Lípidos

Os lípidos (contrariamente aos carbohidratos que constituem uma família de compostos relativamente homogénea) são um grupo de compostos muito heterogéneo, cujas estruturas são muito diferentes e que foram agrupados devido á sua insolubilidade na água e solubilidade em solventes orgânicos (éter, acetona, misturas clorofórmio-alcoóis, etc).

Estes critérios de solubilidade não são absolutos: também se têm definido os lípidos como compostos que possuem na sua composição química uma cadeia alifática (-CH2-) de pelo menos 8 átomos de carbono. Constitui uma excepção a esta regra o ácido butírico (C4)

Exemplos:

• Gorduras• Óleos• Vitaminas• Hormonas• Membranas celulares• Ceras

LÍPIDOS 1

Funções principais dos lípidos:

• Principal forma de armazenamento de carbono e energia metabólica.

• Componentes das membranas

• Percursores de substâncias importantes como hormonas e vitaminas

• Isolamento (choques térmicos e físicos)

• Protecção contra desidratação e infecções

A Classificação dos lípidos adoptada aqui é baseada nas suas características estruturais

LÍPIDOS 2

Lípidos

LÍPIDOS 3

Ácidos gordos

Triacilgliceróis

Glicerofosfolípidos

Esfingolípidos

Ceras

Hidrocarbonetos

Esteróides

• Saturados

•Insaturados

•Hidroxilados

•Ramificados

• Glicéridos

•Glicerofosfolípidos

•Glicosildiglicéridos

•Colesterol

•Hormonas esteróides

• Vitamina D

Outros lípidos

• Vitaminas A, E, K

• Esfingofosfolípidos

•Esfingoglicolípidos

LÍPIDOS 4

•Ácidos gordos

• São ácidos monocarboxílicos com uma longa cadeia linear carbonada com um número par de átomos de carbono (entre 4 e 36).

• Podem ser saturados ou insaturados e por vezes hidroxilados e ramificados.

•São constituintes de vários tipos de lípidos e encontram-se na maioria dos casos na forma esterificada (ligações éster) com álcoois.

•Ácidos gordos saturados

•Todos os átomos de carbono da cadeia estão saturados com átomos de hidrogénio ou seja não contêm ligações duplas.

•Fórmula geral CH3(CH2)n COOH sendo n = número par

•Moléculas altamente flexíveis que podem assumir uma grande variedade de conformações devido á rotação relativamente livre em torno das suas ligações simples C-C.

•A conformação mais estável que implica menor impedimento estereoquímico é a conformação totalmente distendida.

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•Ácidos gordos insaturados

•Podem ser mono-insaturados ou poli-insaturados dependendo do numero de ligações duplas na sua estrutura

•Na maioria dos ácidos gordos insaturados a configuração dos átomos de hidrogénio ligados ao carbono que estabelecem a ligação dupla é cis.

•No caso dos poli-insaturados as ligações duplas são separadas pelo menos por um grupo metileno: -C=CH-CH2-CH=CH-

•Tal como no caso dos ácidos gordos saturados o carbono 1 é o carbono do grupo carboxílico

1

LÍPIDOS 5

Ácidos gordos saturados e insaturados comuns nos sistemas biológicos

LÍPIDOS 6

Nota : Observe a alteração da nomenclatura dos diferentes ácidos gordos com 18 C mas diferente nº de ligações duplas (1, 2, 3): 18:1; 18:2; 18:3

Nomenclatura de ácidos gordos:

1. nº total de átomos de carbono

2. nº e posição de ligações duplas (caso dos saturados)

3. O nome sistemático do ácido é feito acrescentando o sufixo óicoao nome do hidrocarboneto correspondente :

dodecano ácido dodecanóico

4. Por outro lado a pH fisiológico os ácidos gordos estão ionizados portanto devem ser escritos como -ato em vez de –óico:

ácido dodecanóico dodecanoato

5. Notações abreviadas:• Nº de C e de ligações duplas

18 carbonos sem ligação dupla : C18:018 carbonos com 2 ligação duplas : C18:2

•Posição da ligação dupla – representada por ∆ seguida do número do primeiro carbono da ligação dupla em expoente: ∆8 (ligação dupla entre o carbono 8 e o 9).

•Posição dos átomos de hidrogénio nos carbonos que estabelecem a ligação dupla (cis ou trans):

Cis-∆8 - significa que a ligação dupla entre o carbono 8 e o 9 é cis.

