Lipid

Alguns lipídios comuns. No topo está ácido oleico e colesterol. No meio é um composto por triglicéridos oleoil, estearoil, e cadeias de palmitoílo ligado a um esqueleto de glicerol. Na parte inferior é a comum phospholipid fosfatidilcolina.

Os lípidos são genericamente definidos como qualquer solúveis em gordura ( lipofílica), de ocorrência natural molécula , tais como gorduras, óleos, ceras, colesterol, esteróis, lipossolúveis vitaminas (tais como as vitaminas A, D, E e K), monoglicéridos, diglicéridos, fosfolipídios, entre outros. As principais funções biológicas de lipídios incluem armazenamento de energia, atuando como componentes estruturais de membranas celulares, e participar como importante moléculas de sinalização.

Embora o termo lipídica é por vezes utilizado como sinônimo de gorduras, as gorduras são um subgrupo de lípidos chamada triglicéridos e não deve ser confundido com o termo ácido gordo . Lipids também abranger moléculas tais como ácidos gordos e seus derivados (incluindo tri- di-, e e monoglicéridos fosfolípidos), bem como outros contendo esterol metabolitos tais como colesterol. O teste de emulsão é um método em bruto para determinar a presença ou ausência de lípidos numa dada amostra.

Os lipídios são um grupo diverso de compostos que têm muitas funções biológicas fundamentais, como agindo como componentes estruturais das membranas celulares, que servem como fontes de armazenamento de energia e participando de vias de sinalização. Os lípidos podem ser genericamente definidos como ou hidrofóbico pequenas moléculas anfifílicas que se originam no todo ou em parte, de dois tipos distintos de subunidades bioquímicas ou "blocos de construção": cetoacil e grupos de isopreno. Utilizando esta abordagem, os lípidos podem ser divididos em oito categorias: acilos gordos, glicerolípidos, glicerofosfolípidos, esfingolípidos, saccharolipids e policetidos (derivado da condensação de subunidades cetoacilo); e lípidos esteróis e lípidos prenol (derivado da condensação de subunidades de isopreno).

Categorias de lipídios

Exemplos de alguns lipidos de diferentes categorias.

• Acilos gordos (incluindo ácidos graxos ) são um grupo diverso de moléculas sintetizadas por cadeia-alongamento de um acetil-CoA com iniciador malonil-CoA ou grupos metilmalonil-CoA. A estrutura de acilo gordo representa o principal bloco constituinte de lípido de lípidos complexos e, por conseguinte, é uma das categorias mais fundamentais de lipidos biológicos. A cadeia de carbono pode ser saturado ou insaturado, e pode ser ligado a grupos funcionais contendo oxigénio, halogéneos, nitrogénio e enxofre. Exemplos de acilos gordos biologicamente interessantes são o eicosanóides que são, por sua vez, derivados do ácido araquidónico, que incluem prostaglandinas, leucotrienos, e tromboxanos. Outros principais classes de lípidos na categoria acilo gordos são os ésteres gordos e amidas gordas. Ésteres de ácidos gordos incluem intermediários bioquímicos importantes, tais como ésteres de cera, tioéster acilo gordo derivados de coenzima A, acilo gordos derivados de ACP tioéster e carnitinas de acilo gordo. As amidas gordas incluem etanolamina de N-acilo, tais como anandamida.

• Glycerolipids são compostos principalmente de mono-, di- e tri-substituído gliceróis, os mais bem conhecidos são os ésteres de ácidos gordos de glicerol (triacilgliceróis), também conhecidos como triglicéridos. estes compreendem a maior parte da gordura de armazenamento nos tecidos animais. Subclasses adicionais são representados por glycosylglycerols, que são caracterizadas pela presença de um ou mais resíduos de açúcar ligados ao glicerol através de uma ligação glicosídica. Exemplos de estruturas nesta categoria são os digalactosildiacilgliceróis encontrados em membranas celulares das plantas e seminolipid de spermatazoa mamíferos.

• Glicerofosfolipídeos, também conhecidos como fosfolípidos, são ubíquas na natureza e são os principais componentes da bicamada lipídica das células, bem como estando envolvidos no metabolismo e sinalização. Glicerofosfolipídeos pode ser subdividida em classes distintas, em função da natureza do grupo de cabeça polar do na posição sn-3 do esqueleto de glicerol em eucariotas e eubactérias ou a posição sn-1 no caso de arqueobactérias. Exemplos de glicerofosfolípidos encontrado em as membranas biológicas são fosfatidilcolina (também conhecido como PC ou GPCho, e lecitina), fosfatidiletanolamina (PE ou GPEtn) e fosfatidilserina (PS ou GPSer). Para além de servir como um componente primário das membranas celulares e locais de ligação para proteínas intra e intercelular, alguns glicerofosfolípidos em células eucarióticas, tais como fosfatidilinositóis e ácidos fosfatídicos são ou precursores de, ou são, eles próprios, segundos mensageiros derivados de membrana. Tipicamente um ou ambos os grupos hidroxilo são aciladas com ácidos gordos de cadeia longa, mas encontram-se também ligada e alquilo-1Z-alcenilo-ligada (plasmalogênio) glicerofosfolípidos, bem como variantes dialkylether em procariotas.

