Lipídeos II - os triacilgliceróis 27

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1 Lipídeos II - os triacilgliceróis 27 AULA objetivos Esperamos que, após o estudo do conteúdo desta aula, você seja capaz de: Ser capaz de identificar um triacilglicerol; Ser capaz de entender como ele é construído a partir de glicerol e ácidos graxos; Entender como a participação de diferentes ácidos graxos na estrutura do triacilglicerol determina suas propriedades físico-químicas; Conhecer funções que os Triacilgliceróis desempenham no organismo; Discutir o conceito de obesidade.

2 Bioquímica I Lipídeos II - os triacilgliceróis A maioria dos ácidos graxos não pode ser encontrada livre na natureza. Eles são as unidades de construção de lipídios mais complexos, como as gorduras (triacilgliceróis) e os lipídeos de membranas celulares (fosfolipídeos e esfingolipídeos). Nós agora veremos a estrutura dos triacilgliceróis e as funções que eles desempenham no organismo vivo. Nas aulas seguintes, veremos os lipídeos de membranas e outros lipídeos biologicamente importantes. FINALMENTE AS GORDURAS, ONDE COMEÇAMOS. O QUE SÃO ELAS? Figura 27.1: Uma micrografia eletrônica de varredura de adipócitos, células de estoque de triacilgliceróis. T RIACILGLICERÓIS Os triacilgliceróis se diferenciam em função dos diferentes ácidos graxos que os compõem. As moléculas conhecidas como gorduras compõem substâncias como a manteiga, a margarina, os óleos e a banha. Estas moléculas são formadas por três longas caudas não-polares ou apolares e, por isso, gorduras não se misturam com a água. A água, sendo polar, rejeita as caudas. As células usam as gorduras para estoque ou armazenamento de energia justamente porque suas caudas têm mais energia potencial do que outras moléculas biológicas, como os açúcares, por exemplo. Enquanto nos mamíferos os adipócitos (células do tecido adiposo) são as células especializadas no armazenamento de gorduras, nos insetos as células do corpo gorduroso têm a mesma função. Nas células vegetais, as gorduras são armazenadas nos cloroplastos sob forma de gotículas de lipídeos. As gorduras são denominadas TRIACILGLICERÓIS ou simplesmente triglicerídeos. Os detalhes variam, mas todos os triacilgliceróis são formados por 3 ácidos graxos, unidos por ligações éster a uma molécula de glicerol. Triacilgliceróis podem ser formados por uma ampla variedade de ácidos graxos, maiores ou menores, saturados ou insaturados, que conferem ao triacilglicerol propriedades específicas. Portanto, existe uma grande variedade de triacilgliceróis que se diferenciam uns dos outros pela combinação dos diferentes ácidos graxos. No exemplo da Figura 27.2, o triacilglicerol é formado por uma molécula de ácido palmítico, uma de ácido esteárico e outra de ácido oléico - os três ácidos graxos. Neste caso, o triacilglicerol possui na sua estrutura um ácido graxo insaturado (o ácido oléico) e dois ácidos graxos saturados (ácido palmítico e ácido esteárico). 72 CEDERJ

3 AULA 27 MÓDULO 5 Figura 27.2: Um triacilglicerol é formado por 3 cadeias de ácidos graxos (caudas apolares) unidas por uma molécula de glicerol. O GRAU DE SATURAÇÃO FAZ A DIFERENÇA... Você lembra quando falamos que o grau de saturação dos ácidos graxos influencia no seu ponto de fusão? Pois bem, veja agora como as propriedades dos ácidos graxos que formam os Triacilgliceróis determinam as propriedades das gorduras. Nas gorduras saturadas, as caudas dos ácidos graxos tendem a ficar alinhadas e as moléculas formam substâncias sólidas à temperatura ambiente. Isto é o que acontece com a manteiga. Nas gorduras insaturadas, como o óleo de soja, as caudas contêm duplas ligações e, portanto, um arranjo tridimensional não linear, ou curvo. Estes Triacilgliceróis não se alinham facilmente, o que os mantêm como um óleo líquido. Figura 27.3: Representação esquemática das moléculas de triacilgliceróis que formam o óleo e a manteiga. CEDERJ 73