LÍPIDOS 7

Propriedades dos ácidos gordos

• Dependem do comprimento da cadeia e do número de ligações duplas presentes (grau de insaturação)

- Ponto de fusão:

•Ácidos gordos com cadeia curta têm pontos de fusão menores do que os de cadeia longa

•Ácidos gordos insaturados têm pontos de fusão menores que ácidosgordos saturados com o mesmo comprimento de cadeia e os poli-insaturados correspondentes têm ainda um ponto de fusão menor.

•Cadeias curtas e insaturadas - aumenta a fluidez dos ácidos gordos e derivados

LÍPIDOS 8

Grau de empacotamento dos ácidos gordos varia com o número de ligações duplas: maior empacotamento em agregados mais estáveis, maior ponto de fusão.

- Solubilidade em solventes aquosos:

•Quanto maior for a cadeia do ácido gordo e menor o numero de ligações duplas menor é a solubilidade em água.

• O grupo carboxílico polar (ionizado a pH neutro) é a razão da pequena solubilidade dos ácidos gordos de cadeia pequena em água.

LÍPIDOS 9

LÍPIDOS 10

• Glicerolípidos

• Glicéridos

• Glicerofosfolípidos

• Glicosildiglicéridos

• Também chamados de gorduras neutras(sólidos) e óleos neutros (líquidos)

•São os compostos que se obtêm por esterificação (ligação ester) das funções álcool do glicerol com os ácidos gordos: mono-, di- e os tri-glicéridos .

•Podem diferir pela natureza e pela posiçãodos ácidos gordos esterificados.

•A maioria são mistos ou seja contêm dois ou mais ácidos gordos diferentes.

•A posição de cada ácido gordo ligado deve ser especificada na sua nomenclatura

•Representam o grupo de lípidos mais abundantes nos animais

•Lípido neutro apolar – qualquer dos esteres não possui nenhum grupo funcional iónico.

•Quando o glicerol tem dois ácidos gordos diferentes em C1 e C3, C2 é um centro quiral– predominam na natureza os isómeros L

• Glicéridos

(1-estearoil-2-linoloil-3palmitoilglicerol)

R1 R2

R3

Triglicérido misto:

Funções dos triglicéridos

1 – Constituem o maior armazém de energia metabólica

2 - São armazenados nas células adiposas de vertebrados (representam cerca de 90 % dos lípidos no tecido adiposo)

3 - Adipócitos e sementes em germinação contêm lipases, enzimas que hidrolisam os triglicéridos libertando os ácidos gordos para transporte para os locais em que vão ser utilizadoscomo combustível (na forma de lipoproteínas)

4 – Em alguns animais os triglicéridos armazenados nas camadas subcutâneas servem também como isolamento térmico e físico (focas, pinguins, ursos..)

Propriedades dos glicéridos

1 - O ponto de fusão será maior quanto maior for o numero de cadeias de ácidos gordos saturados presentes (ou menor o numero de ligações duplas) e maior o comprimento das suas cadeias alifáticas.

Ver exemplo a 20 ºC:

Tripalmitina - Sólida - C18:0

Trioleína - Líquida - C16:1

2 – São insolúveis em água embora os mono e di-glicéridos sejam mais polares que os triglicéridos.

LÍPIDOS 11

Composição dos Triglicéridos de três gorduras alimentares

As três gorduras alimentares consistem em misturas de triglicéridos que diferem entre si pela composição em ácidos gordos constituintes.

LÍPIDOS 12

• Hidrólise dos triglicéridos (degradação)

Hidrólise ácida

Hidrólise básica (saponificação)

Hidrólise enzimática

Hidrólise química

ácida

básica

Sais de potássio de um ácido carboxílico de cadeia longa

(sabão)

Hidrólise química:

LÍPIDOS 13

Hidrólise enzimática:

Lipases

Triglicérido

Glicerol

Ác. gordos

LÍPIDOS 14

• Glicerofosfolípidos

• Também chamados de fosfatidos.

•Ocorrem em todo o tipo de membranas e células representando 50% dos lípidos nas membranas biológicas.

•São derivados do L- glicerol 3-fosfato em que as posições C1 e C2 estão esterificadas com ácidos gordos e C3 está esterificado com um grupo fosfato.

