LÍPIDOS – ESTRUTURA E TRANSPORTE NAS MEMBRANAS

LÍPIDOS – ESTRUTURA E
TRANSPORTE NAS
MEMBRANAS
LÍPIDOS
• Os lípidos são biomoléculas insolúveis em água e
solúveis em solventes orgânicos, como o álcool, a
benzina, o éter e o clorofórmio.
• A esta família pertencem as gorduras hidrolisadas.
• Possuem uma importância biológica a diversos níveis,
funcionando como reserva energética e tendo funções
estruturais, protetoras, vitamínicas e hormonais.
• Entram na formação das membranas celulares,
podendo ser encontrados também dentro das células,
como substâncias de reserva nutritiva e fonte de
energia.
• Os lípidos podem formar algumas hormonas, vitaminas
e pigmentos.
FUNÇÕES DOS LÍPIDOS
o
Reserva energética
 Gordura armazenada no tecido adiposo
• Estrutural
 Componentes da membrana celular
 Cria uma barreira para as células
 Controla o fluxo de materiais
• Protectora
 Protegem os órgãos e ajudam manter a temperatura
 Envolvem e isolam órgãos vitais
• Vitamínica e hormonal
 Constituição de vitaminas K e E
 Ajudam na regulação de processos biológicos
(vitaminas)
 Comunicação entre células (hormonas)
Os lípidos constituem um grupo heterogéneo.
Caracterizam por possuírem, na sua estrutura molecular,
ácidos gordos com, pelo menos, 8 átomos de carbono. Na
maioria dos casos, o ácido esterifica um álcool, o qual é,
frequentemente, o glicerol. Noutros casos, os ácidos ligamse a uma amina alcoólica.
TIPOS DE LÍPIDOS
Saturados
Ácidos gordos
Insaturados
Acilgliceróis (glicéridos)
Glicerolípidos
Fosfoglicéridos
Lipoproteínas
Lípidos complexos
Glicolípidos
Esfingolípidos
Não glicéridos
Esteróides
Céridos
CLASSIFICAÇÃO DOS LÍPIDOS
• A grande heterogeneidade dos lípidos justifica a
existência de diversas classificações. Uma
delas, agrupa os lípidos, à partida, em duas
classes:
• Lípidos simples
• Lípidos complexos
• Lípidos Simples:
• Ésteres de ácidos gordos com vários grupos OH.
Gorduras: Ésteres de ácidos gordos com glicerol. Óleos são gorduras no
estado líquido.
Ceras: Ésteres de ácidos gordos com álcoois com elevado peso molecular.
• Lípidos complexos:
• Ésteres de ácidos gordos contendo outros grupos juntamente com álcoois
e ácidos gordos.
Fosfolípidos: Lípidos contendo, juntamente com ácidos gordos e álcoois um
resíduo fosfórico ácido. Frequentemente contêm bases contendo azoto e
outros.
Glicerofosfolípidos: o álcool é o glicerol e nos esfingolípidos o álcool é a
esfingosina (álcool azotado com uma longa cadeia insaturada (C18)).
Glicolípidos (glicoesfingolípidos): Lípidos contendo ácido gordo,
esfingosina e hidratos de carbono.
LÍPIDOS SIMPLES
• Os lípidos simples compreendem os glicéridos e as ceras. Os
glícéridos são ésteres do glicerol e de ácidos gordos; são
habitualmente designados por óleos ou gorduras, consoante se
encontrem em estado líquido ou sólido, à temperatura ambiente. As
ceras são igualmente ésteres, mas de mono-álcoois de elevado
peso molecular.
ÁCIDOS GORDOS
• Estes, podem ser saturados ou insaturados ao possuírem uma ou mais
duplas ligações na sua estrutura.
• Os ácidos gordos saturados obedecem à fórmula CH3 – (CH2)n – COOH, e
possuem um número par de átomos de carbono.
• Os ácidos gordos são insolúveis na água em razão da maior parte da
molécula, formada por CH2-, ser hidrofóbica, e somente o radical
carboxílico ser hidrofílico.
NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GORDOS
• Designações triviais
 Formam-se a partir do organismo de onde são extraídos.
 Ex: ácido palmítico (palmeira); oleico (oliveira) e láurico (loureiro).
• Designações sistemáticas
 Referem o nº de átomos de carbono e o nº de ligações duplas e a
sua localização na molécula.
• Códigos numéricos
1. Sistema de COOH (∆) – numeração a partir do grupo carboxílico.
(Cx:y)∆9
o x - nº de átomos de carbono
o y - nº de ligações duplas
o ∆ - posição das ligações
Ex: ácido palmitoleico (C16:1)∆9
• 2. Sistema de n – numeração a partir do grupo
metílico.
x:y nz
x – nº de átomos de carbono
y – nº de ligações duplas
z – posição das ligações
Ex: ácido palmitoleico 16:1 n9
Ácidos gordos naturais: Estrutura, propriedades e nomenclatura
REAÇÕES DOS ÁCIDOS GORDOS
• Esterificação
RCOOH + ROH
RCOOR + H2O
• Hidrólise
RCOOR + H2O
RCOOR + ROH
• Ácido-Base
RCOOH + NaOH
RCOO-Na+ + H2O
ÁCIDOS GORDOS CÍCLICOS
• Controlam processos metabólicos e fisiológicos no
organismo.
