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Estrutura e Propriedades dos Lipídios
10ª Aula Teórica – Dia 04/06/2014
Mustafa Hassan Issa
UNIOESTE – Curso de Enfermagem – Disciplina de Bioquímica
Lipídeos:
“Biomoléculas insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos”
• Biomolécula com papéis definidos para a ocorrência e manutenção da vida.
Conceitos e Definições2
Importância – Funções Biológicas
- Cumprem 2 Funções Fundamentais:
1) Função Energética: Fonte e forma de depósito (Altamente concentrado);
2) Função Estrutural (Plástica): Partição dos conteúdos aquosos – Membranas Celulares e Ambientes Subcelulares.
Outras Funções: Aquelas atribuídas especificamente aos diferentes tipos de lipídeos.
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- 2 Tipos Principais (+ 2 Tipos Derivados):
1) Ácidos Graxos (AG) ou Ácidos Graxos Livres (AGL) - Componente lipídico básico;
1.1) Glicerolipídeos - Ácidos Graxos + Glicerol;
1.2) Esfingolipídeos - Ácidos Graxos + Esfingosina.
2) Esteróides – Metabolizados a partir da degradação dos Ácidos Graxos.
Tipos Principais4
- Funções específicas dos diferentes tipos de lipídeos:
• Ácidos Graxos (AGL) – Formação de outros lipídeos / Fonte e forma de depósito de energia;
• Glicerolipídeos e Esfingolipídeos – Forma de depósito de energia / Isolamento térmico e físico / Componentes principais das membranas celulares;
• Esteróides – Confere estabilidade às membranas celulares. Outras (Colesterol): Formação dos sais biliares, precursor da vitamina D e dos hormônios esteróides.
Funções Biológicas dos Principais Tipos de Lipídeos
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Definição:
“Ácidos orgânicos hidrocarbonados de cadeia longa”
Características:
- Formados por 1 Grupo Carboxila ionizável (COOH) e uma “cauda” hidrocarbonada (Cadeia Longa = Polímero de Carbonos);
- Carbonos: Dispostos geralmente em Nº par;
- Tipos de Ácidos Graxos: Saturados ou Insaturados.
Ácidos Graxos –Ácidos Graxos – Informações Gerais Informações Gerais6
Ácidos Graxos –Ácidos Graxos – Estrutura Molecular Estrutura MolecularGrupo Carboxila (Região Polar –
Hidrofílica)
Cadeia hidrocarbonada (Região Apolar - Hidrófoba)
Saturado Insaturado
Grupo Carboxila (Região Polar – Hidrofílica)
Cadeia hidrocarbonada(Região Apolar - Hidrófoba)
Insa
tura
ção
Saturadas
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Ácidos Graxos – Ácidos Graxos – Saturados e InsaturadosSaturados e Insaturados
Ácido Graxo Ácido Graxo InsaturadoInsaturado
Ácido Graxo Ácido Graxo SaturadoSaturado
8
3HC-2HC-2HC-2HC-2HC-2HC-2HC-2HC-HC
-OOC-2HC- 2HC-2HC-2HC-2HC-2HC-2HC-HC
C-1
C-2
C-3
C-9
Região Polar
RegiãoApolar
C-10
C-18Ω / ω
Ácido Oléico - CHÁcido Oléico - CH33(CH(CH22))1818COOHCOOH
Insaturação
Ácidos Graxos – Ácidos Graxos – Numeração da CadeiaNumeração da Cadeia9
Ácidos Graxos – Nomenclatura
18:1 (9)ou
18:1 (9)ou
18:1-9
ou18:1;9
• A partir do C1 (Carboxila):
18:0
Posição da ligação dupla
Número de ligações duplasNúmero de carbonos
9: Do Carbono 9
para o Carbono 10
10
Ácidos Graxos – Ácidos Graxos – Numeração OmegaNumeração OmegaNumeração a partir do último carbono: Carbono Omega (Ω / ω)
3HC-2HC-2HC-2HC-2HC-2HC-2HC-2HC-HC
-OOC-2HC- 2HC-2HC-2HC-2HC-2HC-2HC-HC
(C-18)Ω /
ω(Ômega)
Região Polar
RegiãoApolar
C-1
11
• A partir do Carbono Ω / ω (Carbono Omega - Último Carbono):
18:1 Número de Carbonos
Número de ligações duplas
Posição da ligação dupla
Ácidos Graxos – Nomenclatura Omega12
Ácidos Graxos Essenciais
Ácido Linoléico (Série: Omega 6)
Ácido Linolênico (Série: Omega 3)
- São aqueles que um organismo não pode sintetizar, devendo portanto serem obtidos da alimentação.