• Os esfingolípidos são uma família complexa de compostos que partilham uma característica estrutural comum, uma estrutura de base esfingóide que é sintetizado de novo a partir de serina e um de cadeia longa acil-CoA gordo, em seguida, convertida em ceramidas, phosphosphingolipids, glicoesfingolípidos e outras espécies. A principal base de esfing�de dos mamíferos é comumente referido como esfingosina. As ceramidas (bases de N-acilo esfing�de) são uma subclasse importante de derivados de base esfingóide com um ácido gordo com ligação amida. Os ácidos gordos são tipicamente saturado ou mono-insaturado com comprimentos de cadeia de 14-26 átomos de carbono. Os principais phosphosphingolipids de mamíferos são esfingomielinas (fosfocolinas ceramida), ao passo que os insetos contêm phosphoethanolamines principalmente de ceramida e fungos têm phytoceramidephosphoinositols e manose, contendo grupos de cabeça. Os Glicoesfingolipídeos são uma família diversa de moléculas compostas de um ou mais resíduos de açúcar ligada através de uma ligação glicosídica à base esfingoide. Exemplos destes são os glicoesfingolípidos simples e complexos, tais como cerebrosídeos e gangliosides.

• Lípidos, tais como esterol colesterol e os seus derivados são uma componente importante dos lípidos da membrana, junto com os glicerofosfolípidos e esfingomielinas. O esteróides, que também contêm a mesma estrutura nuclear de quatro anéis fundidos, possuem diferentes papéis biológicos, como hormonas e moléculas de sinalização. Os esteróides C18 incluem o família estrogénio enquanto que os esteróides C19 compreender o androgénios tais como e testosterona androsterona. A subclasse C21 inclui os progestogénios assim como a glicocorticóides e mineralocorticóides. Os Secoesteróides, compreendendo várias formas de vitamina D , são caracterizados por clivagem do anel B da estrutura do núcleo. Outros exemplos de esteróis são o ácidos biliares e seus conjugados, os quais são oxidados em mamíferos derivados de colesterol e são sintetizadas no fígado.

Figura 2: Estrutura das saccharolipid Kdo ₂ resíduos -Lipid A. Glucosamina no azul, resíduos KDO, em cadeias acilo vermelhas em grupos negros e de fosfato no verde.

• Prenol lípidos são sintetizados a partir de precursores 5-carbono difosfato de isopentenilo e difosfato de dimetilalilo que são produzidos principalmente através da ácido mevalónico (MVA) via. Os isoprenóides simples (álcoois lineares, difosfatos, etc.) são formados por meio da adição sucessiva de unidades C5, e são classificados de acordo com o número de estes unidades de terpeno. Estruturas contendo mais do que 40 átomos de carbono são conhecidos como politerpenos. Os carotenóides são importantes isoprenóides simples que funcionam como anti-oxidantes e como precursores de vitamina A. Uma outra classe de moléculas biologicamente importante é exemplificado pelos quinonas e hidroquinonas, que contêm uma cauda de isoprenóides ligados a um núcleo quinonóide de origem não-isoprenóides. Vitamina E e vitamina K , bem como as ubiquinonas, são exemplos desta classe. As bactérias sintetizam polyprenols (chamados bactoprenols) em que a unidade terminal de isoprenóides ligados a oxigénio permanece insaturado, enquanto que em animais polyprenols (dolichols) a isoprenóide-terminal é reduzida.

• Saccharolipids descrevem compostos nos quais os ácidos gordos são directamente ligadas a um esqueleto de açúcar, formando estruturas que são compatíveis com bicamadas de membrana. Nos saccharolipids, um substitutos do açúcar para a espinha dorsal de glicerol que está presente em glicerolípidos e glicerofosfolipidos. Os saccharolipids mais familiares são o acilado precursores de glucosamina de Lípido A do componente do lipopolissacáridos em bactérias Gram-negativas. Moléculas típicas lipídico A são dissacarídeos de glucosamina, que são derivados com até sete cadeias gordo-acilo. O lipopolissacárido mínima necessária para o crescimento em E. coli é Kdo -Lipid ₂ A, um dissacárido acilado-hexa de glucosamina que é glicosilada com duas ácido 3-desoxi-D-mano-octulosonic (Kdo) resíduos.