• As prostagladinas derivam do ácido araquidónico.
• Foram sintetizadas pela 1ª vez do fluido seminal.
Prostaglandinas
• Estes lipídos não desempenham
funções estruturais, mas são
componentes importantes em vários
processos metabólicos e de
comunicação intercelular.
• Um dos processos mais importantes
controlados pelas prostaglandinas é a
inflamação.
• Todas estas substâncias têm uma
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.
• Efeitos biológicos
o
Estimulação dos músculos lisos
 Contrações uterinas
 Dismenorreia
 Dores menstruais
o
o
o
o
o
o
o
Regulação da produção de esteróides
Inibição da secreção gástrica
Inibição de lipases hormona-sensíveis
Inibição/estimulação da agregação de plaquetas
Regula a transmissão nervosa
Sensibilidade à dor
Medição da resposta intermediária
• Aspirina
o
o
Atua como anticoagulante
Devido ao seu poder anti-agregação das
plaquetas
o
Resposta inflamatória
 Mecanismo de proteção quando o organismo é
danificado.
 O suor, o vermelhão, a febre e a dor são o
resultado deste processo.
 As prostaglandinas desencadeiam esta resposta.
o
Resposta anti-inflamatória
 Bloqueiam a síntese de prostaglandina.
 Causam a redução da resposta inflamatória.
GLICEROL
• Ao ser esterificado por ácidos gordos, o glicerol dá
origem aos glicéridos. Os monoglicéridos podem ser
formados a partir de um álcool primário (isómero α) ou
de um álcool secundário (isómero ß).
Glicerol e um triacilglicerol
GLICÉRIDOS
• São ésteres de ácidos gordos e glicerol
• Constituição:
 Glicerol (álcool) + Ácidos gordos
• Classificação:
o
Podem ter entre 1 a 3 ácidos gordos
 Mono – di – triglicerídeos
• Papel biológico:
o
o
Existem em quase todos os tecidos (adiposo)
Reserva de energia
LÍPIDOS COMPLEXOS
• Contém um éster de ácido gordo com glicerol e outros grupos nas
outras ligações ao glicerol.
• Fosfolípidos: ácidos gordos, ácidos fosfóricos e grupos contendo
azoto como a fosfatidil colina, fosfatidil serina, fosfatidil etanolamina.
• Cerebrosídeos: ácidos gordos, hidratos de carbono e um grupo
contendo azoto como o galactocerebrosídeo ou o
glucocerebrosídeo.
Os fosfolípidos são os elementos
constituintes da dupla camada lipídica das
membranas celulares. R1 e R2 representam
as duas cadeias alifáticas (hidrofóbicas),
enquanto que o ácido fosfórico constitui o
pólo hidrofílico.
Glicerofosfolípidos
Os Glicerofosfolípidos são diacilgliceróis ligados aos álcoois primários numa
ligação fosfodiéster.
ESFINGOLÍPIDOS
Esfingolípidos: ácidos gordos,
substituintes com azoto e substituintes
com o grupo fosforil como sejam as
esfingomielinas.
Tecido nervoso
Nas pessoas 25% de todos os lípidos são
esfingolípidos.
Esfingolípidos
LÍPIDOS DERIVADOS
• Nesta classe encontram-se substâncias muito
variadas, que possuem caraterísticas dos lípidos,
nomeadamente a insolubilidade na água e a
solubilidade nos solventes orgânicos. Englobam-se
aqui os ácidos gordos, os álcoois de elevado peso
molecular, os hidrocarbonetos, as vitaminas D, E e K,
os compostos isoprénicos e as prostaglandinas.
• Os compostos isoprénicos constituem um importante
grupo de compostos orgânicos presentes tanto em
animais como nas plantas.
• O grupo dos esteroídes, do qual fazem parte diversas
hormonas (androgénios, estrogénios, etc) e o
colesterol.
ESTERÓIDES
No reino animal, os esteróides mais
abundantes são os derivados do
colesterol C27H46O, que é um álcool. O
colesterol é componente estrutural das
membranas celulares e precursor de
outros esteróides como, por exemplo, as
vitaminas D e as hormonas sexuais
testosterona (masculino) e estrogénio
(feminino).
No nosso organismo, o colesterol é muito
importante.
É produzido principalmente no fígado,
mesmo que nossa alimentação seja
pobre em colesterol (um adulto, de peso
médio, tem cerca de 250g de colesterol
no seu organismo).
