Maio/2014. Me. Aylan Kener Meneghine Doutorando em Microbiologia Agropecuária

Transcrição

1 Maio/2014 Me. Aylan Kener Meneghine Doutorando em Microbiologia Agropecuária

2 Grupo de compostos diferentes quimicamente entre si, apresentando como característica comum: insolubilidade em água e solubilidade em solventes orgânicos. Distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas membranas celulares e nas células de gordura.

3 Armazenamento de energia (Gorduras e óleos); Elementos estruturais de membranas (fosfolipídios, glicolipídeos e esteróis); Co-fatores enzimáticos; Transportadores de elétrons; Mensageiros intracelulares Hormônios; Pigmentos que absorvem radiação luminosa; Ancoras hidrofóbicas de membranas; Agentes emulsificantes.

4 Indústrias alimentícias Sabão e detergentes Farmacêutica Cosméticos Explosivos, polímeros Óleos para freios e Fluídos de hidramático Tintas e adesivos Produção de biodiesel

5 Combustível renovável composto de alquil ésteres de ácidos graxos de cadeia longa, derivados de óleos vegetais ou de gorduras animais. (Resolução ANP n 07/2008) MATÉRIAS-PRIMAS Óleo vegetal: mamona, dendê, babaçu, girassol, soja, coco da praia, algodão, amendoim, canola, abacate, linhaça, quiabo, semente de tomate, de maracujá e de nabo forrajeiro. Plantas nativas: pequi, o buriti e a macaúba (bons resultados em laboratórios mas sua produção é extrativista e não há plantios comerciais ) Gorduras animais: o sebo bovino, os óleos de peixes, o óleo de mocotó, a banha de porco Óleos e gorduras residuais (uso doméstico, comercial e industrial) - grande potencial.

6 A produção de óleo do quiabo por hectare pode chegar a 1500 quilos de óleo contra 480, 500 quilos de óleo de soja por hectare Pesquisador Artur Augusto Alves Fonte:

7 Lipídeos de armazenamento lipídeos neutros Lipídeos de membrana lipídeos polares Lipídeos como sinais, co-fatores e pigmentos

8 Substâncias derivadas quimicamente de ácidos graxos (por exemplo, gorduras e óleos) com a função de armazenamento de energia (energia ou carbono) nos seres vivos (animais e vegetais). GORDURAS E ÓLEOS Gorduras de origem animal manteiga e creme de leite, banha sebo e óleo de mocotó; Gordura de origem vegetal manteiga de cacau Óleo de origem animal óleo de baleia, fígado de bacalhau, peixe; Óleo de origem vegetal soja, linhaça, coco, amendoim, dendê, oliva, algodão, etc. Originam ácidos graxos

9 Ácidos Graxos (Derivados de Hidrocarbonetos) São ácidos carboxilicos com cadeias hidrocarbonadas de comprimento entre 4 e 36 carbonos (C 4 a C 36 ). Suas cadeias podem ser saturadas (sem duplas ligações) ou insaturadas (com duplas ligações). Cadeia carbônica Grupo carboxila

10 São moléculas acíclicas, anfipáticas, sem ramificações e, em geral possui número par de átomos de carbono. Alguns contém: anéis de 3 carbonos, grupos hidroxila ou ramificações através do grupo metila. Parte hidrofílica (polar) Parte hidrofóbica (apolar)

11 Grupo carboxila Região hidrofílica Cadeia hidrocarbônica com 18 C Região hidrofóbica Duplas ligações quase nunca são conjugadas, são separadas por um grupo metileno Acido graxo Ácido Esteárico Ácido Oleico Ácido Linoleico Ácido Linolênico

12 Nomenclatura simplificada (de acordo com a cadeia carbônica): especifica o comprimento da cadeia e o número de duplas ligações, separados por dois pontos. Por exemplo: Ácido palmítico = saturado e com 16 carbonos 16:0 Ácido oléico = 18 carbonos e uma dupla ligação 18:1