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Ácidos Graxos – Tipos e Nomenclatura
Ácido N° de Carbonos Fórmula
Láurico 12 CH3(CH2)10CO2H
Mirístico 14 CH3(CH2)12CO2H
Palmítico 16 CH3(CH2)14CO2H
Esteárico 18 CH3(CH2)16CO2H
Araquídico 20 CH3(CH2)18CO2H
Ácidos Graxos Saturados de Ocorrência Natural
14
Ácidos Graxos Insaturados de Ocorrência Natural
Ácido N° deCarbonos
Grau deInsaturação
Fórmula
Palmitoléico 16 16:1( CH3(CH2) 5CH=CH(CH2) 7CO2H
Oléico 18 18:1( CH3(CH2) 7CH=CH(CH2) 7CO2H
Linoléico 18 18:2( CH3(CH2) 4CH=CH(CH2)CH=CH(CH2) 7CO2H
Linolênico 18 18:3( CH3(CH2CH=CH) 3(CH2) 7CO2H
Araquidônico 20 20:4( CH3(CH2) 4(CH=CHCH2) 4(CH) 2 CO2H
Ácidos Graxos – Tipos e Nomenclatura15
• Propriedades Físicas: 1. Isomeria geométrica; 2. Solubilidade; 3. Pontos de fusão e ebulição.
• Propriedades Químicas: A) Associadas à Carboxila: 1. Caráter ácido; 2. Detergência; 3. Formação de ésteres. B) Associadas à Cadeia Carbonada: 1. Oxidação; 2. Hidrogenação; 3. Halogenação.
Ácidos Graxos - Propriedades 16
1) Isomeria Geométrica
Ácidos Graxos - Propriedades Físicas
Ácido Graxo CisÁcido Oléico
Ácido Esteárico
Ácido Graxo TransÁcido Elaídico
Ácido Graxo CisÁcido Linolênico
17
Número de Carbonos
So
lub
ilid
ad
e
2) Solubilidade dos Lipídios em Solução Aquosa
Ácidos Graxos - Propriedades Físicas18
3.1) Comprimento da Cadeia: Quanto maior o Nº de Quanto maior o Nº de Carbonos, maior o Carbonos, maior o PEPE e o e o PFPF da molécula;
3.2) Número de InsaturaçõesNúmero de Insaturações:: - Quanto maior o Nº de Insaturações (Ligações duplas), menor é o PF da molécula;- Quanto maior o Nº de Insaturações (Ligações duplas), maior é o PE da molécula.
- Propriedades que influenciam diretamente sobre o aspecto da substância à Temperatura Ambiente Estado sólido ou líquido..
3) Pontos de Fusão e Ebulição
Ácidos Graxos - Propriedades Físicas19
3) Pontos de Fusão e Ebulição
Ácidos Graxos Saturados
Mistura de Ácidos Graxos Saturados e Insaturados
Maior interação entre as
moléculas
Menor interação entre as
moléculas
Ácidos Graxos - Propriedades Físicas20
Grupamento carboxílico
Cadeia hidrocarbonada
Ácido esteárico (18:0)
Ponto de fusão: 69,6C
Ácido Graxo Ácido Graxo SaturadoSaturado
21
Ácido oléico [18:1(9)]
Ponto de fusão: 13,4C
Insaturação
Curvatura na Molécula
Ácido Graxo Ácido Graxo InsaturadoInsaturado
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Nome Nº de Carbonos Ponto de Fusão(°C)
Láurico 12 43,9
Mirístico 14 54,1
Palmítico 16 62,7
Esteárico 18 69,9
Araquídico 20 75,4
Pontos de Fusão de Ácidos Graxos Saturados
Ácidos Graxos - Propriedades Físicas23
Nome Nº deCarbonos
Nº de LigasDuplas
Ponto deFusão (°C)
