Lipídios
COX et. al. Lehninger: Biochemistry, 4th ed, chap 10, 2005
Maio de 2006
Características Gerais
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São insolúveis em água
Suas principais funções são o armazenamento de energia e a constituição
das membranas celulares
Outras funções incluem:
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cofatores enzimáticos,
carreadores de elétrons,
pigmentos absorvedores de luz,
âncoras hidrofóbicas para proteínas,
“acompanhantes” que ajudam no dobramento das proteínas das membranas,
agentes emulsificantes no trato digestivo,
hormônios, e
mensageiros intracelulares.
Divisão dos Lipídios
1.
Lipídios de Armazenamento
2.
Lipídios de Membrana
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Ácidos Graxos
Triacilgliceróis
Ceras
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Glicerofosfolipídios
Galacto e Sulfolipídios
Esfingolipídios
Esteróis
Lipídios Arqueobacterianos
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

Lipídios de Armazenamento
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Os lipídios de armazenamento têm quase o mesmo estado de
oxidação dos hidrocarbonetos encontrados nos combustíveis fósseis
A oxidação celular dos ácidos graxos (produzindo CO2 e H2O), assim
como a queima dos combustíveis em motores de combustão interna,
é altamente exergônica.
Ácidos Graxos
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São ácidos carboxílicos, portanto têm uma parte polar
Possuem cadeia longa (C4 a C36), usualmente linear (não ramificada)
Podem ser saturados ou insaturados
As insaturações ocorrem em configuração cis
Os ácidos graxos saturados são lineares, enquanto os insaturados
apresentam torções em sua estrutura
Devido às suas estruturas, os AG saturados têm maior ponto de fusão
do que os insaturados
Os AG com insaturações trans são produzidos no rúmen de animais
leiteiros por fermentação ou industrialmente por hidrogenação
catalítica. Estão associados ao aumento no nível sanguíneo de LDL e
à diminuição no nível de HDL.
Ácidos Graxos - Nomenclatura
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As duas características mais importantes dos ácidos graxos são o
comprimento e o grau de insaturação da cadeia carbônica. Na
notação atual, ambas são expressas separadas por um dois pontos
(:). Por exemplo, um AG 16:1 é um cuja cadeia apresenta 16 carbonos
e 1 insaturação.
A posição da insaturação é indicada pelo símbolo grego delta, Δ,
seguido pelo número do primeiro carbono da insaturação, superscrito.
E.g. 16:1 (Δ9), é o ácido graxo de 16 carbonos com 1 insaturação no
carbono número 9 (a contar a partir do grupo carboxílico)
Ácidos Graxos
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Os ácidos graxos
formam micelas
Ácidos Graxos
Triacilgliceróis (TAG)
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Formados pelo álcool glicerol mais
três ácidos graxos.
São totalmente hidrofóbicos, uma
vez que as cabeças polares dos
ácidos graxos estão esterificadas
com os grupos álcool do glicerol
Além da função de armazenamento
energético, desempenham o papel
de isolantes térmicos
Ocorrem majoritariamente nos
adipócitos (animais) e nas
sementes (plantas)
São também conhecidos como
triglicéridos ou gorduras.
São menos densos que a água
TAG x Polissacarídeos



Liberam mais energia (mais do que o dobro, para uma mesma
quantidade de TAG e glicogênio);
Apresentam menos água de hidratação, o que facilita o transporte
para outras partes das células;
Por serem solúveis em água, os polissacarídeos são uma fonte mais
rápida de energia
Os Lipídios na Alimentação
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As gorduras estão presentes na maioria dos alimentos
A maioria é composta de TAG mistos, i.e. formados por diferentes
tipos de ácidos graxos
Quando alimentos ricos em lipídios ficam expostos por muito tempo
ao oxigênio atmosférico, ocorre a formação do chamado ranço. Os
lipídios sofrem clivagens oxidativas, sendo convertidos a aldeídos e
ácidos carboxílicos de cadeias menores e, portanto, voláteis. Daí o
cheiro “rançoso”.
Ceras
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São ésteres de ácidos graxos com álcoois de cadeia longa
Além da função energética, as ceras são usadas para proteger os
pêlos e a pele, tornando-a mais flexível e lubrificada. Nas aves
marinhas, elas são empregadas na lubrificação e na característica
“à prova d’agua” de suas penas.
São bastante exploradas industrialmente, especialmente nos
setores farmacêutico e de cosméticos.
As ceras são os principais lipídios alimentares e de reserva na
cadeia alimentar oceânica
Lipídios de Membrana
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Formam bicamadas lipídicas, que
caracterizam as membranas
biológicas
São anfipáticos: uma parte da
molécula é hidrofílica, e fica voltada
para fora da membrana, e outra
parte é hidrofóbica, e fica voltada
para dentro.
Suas interações hidrofóbicas com
os lipídios vizinhos e suas
interações hidrofílicas com a água
direcionam seu empacotamento em
folhas
Glicofosfolipídios
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Glicerol + 2 Ácidos Graxos +
Grupo altamente polar (grupo
cabeça polar) ligado ao glicerol
via ligação fosfodiéster
Em pH neutro, o grupo fosfato
carrega uma carga negativa
O grupo cabeça polar pode
estar negativamente ou
positivamente carregado e,
ainda, pode ser neutro.
