrapaauso em diversosalimentos, ncluindo asbatatias fritas e outrossalgadinhos uenormalmente eriamalto teor de gordura. Ela podeser usadanas massas nas rituras.(a) A olestra consistede uma mistura de steresde cidos graxos da sacarose diferente dostriacilgliceris, que sosteresde gilceris dos cidosgraxos). Cada molcula de sacarosena olestra esterificadacom seis a oito cidosgraxos. (Um aspectono desejadoda olestra que ela seqestraas vitaminas solveis em gorduranecessrias o organismo, devido aoseu carteraltamente ipofflico.) Desenhea estruturade uma molcula de olestra especficacontendoseiscidosgraxosnaturaisdiferentes,esterificadaa qualquerdasposiesdispo-veis na sacarose.Use trs cidosgraxossaturados trs cidosgrirxos nsaturados.(b) Escrevaascondiesda reaoque poderiaser usadaparasaponificaros steres a molcu-la de olestraquevoc desenhoue d os nomesda IUPAC e os comunsparacadaum dos ci-dosgraxos que seriam iberados na saponificao.(c) A olestra preparadapor processosde transesterificao eqencial.A primeira transesteri-ficao envolve a reaodo metanol, sob condiesbsicascom triacilgliceris naturaisdoleo das sementesdo algodo ou da soja (comprimento da cadeiade C, a Crr). A segundatransesterificao nvolve areaodestesmetil steresde cido graxo com a sacarose araformar a olestra. Escrevauma reaocomo exemplo, incluindo seu mecanismo,para cadaum desses rocessos e transesterificao sadona snteseda olestra. Comececom qualquertriacilglicerol que possuicidosgraxoscomo esses ncorporadosna olestra.2. A biossntese oscidosgraxos conseguida om dois carbonos or vez,porum complexode enzimachamadode sintetase o cidograxo. As reaes ioqumicasenvolvidasna sntese o cidograxosodescritas o Tpico EspecialD. Cadauma dessaseaes ioqumicaspossuiumacontrapafiidanas eaes intticasquevocestudou.Considereas eaes ioqumicasenvolvidasadicionandocada segmento CH2CH2- durantea biossntese o cido graxo(aquelesno Tpico EspecialDquecomemcom o acetil-S-ACPe o malonil-S-ACP,e terminamcom o butiril-S-ACP). Escrevaas eaes intticas e aboratrio,usandoosreagentes ascondies uevochavia estudadonc,as reaes iossintticas), uevo possibilitararealizaoda mesmaseqncia e transformaes(i.e.,asetapas e condensao-descarboxilao,eduo acetona, esidratao reduo oalceno .3. Um certo terpeno natural fornecepicos em seu espectrode massaa m/z 204, 111 e 93 (entreou-tros). Com base nisso e nas seguintes nformaes,elucide a estruturadeste erpeno.Justifiquecada uma de suasconcluses.(a) A reaodo terpenodesconhecido om hidrognio,na presenadeplatina sobpresso, esul-ta em um composto com frmula molecular C,rHro.(b) A reaodo terpenocom oznio seguidapor tratamentocom zinco e cido actico orneceaseguintemistura de compostos um mol de cadaparacada mol do terpeno desconhecido).oo\,-\ ""-*

(c) Depois de escrevera estruturado terpeno desconhecido, ircule cada uma das unidadesdeisoprenos nestecomposto. A que classe de terpenos pertenceeste composto (baseadonosnmeros de carbonosqueele contm)?4. Desenhea estruturade um fosfolipdio (dequalquerdas subclasses os osfolipdios) quecontmum cido graxo saturadoe insaturado.(a) Desenhea estrutura de todos os produtosque formariam seus osfolipdios, se fossem sub-metidos hidrlise completa(escolhaas condiesacdicasou as bsicas).(b) Desenhea estruturado(s)produto(s)que ria(m) se ormar pelareaodapartedo cidograxoinsaturadode seu osfolipdio (assumindoqueele tenhasido liberadoprimeiro pelahidrlisedo fosfolipdio), sob cadauma das seguintescondies:(i) Br, em CClo(ii) OsOo,seguidopor NaHSO,(iii) HBr(iv) KMnO' alcalinaquente,seguidopor HrO+(v) SOClr, seguidopelo excessode CHTNH,

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Cap.23 - Lipídios - Solomons