Palmitoléico 16 1 0,5
Oléico 18 1 13,4
Linoléico 18 2 -5,0
Linolênico 18 3 -10,0
Araquidônico 20 4 -49,5
Pontos de Fusão de Ácidos Graxos Insaturados
Ácidos Graxos - Propriedades Físicas24
1. Caráter Ácido.
Ácidos Graxos - Propriedades Químicas
Propriedades Químicas Associadas à Carboxila:
25
R-COOH + NaOH R-COONa + H2O
2. Detergência.
Propriedades Químicas Associadas à Carboxila:
Ácidos Graxos - Propriedades Químicas26
3. Formação de Ésteres.
Ligação éster
Propriedades Químicas Associadas à Carboxila:
Ácidos Graxos - Propriedades Químicas27
1. Oxidação.
O2
Propriedades Químicas Associadas à Cadeia Carbonada:
Ácidos Graxos - Propriedades Químicas28
2. Hidrogenação.
Ácidos Graxos - Propriedades Químicas
Propriedades Químicas Associadas à Cadeia Carbonada:
29
Ácidos Graxos - Propriedades Químicas
Propriedades Químicas Associadas à Cadeia Carbonada:
Trans
Sat. Insat.
2. Hidrogenação.
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• Na natureza a maioria dos ácidos graxos insaturados estão na forma CIS – Os dois átomos de hidrogênio estão no mesmo lado da dupla ligação de carbono.
• Nos ácidos graxos forma TRANS - Os dois átomos de hidrogênio estão em lados opostos da dupla ligação.
Ácidos Graxos – Isômeros Cis e Trans
Cis
Trans
São 2 formas isômeras estruturais
(Isômeros): Cis e Trans
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Ácidos Graxos – Isômeros Cis e Trans32
• Exemplo: Margarina.
• Na fabricação da margarina, é realizada a hidrogenação dos ácidos graxos vegetais para que fiquem com aspecto de estruturas saturadas, o que provoca elevação no ponto de fusão (produto se mantém sólido à temperatura ambiente);
• “Processo de Hidrogenação“ (Catalisador metálico: níquel ou alumínio / Temperaturas em torno de 260ºC);
• Neste processo, muitas das ligações originalmente "cis" transformam-se em ligações "trans".
Ácidos Graxos – Isômeros Cis e Trans33
Ácidos Graxos - Propriedades Químicas
3. Halogenação*.
Propriedades Químicas Associadas à Cadeia Carbonada:
*Grupo 17 (7A) da tabela periódica: F/Cl/Br/IAs
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Ácidos Graxos - Derivados Bioquímicos(Glicerolipídeos e Esfingolipídeos)
Lipídios de armazenamento
(apolares)
Lipídios de membrana (polares)
Triglicerídeos
Fosfolipídios
Glicerofosfolipídeos Esfingolipídeos Esfingolipídeos
Glicolipídios
Ácido graxo
Ácido graxo
Ácido graxo
glicero
l
glicero
l
esfi
ng
osin
a
esfi
ng
osin
a
Outro Grup.
ColinaCarboidrato
Fosfato Fosfato
Ácido graxo
Ácido graxo Ácido graxo Ácido graxo
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Nº de Carbonos
Glicerolipídeos – Glicerolipídeos – Estrutura Estrutura do Glicerol
36
Glicerolipídeos – Glicerolipídeos – Denominações e Denominações e TiposTipos
1-Monoacilglicerol 2-Monoacilglicerol
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Glicerolipídeos – Glicerolipídeos – Denominações e Denominações e TiposTipos
Triacilglicerol Diacilglicerol
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Glicerolipídeos – Glicerolipídeos – ClassificaçõesClassificações
• Homoglicerídios: - Formado por 3 ácidos graxos iguais.