Galactolipídios
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Predominam nas membranas
celulares vegetais
Apresentam um ou dois resíduos
de galactose ligados por ligação
glicosídica de C-3 ao 1,2diacilglicerol.
Se localizam na membrana interna
dos cloroplastos (tilacóide)
Formam de 70 a 80% do conteúdo
lipídico membranoso total de uma
planta vascular
São, provavelmente, os lipídios de
membrana mais abundantes na
biosfera.
Sulfolipídios
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As membranas vegetais também contêm
sulfolipídios.
O fósforo é um nutriente limitado no solo,
talvez por isso a cadeia evolutiva tenha
favorecido o uso de lipídios nãofosfatados pelas plantas, deixando o
fosfato livre para desempenhar funções
mais cruciais.
Apresentam um resíduo de glicose
sulfonado ligado a um diacilglicerol por
ligação glicosídica
O sulfonato, no grupo cabeça polar,
carrega uma carga negativa fixa, assim
como o grupo fosfato dos fosfolipídios
Lipídios Arqueobacterianos
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Contém hidrocarbonetos ramificados e de cadeia longa (38 carbonos), ligados a
grupos glicerol em cada uma das pontas
Essas ligações se dão por ligações éter, que são mais estáveis a hidrólise do
que as ligações éster, sob as condições extremas em que esses seres vivem
A cada terminal da molécula, encontra-se um grupo fosfato ou um açúcar ligados
ao glicerol
As membranas formadas por esses lipídios são mais largas do que as formadas
pelos fosfolipídios ou pelos esfingolipídios.
Esfingolipídios
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Não possuem glicerol, mas
possuem grupo cabeça polar e
duas caudas apolares
São formados pelo aminoálcool de
cadeia longa esfingosina ou
derivado, um ácido graxo e um
grupo cabeça polar, ligados à
esfingosina por uma ligação
glicosídica ou fosfodiéster
Quando um ácido graxo se liga ao
grupo –NH2 ligado ao C-2 da
esfingosina, tem-se uma ceramida.
As ceramidas são precursoras de
todos esfingolipídios
Subclasses dos Esfingolipídios
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Esfingomielinas
Glicoesfingolipídios
Gangliosídios
Esfingomielinas
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Contém fosfocolina ou
fosfoetanolamina como grupo
cabeça polar
São fosfolipídios
Se assemelham à fosfatidilcolina e
à fosfatidiletanolamina em estrutura
e características gerais
Estão presentes nas membranas
plasmáticas de células animais e
são proeminentes na mielina, uma
bainha membranosa que cerca e
isola os axônios de alguns
neurônios.
Glicoesfingolipídios
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Ocorrem na face externa das
membranas plasmáticas
Apresentam um ou mais açúcares
no C-1 da ceramida como grupo
cabeça.
São neutros
Cerebrosídeos: Consiste de uma
unidade de açúcar ligada à
ceramida
Globosídeos: Glicoesfingolipídios
com dois ou mais açúcares
Gangliosídeos
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Apresentam oligossacarídeos
como grupos cabeça polar e um ou
mais resíduos de ácido Nacetilmurâmico (ácido siálico) como
terminal
Esse ácido confere carga negativa
aos gangliosídeos em pH 7, o que
o diferencia dos globosídeos
Compõem cerca de 6% dos lipídios
de membrana na matéria cinzenta
do cérebro
São componentes importantes de
sítios receptores específicos
Esteróis
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Contém um núcleo rígido formado por quatro anéis fundidos, sendo
três de seis carbonos e um de cinco. Esse núcleo é praticamente
planar e rígido, uma vez que não permite rotação das ligações C-C
Colesterol: Anfipático, grupo cabeça polar = - OH
Ergosterol: Similar ao colesterol. Ocorre nos fungos
Estigmaesterol: Similar ao colesterol. Ocorre nas plantas
Os esteróis são sintetizados a partir do isopreno, assim como as
vitaminas lipossolúveis, as quinonas e os dolicóis
Além de seu papel estrutural, atua como precursor de outras
biomoléculas como hormônios esteróis e ácidos biliares
Ácidos biliares: atuam como detergentes intestinais, emulsificando
as gorduras alimentares, facilitando a ação das lipases.
Esteróis
Sinalizadores, Cofatores e Pigmentos
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São lipídios mais especializados
Derivam de lipídios de membrana ou das vitaminas
lipossolúveis (A, D, E, K)
Incluem hormônios, sinalizadores intracelulares, cofatores,
e pigmentos.
Fosfatidilinositol e Esfingolipídios
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O fosfatidilinositol e seus derivados fosforilados contribuem para a
regulação da estrutura e do metabolismo celular
Os esfingolipídios de membrana também atuam como fontes de
mensageiros intracelulares
A ceramida e a esfingomielina são reguladores potentes das
proteína-quinases.