Mais comuns:

C1 - ácidos gordos saturados, C16 ou C18

C2 - ácidos gordos C16 a C20, insaturados

LÍPIDOS 15

•O grupo fosfato (cabeça polar) está ligado a um grupo X

Classes mais comuns de glicerofosfolípidos – classificação em relação ao grupo X

LÍPIDOS 16

difosfatidilglicerol

4,5 difosfato-fosfatidil inositol

fosfatidilglicerol

fosfatidilserina

fosfatidilcolina

fosfatidiletanolamina

ácido fosfatídico

• Os glicerofosfolípidos são moléculas anfipáticas – têm caudas alifáticas não polares (hidrofóbicas) e cabeças fosforil-X polares(hidrofílicas)

Fosfatidil-colina(lecitinas)

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3Resíduo de colina

Ácido gordo(R2)

Ácido gordo(R3)

Resíduo de glicerolCabeça polar pH 7

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• Glicosildiglicéridos

• Resultam da fixação na função álcool livre, de um 1,2-diglicérido, duma ou várias (até 10) moléculas de oses. As oses mais frequentes são a galactose e a glucose.

• Lípidos abundantes em certas bactérias

• Estão presentes em certas secreções (saliva, lágrimas) em mamíferos.

• Esfingolípidos

São lípidos derivados da esfingosina - o álcool já não é o glicerol mas sim um amino-álcool de cadeia longa (C18) (esfingosina).

LÍPIDOS 18

Esfingosina

Vai ligar o ácido gordo

Ceramida – esfingosina ligada a um ácido gordo no C2 por uma função amida (ligação amida). Constitui a estrutura básica de todos os esfingolípidos

Ceramida

EsfingosinaÁcido gordo

Ligação amida

LÍPIDOS 19

•Existem três sub-classes de esfingolípidos derivados da ceramidaem varia o Grupo X:

•Esfingomielinas – contem fosforilcolina ou fosforiletanolamina como grupo de cabeça polar (grupo X).

•Glicoesfingolipidos – Ocorrem frequentemente no lado externo da membrana plasmática; têm um ou dois açucares ligados directamente ao –OH no C1 da ceramida; não contêm fosfato.

•Cerebrósidos – ceramidas com apenas um açúcar ligado na sua função álcool em C1; aqueles em que o açúcar é a galactose são encontrados na membrana plasmática de células do tecido neural; os que têm glucose são encontrados na membrana plasmática das outras células (não neurais).

•Globósidos – são glicoesfingolipidos neutros (não carregados) com um ou mais açucares, normalmente a D-glucose, D-galactose ou a N-acetil-D-galactosamina.

Cerebrosidos + globósidos - São também chamados de glicolípidos neutros - ambos não têm carga a pH 7

LÍPIDOS 20

•Gangliósidos – São os esfingolípidos mais complexos; contêm oligossacáridos na cabeça polar e um ou mais resíduos de N-acetilneuramínimo (Neu5Ac) (ou ácido siálico). A presença de Neu5Ac dá uma carga negativa (a pH 7) a estes lípidos.

• Esfingofosfolípidos ou esfingomielinas

• Nas esfingomielinas a esfingosina está ligada por um lado a uma fosforilcolina (X= fosforilcolina) pela sua função álcool primária e por outro lado a um ácido gordopela sua função amina• Esfingomielinas estão presentes na membrana plasmática de células animais componentes principais da bainha de mielina que envolve os axónios de certas células nervosas

LÍPIDOS 21

Grupo fosfato

Resíduo de colina

1

2 3

Esfingomielina

• Outros esfingolípidos

ceramida

esfingomielina

glicolípido neutro

(Glucosilcerebrósido)

gangliósido GM2

Lactosilceramida

(globósido)

Glc- D-glucose; Gal – D-galactose; GalNAc – N-acetil- D- galactosaminaNeu5Ac – N- acetilneuramínimo (ácido siálico)

LÍPIDOS 22

O conteúdo em carbohidratos de certos esfingolípidos determinam os grupos sanguíneos humanos e determinam também o tipo de sangue que um determinado individuo pode receber por transfusão sanguínea.

Antigene O

Antigene B

Antigene A

•Os grupos sanguíneos ABO são criados pela presença de glicoesfingolípidos específicos na superfície dos eritrócitos.

•Quando os eritrócitos que contêm um destes antigenes específicos são expostos ao correspondente anticorpo aglutinam.

LÍPIDOS 23

Eritrócitos humanos antes (esquerda) e depois (direita) de adicionar soro contendo anticorpos anti-A. O processo de aglutinação celular observado indica a presença de antigene A na superfície das células sanguíneas.

•Antigenes – substancia capaz de estimular o organismo a produzir anticorpos

•Em condições normais, um organismo não produz anticorpos contra os seus próprios antigenes.