4 Bioquímica I Lipídeos II - os triacilgliceróis Você deve estar se perguntando sobre a margarina... Para fazer a margarina, o óleo vegetal líquido é convertido a sólido. Você imagina como isso é feito? É preciso introduzir hidrogênios na molécula. A adição de hidrogênios nas duplas ligações chama-se hidrogenação. Tal procedimento transforma os ácidos graxos insaturados em ácidos graxos saturados. Para isso são utilizados gás hidrogênio e um catalisador, em geral níquel. Á CIDO GRAXO INSATURADO TRANS Para mais informações ver: Ascherio et al. (1999) Trans Fatty Acids and Coronary Heart Disease. The New England Journal of Medicine em /0340/0025/ 1994.asp e Taylor (1995) Trans Fatty Acids in Margarine. The New England Journal of Medicine July 13, 1995 Vol. 333, No. 2. Em /0333/0002/ 0130c.asp Figura 27.4: Para a produção de margarina, o óleo vegetal é parcialmente hidrogenado. Aproximadamente 62% dos ácidos graxos da manteiga são saturados, em comparação com apenas 20% na margarina. Durante a fabricação da margarina e de algumas outras manteigas vegetais, os óleos poliinsaturados de milho, soja ou girassol, ao serem parcialmente hidrogenados, reorganizam sua estrutura química. Esta reorganização origina um lipídeo que não é encontrado na natureza e que é mais endurecido (saturado), porém não tão duro quanto a manteiga. Quando um dos átomos de hidrogênio da cadeia de carbono se desloca de sua posição de ocorrência natural (posição cis) para o lado oposto da dupla ligação entre dois átomos de carbono (posição trans), o ácido graxo reestruturado recebe a designação de ÁCIDO GRAXO INSATURADO TRANS. 74 CEDERJ

5 E o que você prefere: manteiga ou margarina? Existe ainda hoje uma grande controvérsia a respeito das vantagens e desvantagens do uso da margarina no lugar da manteiga e vice-versa. Tal controvérsia tem como foco os possíveis efeitos prejudiciais à saúde dos ácidos graxos insaturados trans. Uma dieta rica nesses ácidos graxos, parcialmente hidrogenados, eleva a concentração de LDL (lipoproteína de baixa densidade) aproximadamente na mesma proporção que uma dieta rica em gordura saturada. Mas, ao contrário das gorduras saturadas, as gorduras parcialmente hidrogenadas parecem reduzir também a concentração de HDL (lipoproteínas de alta densidade). Há dados indicando que os ácidos graxos trans dietéticos causam mortes a cada ano por doenças cardíacas. Em aulas posteriores, falaremos sobre as lipoproteínas, o seu papel no transporte de lipídeos e sua relação com as doenças cardiovasculares. LDL e HDL O papel fisiológico da LDL e da HDL e a discussão de como estas proteínas afetam nossa saúde você verá na aula 31 deste módulo. AULA 27 MÓDULO 5 GORDURA É FUNDAMENTAL Apesar das polêmicas em torno das gorduras, veja agora alguns exemplos de sua importância para o organismo animal. Durante sua oxidação, as gorduras liberam mais energia (37kJ/g) que os carboidratos ou as proteínas (17kJ/g). As gorduras são estocadas sem qualquer molécula de água ligada a elas. Ao contrário, ao glicogênio (ver aula de glicídeos), por exemplo, liga-se uma quantidade de água equivalente a 2 vezes seu próprio peso. Isto significa que, apenas 1/3 do peso do glicogênio é carboidrato. Assim, por grama, gorduras estocam aproximadamente 6 vezes mais energia que o glicogênio. No verão, os ursos estocam grandes quantidades de triacilgliceróis que eles usarão para obter energia durante a hibernação (ver item 4 desta aula). É a forma mais eficiente de garantir o inverno. Camelos também podem estocar grandes quantidades de Triacilgliceróis, em suas corcovas, que eles utilizam na obtenção de energia e produção de água. O tecido adiposo ajuda a manter órgãos e nervos em suas posições corretas e protegê-los contra choques e lesões traumáticas. A camada subcutânea de gordura isola o organismo, preservando o calor e mantendo a temperatura do corpo. As gorduras auxiliam no transporte e absorção das vitaminas lipossolúveis, como as vitaminas A, D, E e K. Elas também diminuem a produção de secreções gástricas e tornam mais CEDERJ 75