13 As posições de quaisquer outras duplas ligações são especificadas por números superescritos a seguir da letra grega (delta): H 16 carbonos com ligação dupla no carbono 9 = 16:1 ( 9 ) Ácido palmitoléico 20 carbonos com ligação dupla nos carbonos 5, 8, 11, 14 = 20:4 ( 5,8,11,14 ) Ácido araquidônico

14 Final anóico (apenas para ligação simples); final enóico (para ligações simples e dupla) Nome comum e sistemático n- (cadeia nornal, cis, duplas dobram as cadeias para o mesmo lado) cis trans

15 Determinadas pelo comprimento e grau de insaturação da cadeia de hidrocarboneto Outro fator influenciado por esses itens são o ponto de fusão (T ambiente 25 C): Ácidos graxos saturados de 12:0 a 24:0 consistência cerosa; Ácidos graxos insaturados de 12:0 a 24:0 líquidos oleosos. Dupla ligação Ponto fusão

16 Quanto mais longa for a cadeia acila do ácido graxo e menor o número o número de duplas ligações, menor será a solubilidade em água. O grupo carboxílico (polar) é responsável pela pequena solubilidade em água dos ácidos graxos de cadeia curta.

17 Dupla ligação causa uma curvatura na cadeia Saturado Insaturado

18 Influência do grau de insaturação no ponto de fusão... Hidrofílica Hidrofóbica SATURADOS Mais organizados para fusão necessitam de mais energia INSATURADOS Menos organizados para fusão necessitam de menos energia

19 Equilíbrio entre ácidos graxos interfere na consistência da gordura

20 A maioria dos ácidos graxos se encontram nos animais e plantas na forma de ÉSTER DE GLICEROL. + Ocorre liberação de uma molécula de H 2 O

21 ESTER DE GLICEROL Glicerol (álcool) Monoglicerídeo (éster) Ácido graxo (Ácido carboxílico) Di e triglicerídeo

22 Lipídeos mais simples: compostos de três ácidos graxos, cada um em ligação éster com o mesmo glicerol. Ocorrência natural mistos contém dois ou mais ácidos graxos diferentes (por ex: gorduras animais e óleos vegetais). Moléculas hidrofóbicas, apolares, essencialmente insolúveis em água

23 Nas células são acumulados em vesículas - células animais (adipócitos) e vegetais (principalmente em sementes) possuem no citoplasma gotículas de triglicerídeos. Adipócitos Animais superiores acumulam-se em vacúolos maiores, Servem como isolantes térmicos camada de adipócitos no Cotilédone subcutâneo Células vegetais eles são armazenados em gotículas ou grânulos dispersos no citoplasma sem a presença de água.

24 Os átomos de carbono dos ácidos graxos estão mais reduzidos que os dos açúcares, sua oxidação fornece mais do que o dobro em energia, grama por grama, que a oxidação dos açúcares. Em alguns animais tem função de isolantes contra baixas temperaturas

25 São ésteres de ácidos graxos com álcoois de cadeia longa Cadeias de ácido graxo 14 a 36C; Cadeias de álcool 14 a 30 C Pontos de fusão mais altos que os dos triacilgliceróis 60 à 100 C Repelentes à água (no caso de penas e pelos animais) ; Evita desidratação e proteção contra parasitas (plantas); Armazenamento de energia (plâncton)

26 Indústrias farmacêuticas, cosméticos e outras. Lanolina, cera de abelha, cera de carnaúba, cera extraída do óleo de espermacete. Carnaúba Cera de abelhas acido graxo (16C) e álcool de cadeia longa (30C)

27 Ceras, juntamente com a cutina (partes aéreas) e suberina (partes subterrâneas ) são importantes para a formação da cutícula estrutura que cobre as paredes celulares externa das plantas. Auxiliam na redução da transpiração e na invasão de patógenos

28 Os lipídeos de membrana são anfipáticos. Formam interações entre si e com a água e direcionam sua organização como bicamadas de membrana. A característica central na arquitetura de membranas biológicas é a camada dupla de lipídeos (bicamada lipídica).