Cortisona
•
•
•
•
•
Associada com muitos processos biológicos
Metabolismo dos glúcidos
Tratamento da artrite reumatóide
Tratamento da asma
Tratamento de comichões
VITAMINAS A E D SÃO
PERCURSORES DE HORMONAS
• Compostos essenciais à saúde dos humanos e
outros vertebrados mas não são sintetizados por
estes e que têm que ser obtidos na dieta.
MEMBRANAS BIOLÓGICAS
• As membranas definem os limites externos das células e regulam o
tráfico molecular ao longo desses limites (Fig). As células eucariótas
dividem o espaço interno em compartimentos discretos para
segregarem processos e componentes.
• Organizam as sequências das reações complexas e são centrais na
conservação da energia biológica e a comunicação entre células.
• As atividades biológicas das membranas derivam das suas
propriedades físicas. São flexíveis, autolimitantes e seletivas na
permeabilidade aos solutos polares.
• A sua flexibilidade permite a alteração da sua forma tanto nos
movimentos tanto no crescimento/divisão celular.
COMPOSIÇÃO DAS MEMBRANAS
• Distribuição assimétrica de fosfolípidos entre as monocamadas
interiores e exteriores das membranas nos eritrócitos
ESTRUTURA DAS MEMBRANAS EM
MOSAICO
Agregados de lípidos que se formam na água.
(a) Em micelas, as cadeias hidrofóbicas dos ácidos gordos encontram-se no
interior da micela, não existe água no interior da esfera.
(b) Bicamada aberta, as cadeias hidrofóbicas estão protegidas da interação
com a água.
(c) Quando a bicamada fecha-se, forma-se uma bicamada fechada, forma-se
uma cavidade vazia, tridimensional (liposoma) aquosa.
Os lípidos e proteínas das
membranas são inseridos na
bicamada; as membranas são
assimétricas tanto na estrutura
como na função. Muitas
proteínas das membranas
contêm oligossacarídos
covalentemente ligados.
As glicoproteínas do plasma
membranar são sempre
orientadas com o domínio
hidrato de carbono na superfície
extracelular.
Interior
Exterior
TRANSPORTE
Fusão Membranar é
muito importante em
muitos Processos
Biológicos
envolvendo organelos
e a membrana
plasmar.
TRANSPORTE ATRAVÉS DA
MEMBRANA
• A membrana celular controla a passagem de
materiais para dentro e para fora da célula.
• A maior parte do transporte é controlado pelas
proteínas integrais.
• Moléculas pequenas como a água passam
diretamente através da membrana – transporte
passivo.
• Moléculas maiores e iões podem necessitar
energia para passar através da membrana –
transporte ativo.
Tipos de transporte
TRANSPORTE PASSIVO
Difusão
• As micromoléculas (CO2, O2, H2O) passam
diretamente através da membrana celular.
• A entropia é a força condutora – precisa de
iguais concentrações de ambos os lados da
membrana.
• A membrana apresenta uma permeabilidade
seletiva a estas moléculas.
• Mudanças de energia na passagem de
solutos hidrofílicos pela bicamada
lipídica de uma membrana biológica.
• (a) Na difusão simples, a remoção da
“concha” hidratada é muito endergónica, a
energia de ativação da difusão através da
bicamada é muito alta.
• (b) Uma proteína de transporte
(permease) reduz a energia de ativação da
difusão transmembranar do soluto. Isto é
realizado pela formação de interações não
covalentes com o soluto desidratado para
trocar as ligações de hidrogénio com a
água provencionando uma passagem
transmembranar hidrofílica.
PRESSÃO OSMÓTICA
• Três condições podem existir nas células:
• Concentração é a mesma em ambos os lados – isotónica.
• Concentração é maior no interior da célula – hipertónica.
• Concentração é maior no exterior da célula – hipotónica.
TRANSPORTE ATIVO
• Quando uma célula tem que fornecer energia para
transportar materiais através da sua membrana.
Transporte Ativo Primário e Secundário
• O transporte ativo é termodinamicamente desfavorável
(endergónico) e acontece somente quando em conjunto com um
processo exergónico.
o
o
O transporte ativo primário, a acumulação de soluto é conjunta com uma
reação química exergónica, conversão de ATP em ADP + Pi.
O transporte ativo secundário ocorre quando o transporte endergónico
(para cima) de um soluto é conjunto com uma corrente exergónica (para
baixo) de um soluto diferente que foi inicialmente transportado pelo
transporte ativo primário.
• Transporte de glucose nas células epiteliais do intestino. A glucose é
cotransportada com o Na ao longo do plasma da membrana apical para a
célula epitelial. Move-se através da célula para a superfície basal, onde
passará para a corrente sanguínea com a ajuda do GLUT2, um
transportador passivo de glucose. O NaK ATPase continua a bombear Na
com o objetivo de manter o gradiente de Na que leva ao consumo de
glucose.