Ex: Triesteroilglicerol (3 ácidos esteáricos).
• Heteroglicerídios:- Formado por ácidos graxos diferentes.
Ex: 1,3-palmitoil-2-oleil-glicerol (2 palmitatos + 1 oleato).
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Glicerolipídeos – Triglicerídeos – Triglicerídeos ((Triacilglicerídeos ou TriacilgliceróisTriacilglicerídeos ou Triacilgliceróis))
São ésteres de 3 Ácidos Graxos com o Álcool Glicerol
Ácido graxo
Ácido graxo
Ácido graxo
Glicero
l
Triglicerídeo:
40
Glicerolipídeos – – Glicerofosfolipídios
São ésteres de 2 Ácidos Graxos com o Álcool Glicerol, Grupo Fosfato, e um
Grupamento Nitrogenado ou outro Álcool
*Outro grupo = Composto nitrogenado ou álcool.
PP Outro Grupo*
Ácido graxo
Ácido graxo
Glic
ero
l
41
Glicerol
Ácido Graxo
Ácido Graxo
Ácido Graxo
Grupo Fosfato
Outro Grupo
Glicerolipídeos – – Glicerofosfolipídios
42
Colina
Serina
Glicerol
Etanolamina
Inositol
Glicerofosfolipídeos – Derivados (Glicerofosfolipídeos – Derivados (Grupos que Grupos que pode estar ligados ao Grupo Fosfatopode estar ligados ao Grupo Fosfato))
43
- Exemplo: Devido à sua propriedade tensoativa a Fosfatidilcolina impede que os alvéolos colabem durante a expiração.
Expiração
Inspiração
Atelectasia
Alvéolo totalmente
expandido no final da
inspiração
Alvéolo parcialmente
vazio no final da expiração(Normal)
Alvéolo colabado por falta de surfactante
Glicerofosfolipídeos – Glicerofosfolipídeos – Função BiológicaFunção Biológica44
EsfingolipídeosEsfingolipídeos
Glicolipídios possuem: • Álcool = Esfingosina• Ácido Graxo• Carboidrato
Ácido graxo
CarboidratoEsfi
ng
osi
na
Esfingofosfolipídios possuem: • Álcool = Esfingosina• Ácido Graxo• Grupo Fosfato• Colina
Ácido graxo
P Colina
Esfi
ng
osi
na
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Esfingolipídeos – Esfingolipídeos – Função BiológicaFunção Biológica
- A Esfingomielina forma a Bainha de Mielina, que circunda os axônios nas células nervosas.
- Na Esclerose Múltipla a perda da Bainha de Mielina leva à lentidão ou à interrupção da transmissão nervosa.
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Esteróides
- São derivados cíclicos do isopreno, sendo o ciclopentanoperidrofenantreno a estrutura
fundamental dos esteróides.
Isopreno
47
Esteróides - - ColesterolColesterol - Estrutura e Fórmula - Estrutura e Fórmula
*
*
• O colesterol é o esterol precursor dos O colesterol é o esterol precursor dos demais esteróides biologicamente ativos;demais esteróides biologicamente ativos;
• Pode apresentar-se ligado a um ácido Pode apresentar-se ligado a um ácido graxo (graxo (Colesterol EsterificadoColesterol Esterificado).).
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Alguns derivados do ColesterolAlguns derivados do Colesterol
Hormônios Esteróides
Vitamina DÁcidos/Sais Biliares
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Esteróides – Esteróides – Função BiológicaFunção Biológica
- O Colesterol estabiliza o arranjo linear dos Ácidos Graxos das Membranas Celulares, por
interações de Van der Waals.
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Esteróides - Colesterol- O Colesterol junto a outros Lipídeos da dieta são transportados para os tecidos pelas Lipoproteínas
Plasmáticas – Metabolismo Lipídico.
51
Obrigado,
agradeço a atenção de todos
Perguntas…?