29 Membrana biológica Age como uma barreira impedindo a passagem de moléculas polares e íons

30 Fosfolipídeos (PO 4 ) Glicolipídeos (açúcar) Glicerofosfolípideos (glicerol) Esfingolipídeos (esfingosina) Esfingolipídeos (esfingosina) Galactolipídeos (galactose)

31 Ácido graxo saturado C 16 ou C 18 Ácido graxo insaturado C 18 a C 20

32 Lipídeos encontrados nas membranas dos cloroplastos.

33 Segunda maior classe de lipídios de membrana. Compostos de uma molécula de esfingosina (aminoálcool), uma molécula de um ácido graxo de cadeia longa. As ligações podem ser glicosídicas ou fosfodiéster.

34 fosfolípideo glicolípideo

35 As porções de carboidratos de certos esfingolipídios definem os grupos, e por isso determinam o tipo de sangue que se pode receber com segurança em transfusões

36 Presente na maioria das células eucarióticas. Precursores de vários produtos com atividades biológicas específicas: Hormônios (expressão gênica), ácidos biliares (emulsificação das gorduras da dieta) Colesterol: mais importante esterol dos tecidos animais, é anfipático. Bactérias não podem sintetizar esteróis, porém algumas espécies bacterianas podem incorporar esteróis exógenos em suas membranas.

37 Anéis fundidos: 3 com 6C e 1 com 5C

38 Hormônio sexual masculino. Hormônio sexual feminino. Compostos esteroidais usados como agentes antiinflamatórios.

39 Derivados do ácido araquidônico (20:4 5,8,11,14 ) originário de lipídeos de membrana (animais) e do ácido linolênico (18:3 9,12,15 ) nos vegetais. Funções reprodutivas, reação inflamatória, secreção gástrica, etc.

40 Animais - Ácido aracdônico liberado dos lipídeos de membrana é metabolizado em substancias importantes Síntese do AMP Contração musculatura lisa do útero Reação inflamatória Ciclo sono/vigilia Produzido pelas plaquetas Formação do coágulo e do fluxo sangue local do coágulo Produzido principalmente pelos leucócitos Contração musculatura lisa pulmão crise asmática

41 Mecanismos similar ao das prostaglandinas são observados nos vegetais na defesa contra insetos e alguns patógenos defesa da planta ácido jasmônico Vegetais derivados do acido linolênico produzem eicosanóides

42 Podem ser precursores de hormônios (vitamina A e D) como também ser co-fatores de oxidação e redução (vitaminas E e K).

43 INTERVALO 15 MINUTOS!

44

45 Definem limites externos das células Dividem compartimentos Regulam o trânsito das moléculas Manutenção do equilíbrio com o meio Participam da interação célula X célula

46 Flexibilidade mudança de forma, crescimento e movimento Auto-selantes habilidade de se romper e selar, por exemplo, endo e exocitose, divisão celular Seletividade permeabilidade seletiva

47 Lipídeos polares Fosfolipídeos, glicolipídeos e esterois; Proteínas Moléculas responsáveis pelo trânsito molecular, sinalizadoras ou receptores de sinais. Proporção dos constituintes principais (proteínas e lipídeos) variam conforme as funções biológicas das células

48 As características das membranas biológicas podem ser explicadas pelas interações entre as moléculas que as constituem e a água hidrofílica Lipídeos de membrana moléculas anfipáticas hidrofóbica Moléculas de água organizam-se em uma rede cristalina regular e oscilante, por ligações de hidrogênio. Moléculas anfipáticas forçam alteração no arranjo das moléculas de água

49 Moléculas anfipáticas dispersas forçam a rede de água devido à sua região hidrofóbica... As regiões hidrofóbicas se agregam diminuindo a área de contato com a água (formam micelas)

