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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.

3

- 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

7

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

35

Nº de Carbonos

Glicerolipídeos – Glicerolipídeos – Estrutura Estrutura do Glicerol

36

Glicerolipídeos – Glicerolipídeos – Denominações e Denominações e TiposTipos

1-Monoacilglicerol 2-Monoacilglicerol

37

Glicerolipídeos – Glicerolipídeos – Denominações e Denominações e TiposTipos

Triacilglicerol Diacilglicerol

38

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).

39

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

45

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.

46

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).).

48

Alguns derivados do ColesterolAlguns derivados do Colesterol

Hormônios Esteróides

Vitamina DÁcidos/Sais Biliares

49

Esteróides – Esteróides – Função BiológicaFunção Biológica

- O Colesterol estabiliza o arranjo linear dos Ácidos Graxos das Membranas Celulares, por

interações de Van der Waals.

50

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…?