•O tipo de sangue dos indivíduos resulta da combinação de características herdadas de

seus progenitores, pai e mãe. Cada indivíduo recebe 1 gene paterno e 1 gene materno,

cuja combinação vai determinar o seu tipo sanguíneo. Na espécie humana, existem 3

tipos de genes relacionados aos grupos sanguíneos, conhecidos como gene O, gene A

e gene B. Estes genes indicam aos indivíduos os antigenes que devem produzir na

superfície dos eritrócitos• Normalmente as pessoas contêm anticorpos contra os antigenes de grupos sanguíneos diferentes do seu.•A transfusão de sangue entre dois indivíduos deve respeitar a presença dos antigenesespecíficos dos glóbulos vermelhos e dos anticorpos do plasma sanguíneo.

LÍPIDOS 24

Transfusões possíveis:

• Hidrólise dos glicerofosfolípidos e esfingolípidos

•A maior parte das células renova continuamente os seus lípidos membranares

•Para cada ligação hidrolisável existe uma enzima hidrolítica específica no lisossoma (A1, A2, C e D)

•Fosfolipases A1 e A2 hidrolisam a ligação ester C1 e C2 do glicerol, respectivamente.

•Fosfolipases C e D hidrolisam uma das ligações fosfodiester na cabeça polar

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• Esteróides

•São lípidos estruturais presentes na membrana da maioria das células eucariotas•Contêm 4 anéis fundidos na sua estrutura, três com seis carbonos e um com 5 formando uma estrutura (núcleo esteróide) planar rígida.• Substituintes no núcleo esteróide - configuração α (para baixo do plano) configuração β (para cima do plano dos anéis).

Núcleo esteróide

Cadeia lateral alquilo

Cabeça polar

Colesterol(anfipático)

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Colesterol

•Componente estrutural da membrana plasmática animal (raro nas plantas e fungos, não se encontra nos procariotas)

•Encontra-se esterificado com ácidos gordos nas lipoproteínas do sangue.

•Percursor de hormonas

•Percursor dos sais biliares (derivados polares do colesterol que actuam como detergentes no intestino emulsificando as gorduras da dieta tornando-as mais acessíveis ás lipases digestivas.

•Modelador da fluidez membranar – diminui a fluidez membranar devido á rigidez do seu anel esteróide que interfere com a mobilidade das cadeias de ácidos gordos dos lípidos membranares

Ácido taurocólico

(Ácido biliar)

Taurina

LÍPIDOS 27

Hormonas esteróides dos mamíferos e ácidos biliares derivados docolesterol

Diferem entre eles:

•No comprimento da cadeia lateral ligada ao C17

•No nº e localização dos grupos metilo

•Ligações duplas

•Grupos hidroxilo e nalguns grupos cetónicos

LÍPIDOS 28

Hormonas cortico-supra renais:

Agentes anti-inflamatórios:

Hormonas masculinas e femininas:

•Carotenóides

•Derivados do isopreno

•Possuem um grande numero de ligações duplas conjugadas – o que lhes confere uma coloração que pode ir do amarelo ao vermelho.

• Os carotenos α e β (pigmentos da cenoura) são ciclizados nas duas extremidades (só diferem na posição de uma dupla ligação do anel) enquanto que o γ-caroteno tem apenas um anel e o licopeno (pigmento do tomate não tem nenhum anel.

LÍPIDOS 29

Vitaminas lipossolúveis

Derivam dos esteroides (vitamina D) dos carotenoides (vitamina A) e das quinonas de cadeia isoprénica (vitaminas E e K)

Vitamina E e K

Outros derivados isoprenoides:

LÍPIDOS 30

Vitamina D - derivam dos esteróidesRegula o metabolismo do cálcio no rim, intestino e osso

Pró-vitamina D3

vitamina D3

(Colecalciferol)

Pré-vitamina D3

LÍPIDOS 31

Vitamina A (retinol) - derivado do β-caroteno

(Necessária para a visão; importante papel na diferenciação celular)

LÍPIDOS 32

LÍPIDOS 33

Ceras

São esteres de ácidos gordos de cadeia longa com alcoóis de cadeia longa mono-hidroxiladas (com apenas um grupo OH)

•Não são componentes das membranas

•São insolúveis em água devido ao carácter hidrofóbico

•São sólidos á temperatura ambiente – elevados pontos de fusão (cadeias longas saturadas)

•O palmitato de triacontanol (cera derivada do álcool triacontanol com C30 e do ácido pálmitico) é o componente mais abundante da cera das abelhas

•Fornecem coberturas impermeáveis ás folhas, frutos de certas plantas, pele dos animais e penas de pássaros