6 Bioquímica I Lipídeos II - os triacilgliceróis lento o esvaziamento gástrico. Além disso, adicionam paladar à dieta e produzem uma sensação de saciedade após a refeição. HIBERNAÇÃO OU POR QUE OS URSOS DORMEM DURANTE O INVERNO? Você já deve ter percebido que nem todo estoque de energia na forma de gorduras é prejudicial. Alguns organismos são capazes de estocar grandes quantidades de energia na forma de lipídeos, para posterior utilização, durante um período de inatividade chamado de hibernação. A hibernação é uma estratégia de sobrevivência de algumas espécies no caso de escassez de alimento ou de dificuldade para encontrá-lo, por exemplo, durante o inverno. Na hibernação profunda a temperatura do corpo do animal pode cair a aproximadamente 5 C. A taxa respiratória cai de 200 por minuto a 4 ou 5 por minuto e o batimento cardíaco de 150 para 5. Este é o caso de algumas espécies de esquilos, sapos, Figura 27.5: O urso pardo americano. cobras e tartarugas. No caso de alguns mamíferos, como os ursos e texugos, o estado de prolongada dormência no inverno é acompanhado apenas de pequena ou nenhuma queda da temperatura corporal. Este estado é chamado de torpor. Por este motivo eles não são considerados hibernadores profundos ou verdadeiros. Em algumas espécies de ursos, 4000 calorias podem ser obtidas por dia a partir da quebra dos lipídeos estocados. Durante a hibernação os ursos também não consomem água e são capazes de manter um perfeito B ALANÇO H ÍDRICO BALANÇO HÍDRICO por até cem dias. é o resultado entre a Embora ursos em hibernação apresentem um nível de colesterol entrada e a saída de água. Se muita água sérico perigosamente alto, que chega a aproximadamente duas vezes o é perdida e pouca é nível de colesterol encontrado em ursos fora do período de hibernação, consumida, temos um desequilíbrio hídrico não há sinais de lesão arterial ou formação de depósitos de colesterol que pode levar à desidratação. nas paredes das artérias, como acontece com humanos nas mesmas condições. Essa diferença metabólica tem sido objeto de intensa investigação científica. 76 CEDERJ

7 OBESIDADE Quando falamos de lipídeos, pensamos quase instantaneamente em obesidade. Ela é um dos distúrbios metabólicos mais antigos; evidências de obesidade foram encontradas em múmias egípcias e esculturas gregas. Entretanto, a preocupação com a obesidade e a relação inversa entre obesidade e estética é característica da civilização moderna (Figura 27.6). Obesidade ou sobrepeso é um estado no qual o peso excede um determinado padrão que pode ser baseado na relação entre o peso e a altura do indivíduo (índice de massa corpórea ou BMI, do inglês Body Mass Index). O conceito está então relacionado ao que se considera peso corpóreo ideal ou IBW (do inglês Ideal Body Weight). O excedente de peso, característico da obesidade, é resultante do aumento do tamanho e do número das células que estocam lipídeos no corpo, os adipócitos. Normalmente uma pessoa tem entre 30 a 35 bilhões dessas células. Quando ela ganha peso, os adipócitos aumentam primeiro em tamanho e depois em número. Quando uma pessoa começa a perder peso, as células diminuem de tamanho, mas o número geralmente permanece o mesmo. Isso explica porque é tão difícil reverter um quadro de obesidade. Mas não se desespere. Você acaba perdendo este excesso de adipócitos se não voltar a usá-los. As células morrem, mas este processo ocorre mais lentamente. O seu peso corporal é o resultado de um balanço entre a quantidade de energia que você ingere e a quantidade de energia que seu organismo requer, ou seja, o quê e o quanto você come versus o quê e o quanto você gasta. Todo o excesso de energia deve, necessariamente, ser modificado e transformado em energia química potencial para armazenagem. Como a principal forma de estoque de energia no nosso corpo é a gordura, o excesso de energia disponível causa um aumento do tecido adiposo e, conseqüentemente, um aumento da massa corporal. A obesidade tem múltiplas causas. O seu desenvolvimento é resultado de uma complexa interação entre fatores genéticos, psicológicos, Figura 27.6: Ontem e hoje. AULA 27 MÓDULO 5 CEDERJ 77