50 Vários agregados lipídicos podem se formar no meio aquoso lipossomos aquoso micelas bicamadas Mecanismo/agregação que explica a estrutura das membranas biológicas Membranas biológicas são constituídas por uma bicamada de lipídeos

51 Região hidrofílica Região hidrofóbica Região hidrofílica Estrutura mantida pelas interações hidrofílicas e hidrofóbicas, interações fracas e que justificam as características das membranas (seletividade, auto-selantes e flexibilidade)

52 Lipídeos formam uma bicamada com os grupos polares para o exterior Proteínas distribuídas por essa camada mosaico fluído

53 Diferentes tipos de proteínas podem ser encontrados nas membranas celulares Porção glicídica das glicoproteínas Lado externo Face central da bicamada Bicamada de lipídeos Lado interno (citoplasma) Periférica Integral Periférica Ancorada em lipídeos

54 Proteínas integrais possuem uma região hidrofóbica localizada na região apolar da membrana Hidrofílicos muitos resíduos de aminoácidos polares ou carregados. Aminoácidos hidrofóbicos

55 Proteínas periféricas realizam Interações eletrostáticas e ligações de hidrogênio entre os domínios hidrofílicos das proteínas e a cabeça polar dos lipídeos

56 De modo geral... Uma das principais funções das membranas biológicas transporte seletivo Proteínas são as moléculas envolvidas no transporte

57 Membrana permeável compartimentos com diferentes concentrações moleculares ou íons Equilíbrio alcançado por Difusão Deve haver igualdade nas concentrações de soluto Potencial eletroquímico (demonstra a direção para a qual um soluto carregado tende a se mover espontaneamente.

58 Nas membranas biológicas difusão é difícil ocorrer devido à permeabilidade seletiva delas Para passar pela camada bilipídica um soluto precisaria se desfazer de sua camada de água e difundir por uma região onde ele seria pouco solúvel Energia requerida para a passagem seria muito grande

59 Mecanismo utilizado para o transporte de soluto e metabólitos nos sistemas biológicos a favor de seu gradiente de concentração Proteínas (permeases ou transportadoras) de membrana diminuem a energia requerida para o transporte

60

61 CANAIS Proteínas integrais das membranas fazem o transporte nas células Estrutura da aquaporina Tetrâmero fora dentro Cadeias hidrofílicas Possui seis regiões transmembrana que formam um canal com cadeias laterais hidrofílicas por onde passam as moléculas de água

62 Aquaporinas estão presentes em diversas células onde são responsáveis pela rápida movimentação de água

63 Proteínas carregadoras Existem 3 tipos de transporte passivos, isto é que não gastam energia Transporte Único Co-transporte ou simporte Contratransporte ou antiporte Transporte duplo Soluto passa do local de maior concentração para o de menor concentração transporte passivo

64 TRANSPORTE ATIVO quando um soluto é transportado contra seu gradiente químico/elétrico. Gasto de energia Proteínas tipo BOMBAS

65 Os transportadores ativos de soluto são complexos protéicos que quebram o ATP fornecendo energia para o transporte contra um gradiente de concentração ou elétrico - ATPases Existem 3 tipos importantes de ATPases que diferem na estrutura, mecanismo e localização nos tecidos, apesar delas estarem distribuídas em todos os tecidos vivos. proteínas periféricas proteínas transmembranas

66 Mantém concentrações diferentes desses íons no interior e exterior da célula(com gasto de ATP) criando um potencial eletroquímico importante para o transporte de outras moléculas

67 Tem a capacidade de quebrar ou sintetizar ATP dependendo do fluxo de H + Importante na fosforilação oxidativa e fotofosforilação

68 A partir da criação de um gradiente iônico e um potencial eletroquímico na membrana (citoplasmática e dos vacúolos) com gasto de ATP, muitos outros íons e substratos podem ser transportados sem gasto de energia (canais e proteínas carreadoras)

69 DÚVIDAS?