lÍpidos – estrutura e transporte nas membranas. lÍpidos os lípidos são biomoléculas...
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LÍPIDOS – ESTRUTURA E TRANSPORTE NAS
MEMBRANAS
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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.
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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)
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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 ligam-se a uma amina alcoólica.
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TIPOS DE LÍPIDOS
Ácidos gordosSaturados
Insaturados
GlicerolípidosAcilgliceróis (glicéridos)
Fosfoglicéridos
Lípidos complexosLipoproteínas
Glicolípidos
Não glicéridos
Esfingolípidos
Esteróides
Céridos
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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
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• 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.
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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.
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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.
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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 carbonoo y - nº de ligações duplaso ∆ - posição das ligações
Ex: ácido palmitoleico (C16:1)∆9
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• 2. Sistema de n – numeração a partir do grupo metílico.
x:y nz
x – nº de átomos de carbonoy – nº de ligações duplasz – posição das ligações
Ex: ácido palmitoleico 16:1 n9
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Ácidos gordos naturais: Estrutura, propriedades e nomenclatura
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REAÇÕES DOS ÁCIDOS GORDOS• Esterificação
RCOOH + ROH RCOOR + H2O
• Hidrólise
RCOOR + H2O RCOOR + ROH
• Ácido-Base
RCOOH + NaOH RCOO-Na+ + H2O
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ÁCIDOS GORDOS CÍCLICOS• Controlam processos metabólicos e fisiológicos no
organismo.• As prostagladinas derivam do ácido araquidónico.• Foram sintetizadas pela 1ª vez do fluido seminal.
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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.
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• Efeitos biológicoso Estimulação dos músculos lisos
Contrações uterinas Dismenorreia Dores menstruais
o Regulação da produção de esteróideso Inibição da secreção gástricao Inibição de lipases hormona-sensíveiso Inibição/estimulação da agregação de plaquetaso Regula a transmissão nervosao Sensibilidade à doro Medição da resposta intermediária
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• Aspirinao Atua como anticoagulanteo 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.
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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
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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 Existem em quase todos os tecidos (adiposo)o Reserva de energia
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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.
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GlicerofosfolípidosOs Glicerofosfolípidos são diacilgliceróis ligados aos álcoois primários numa
ligação fosfodiéster.
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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.
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Esfingolípidos
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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.
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ESTERÓIDESNo 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).
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Cortisona • Associada com muitos processos biológicos• Metabolismo dos glúcidos• Tratamento da artrite reumatóide• Tratamento da asma• Tratamento de comichões
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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.
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MEMBRANAS BIOLÓGICAS
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• 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.
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COMPOSIÇÃO DAS MEMBRANAS
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• Distribuição assimétrica de fosfolípidos entre as monocamadas interiores e exteriores das membranas nos eritrócitos
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ESTRUTURA DAS MEMBRANAS EM MOSAICO
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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.
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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
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TRANSPORTE
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Fusão Membranar é muito importante em muitos Processos Biológicos envolvendo organelos e a membrana plasmar.
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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.
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Tipos de transporte
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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.
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• 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.
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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.
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TRANSPORTE ATIVO• Quando uma célula tem que fornecer energia para
transportar materiais através da sua membrana.
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Transporte Ativo Primário e Secundário• O transporte ativo é termodinamicamente desfavorável
(endergónico) e acontece somente quando em conjunto com um processo exergónico.o O transporte ativo primário, a acumulação de soluto é conjunta com
uma reação química exergónica, conversão de ATP em ADP + Pi.o 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.
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• 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.