8 Bioquímica I Lipídeos II - os triacilgliceróis S ÉRICO níveis séricos de uma dada substância ou molécula se refere à sua concentração no sangue. socioeconômicos e culturais. Entre os americanos, aqueles com um nível de educação mais baixo e mais pobres são, em média, mais obesos. Isso não é necessariamente verdade para outros povos. Fatores ambientais e genéticos afetam a forma como os lipídeos são processados no organismo, e existem diferenças individuais que tornam um indivíduo mais ou menos suscetível à obesidade. Esquimós, por exemplo, têm uma dieta extremamente rica em gordura animal. É comum na dieta dessas populações a ingestão de grande quantidade de gordura de foca, consumida sem prévio cozimento. Esse hábito tem sido fundamental à sua sobrevivência naquele ambiente particular e, portanto, o conceito de obesidade, neste caso, não pode se basear no padrão do homem moderno ocidental e urbano. Com base em dados obtidos, principalmente a partir da população americana e das populações urbanas de diversos países, tem sido sugerido que o risco de algumas doenças aumenta progressiva e proporcionalmente com o ganho de peso. Homens, com o peso 20% acima do peso ideal, têm 20% mais chances de morrer de doenças cardíacas, 10% mais chances de sofrer derrame cerebral, o dobro de chances de morrer de diabetes e 40% mais chances de sofrer de doenças da vesícula biliar. Naqueles que apresentam peso 40% acima do normal observase um aumento de 55% de mortalidade associada a todas estas causas, das quais: 75% relacionada a doenças cardiovasculares, 75% a derrame cerebral e 400% a um aumento de mortalidade por diabetes. Algumas dessas doenças têm sua origem em níveis altos de colesterol SÉRICO. Na obesidade mórbida (um aumento de peso acima de 60%) a mortalidade duplica para cada uma das causas citadas acima. A obesidade pode acarretar ainda anormalidades endócrinas; câncer, principalmente de útero, ovários e pulmões; artrite e hipertensão e uma grande variedade de doenças. 78 CEDERJ

9 Quadro 27.1: Classificação de sobrepeso e obesidade. Classificação Homens Mulheres IBW (%) BMI (Kg/ m 2 ) IBW (%) BMI (Kg/ m 2 ) Superobeso 225 > >50 Obeso Mórbido Obesidade significativa Obeso Sobrepeso IBW O peso corpóreo ideal pode ser calculado através do método do índice de massa corpórea BMI. BMI = peso (em quilogramas)/ altura (em metros)2 BW = índice corpóreo ideal; BMI = índice de massa corpórea. Fonte: FORSE et al. Nutr. Today. 24(5): #10 (1989). AULA 27 MÓDULO 5 O quadro 27.1 mostra a classificação de sobrepeso e obesidade. É facil ver onde você se enquadra. Primeiro calcule o seu BMI (índice de massa corpórea), dividindo seu peso (em quilogramas) pelo quadrado da sua altura (em metros). Supondo que você pese 75 quilogramas e tenha uma altura de 1,68m, teremos: BMI =75/ (1,68) 2 = Compare agora com o BMI mostrado na tabela. Este índice de massa corpórea se aproxima do índice corpóreo ideal, tanto para homens quanto para mulheres. Neste caso, você está dentro dos 100% do IBW. Para BMI maiores que 25, o índice corpóreo ideal é acrescido de uma porcentagem que vai de 10% no caso de sobrepeso, até acima de 100% nos casos de obesidade mórbida e superobesidade. Tente agora aplicar a tabela em outras pessoas, amigos, familiares, seu chefe... Para mais informações consulte org/obmedconditions.htm) CEDERJ 79