A ceramida e seus derivados estão envolvidos na regulação:
 da divisão celular
 da diferenciação celular
 da migração celular
 da morte celular programada (apoptose)
Eicosanóides
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São hormônios derivados do ácido araquidônico, que, por sua vez, é originado
pela quebra de fosfolipídios de membrana pela ação da enzima fosfolipase A2
Seu nome vem do ácido araquidônico, que possui 20 carbonos (grego: eikos,
vinte)
Os principais são as prostaglandinas, os tromboxanos e os leucotrienos
Prostaglandinas: regulam a síntese do cAMP e, por conseqüência, a ação de
diversos hormônios; afetando por exemplo a contração muscular do útero durante
a menstruação e o parto, o fluxo sanguíneo, a temperatura corporal (ocasionando
febre), a inflamação e a dor.
Tromboxanos: são produzidos nos trombócitos e atuam na formação de coágulos
e na redução do fluxo sanguíneo para áreas onde há a presença de um coágulo.
Leucotrienos: São sinalizadores biológicos. Sua superprodução está relacionada
a ataques asmáticos. É na sua síntese que atuam as drogas antiasmáticas.
Eicosanóides
Hormônios Esteróides
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São derivados oxidados do esterol
Apresentam o núcleo esteróide,
mas não a cadeia lateral alquílica
do colesterol
Os principais exemplos são os
hormônios sexuais produzidos
pelas glândulas adrenais: cortisol
e aldosterona
Outras exemplos são as drogas
antiiflamatórias esteróides,
prednisona e prednisolona, que
atuam por inibir a liberação do
araquidonato pela enzima
fosfolipase A2
Vitaminas Lipossolúveis
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Vitaminas são compostos essenciais para a saúde dos humanos e
dos animais de outros vertebrados
Não são sintetizados no organismo animal e, por isso, devem ser
obtidos a partir de alimentos
As vitaminas são divididas em duas classes: lipossolúveis e
hidrossolúveis.
As lipossolúveis compreendem as vitaminas A, D, E e K.
São compostos isoprenóides, obtidos pela condensação de múltiplas
unidades de isopreno.
Duas delas (A e D) servem como precursores hormonais
Vitamina D3
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A vitamina D3, ou colecalciferol, é sintetizada pela ação da radiação UV solar
sobre o 7-desidrocolesterol
Não tem atividade biológica, até ser convertida enzimaticamente no fígado e
no rim ao hormônio derivado 1,25-diidroxicolecalciferol.
O 1,25-diidroxicolecalciferol atua na regulação do metabolismo do cálcio no
intestino, nos rins e nos ossos.
Comercialmente, utiliza-se a vitamina D2, ergocalciferol, profeniente da
irradiação UV sobre o ergosterol de leveduras.
Vitamina A
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Obtida a partir da clivagem enzimática do β-caroteno.
Conhecida como retinol
A forma ativa é o ácido retinóico, que atua como hormônio na
regulação da expressão gênica no desenvolvimento do tecido epitelial,
incluindo a pele. É um ingrediente ativo no tratamento de acne severa
e enrugamento da pele
O derivado retinal é um pigmento existente nas células da retina dos
olhos dos vertebrados que, quanto exposto à luz, sofre uma série de
reações fotoquímicas que geram um sinal elétrico, enviado ao cérebro
(essa é a base da transdução visual)
A falta de vitamina A causa, entre outras coisas, retardamento no
crescimento e no desenvolvimento, cegueira noturna e secura na pele,
nos olhos e nas membranas das mucosas.
Vitamina A
Vitamina E
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É um antioxidante natural
Ataca e destrói praticamente todos os tipos de radicais oxigênio e
radicais livres
Compreende um grupo de moléculas conhecidas como tocoferóis
É encontrada nos ovos, e nos óleos vegetais e principalmente no
gérmen de trigo.
Sua carência, em humanos, é muito raro. Provoca a fragilidade dos
eritrócitos
Vitamina K
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O anel aromático da vitamina K sofre um ciclo de oxidação-redução
durante a formação da protrombina, protease do plasma sanguíneo
responsável pela clivagem das ligações peptídicas do fribrinogênio
(proteína do sangue), formando fibrina, uma proteína fibrosa
responsável pela formação e manutenção do coágulo sanguíneo.
A deficiência de vitamina K retarda a coagulação e pode ser fatal.
A filoquinona, vitamina K1 é encontrada nas folhas de plantas verdes,
e a menaquinona, vitamina K2 é sintetizada pelas bactérias que
habitam o intestino dos animais vertebrados.
Trabalhando com lipídios
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Na determinação da composição lipídica, os lipídios são inicialmente
extraídos dos tecidos com solventes orgânicos e separados por
cromatografia de camada delgada, gás-líquido ou HPLC.
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Fosfolipases específicas para uma das ligações em um fosfolipídio
podem ser usadas para gerar compostos mais simples para análises
subseqüentes
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Lipídios individuais são identificados por seu comportamento
cromatográfico, sua susceptibilidade à hidrólise por enzimas
específicas ou por espectrometria de massa.