10 Bioquímica I Lipídeos II - os triacilgliceróis RESUMO Triacilgliceróis ou triglicerídeos são lipídeos formados por 3 ácidos graxos unidos por ligações éster a uma molécula de glicerol. Triacilgliceróis se diferenciam uns dos outros pela combinação dos diferentes ácidos graxos e são comumente conhecidos como gorduras e óleos. As propriedades dos ácidos graxos que formam os triacilgliceróis determinam suas propriedades. Assim, nos triacilgliceróis formados por ácidos graxos saturados, as caudas dos ácidos graxos tendem a ficar alinhadas e as moléculas formam substâncias sólidas à temperatura ambiente. Triacilgliceróis saturados são encontrados principalmente em gorduras de origem animal. Ao contrário, triacilgliceróis insaturados formam substâncias líquidas à temperatura ambiente como os óleos de origem vegetal. Durante sua oxidação as gorduras liberam mais energia (37kJ/g) que os carboidratos ou as proteínas (17kJ/g). Por este motivo, a principal função deste tipo de lipídeo nos sistemas biológicos é o armazenamento de energia. Outras funções são ainda a proteção contra choques e lesões mecânicas; o isolamento térmico, preservando o calor e mantendo a temperatura do corpo; o transporte e absorção de vitaminas lipossolúveis, como as vitaminas A, D, E e K. EXERCÍCIOS Desenhe e descreva a estrutura básica de um triacilglicerol. 2. Por que as caudas das gorduras são ricas em energia? 3. Por que na reação entre a molécula de glicerol e os ácidos graxos, 3 moléculas de água são liberadas? (ver figura 27.2) 4. O que são ácidos graxos insaturados trans? 6. O que é obesidade mórbida? 7. Os ursos são considerados hibernadores verdadeiros FALSO ( ) VERDADEIRO ( ) 8. O seu peso corporal é resultado: ( ) do balanço entre a quantidade de energia que você ingere e a quantidade de energia que seu organismo precisa. 80 CEDERJ

11 ( ) do balanço entre a quantidade de energia que você ingere e a quantidade de energia que você perde. ( ) do balanço entre a quantidade de energia produzida pelo seu corpo e o quanto de energia você gasta. AULA 27 MÓDULO 5 ( ) do balanço entre a quantidade de energia que você consome e o quanto de energia você absorve. ( ) do balanço entre energia e alimento. 9. Triacilgliceróis ou triglicerídeos são: ( ) lipídeos formados por 3 ácidos graxos unidos por ligações éster a uma molécula de glicerol. ( ) lipídeos formados por 3 cetoses unidas por ligações glicosídicas. ( ) lipídeos formados por 3 aminoácidos unidos por ligações peptídicas. ( ) lipídeos formados por uma molécula de ácido graxo e uma molécula de glicerol. ( ) lipídeos formados somente por ácidos graxos. 10. Indique abaixo as principais doenças cujo risco aumenta progressiva e proporcionalmente com o ganho de peso. ( ) doenças cardíacas, derrame cerebral, diabetes. ( ) doenças cardíacas, osteoporose e mioma. ( ) doenças cardíacas, derrame cerebral e dengue ( ) diabetes, câncer pulmonar, febre amarela ( ) diabetes, osteoporose e derrame cerebral CEDERJ 81

12 Bioquímica I Lipídeos II - os triacilgliceróis 11. Durante a fabricação da margarina e de algumas outras manteigas vegetais, os óleos polinsaturados vegetais são parcialmente hidrogenados. Os ácidos graxos reestruturados recebem a designação de: ( ) ácido graxo poliinsaturado ( ) ácido graxo hidrogenado ( ) ácido graxo insaturado trans. ( ) ácido graxo reestruturado ( ) ácido graxo saturado 82 CEDERJ