• Os policetidos são sintetizados por polimerização de acetilo e propionilo subunidades de enzimas clássicos, bem como enzimas iterativos e multimodular que compartilham características mecanicistas com as sintases de ácido gordo. Eles compreendem um número muito grande de metabolitos secundários e produtos naturais de origem animal, vegetal, bacteriana, fúngica e fontes marinhas, e têm uma grande diversidade estrutural. Muitos policetidos são moléculas cíclicas cujos esqueletos são frequentemente ainda modificados por glicosilação, metilação, hidroxilação, oxidação, e / ou outros processos. Muitos comumente utilizado anti-microbianos, anti-parasitários, e agentes anti-cancro são policetidos ou derivados, tais como policétido eritromicinas, tetraciclinas, avermectinas, e antitumoral epothilones.

Funções Biológicas

Membranas

O glycerophospholipids são o principal componente estrutural das membranas biológicas, tais como a celular membrana do plasma e as membranas intracelulares de organelas. Em células animais a membrana plasmática separa fisicamente os componentes intracelulares do ambiente extracelular. Todas as células eucarióticas são compartimentada em organelas ligada à membrana que realizam diferentes funções. Estes glycerophospholipids são moléculas anfipáticas que contêm um núcleo de glicerol ligada a "caudas" derivados de ácidos graxos por dois éster ou, mais raramente, éter e ligações a um grupo "cabeça" por um ligação éster de fosfato. Enquanto glicerofosfolipidos são o principal componente das membranas biológicas, outros componentes não-lipídicos, tais como glicérido sphingomyelin e esteróis (principalmente colesterol nas membranas das células animais) também são encontrados em membranas biológicas. Em plantas e algas, e as galactosyldiacylglycerols, sulf oquinovosildiacilglicerol, que carecem de um grupo fosfato, são componentes importantes das membranas de cloroplastos e organelas relacionados e os lípidos são mais abundantes em tecidos fotossintéticos, incluindo os de plantas superiores, algas e bactérias.

A auto-organização de fosfolípidos: um esférica lipossoma, uma micela e um bicamada lipídica.

Uma membrana biológica é uma forma de bicamada lipídica, como seja um lipossoma. A formação de camadas duplas de lípidos é um processo energeticamente preferida quando o glicerofosfolípidos descritos acima estão em um ambiente aquoso. Num sistema aquoso, as cabeças polares dos lípidos sua orientação em relação ao ambiente polar, aquosa, enquanto que as caudas hidrofóbicas minimizar o seu contacto com a água. As caudas lipofílicos de lipídios (U) tendem a se agrupar, formando um bicamada lipídica (1) ou um micela (2). Outras agregações também são observados e fazem parte do polimorfismo de anfifilo (lípido) comportamento. As cabeças polares (P) está voltada para o ambiente aquoso, curvando-se para longe da água. Comportamento de fase é uma área complicada dentro da biofísica e é o tema de pesquisa acadêmica atual. As micelas formam bicamadas e no meio polar por um processo conhecido como a efeito hidrófobo. Ao dissolver uma substância lipófila ou anfifilica num ambiente polar, as moléculas polares (isto é, água, numa solução aquosa) tornam-se mais ordenada em torno da substância lipofílica dissolvido, uma vez que as moléculas polares não podem formar ligações de hidrogénio para os domínios lipófilos da amphiphile. Assim, num ambiente aquoso as moléculas de água formam uma ordenada " clatrato "gaiola em torno da molécula lipofílica dissolvido.

Armazenamento de energia e metabolismo

Os triacilgliceróis, armazenados no tecido adiposo, são a principal forma de armazenamento de energia em animais. Os animais usam triglicérides para armazenamento de energia por causa de seu alto teor calórico (9 kcal / g), enquanto que as plantas, que não necessitam de energia para o movimento, pode dar ao luxo de armazenar o alimento para a energia de uma forma menos compacto, mas mais facilmente acessíveis, tais como amido (hidratos de carbono). Os triglicéridos e fosfolípidos são divididos em ácidos gordos livres por acção de lipases. Beta-oxidação é o processo pelo qual os ácidos gordos, sob a forma de moléculas de acil-CoA redutase, são decompostos nas mitocôndrias e / ou em peroxissomas para gerar acetil-CoA. A acetil-CoA é então, em última instância convertidos em ATP , CO2, e H2O usando o e o ciclo de ácido cítrico cadeia de transporte de elétrons. Por outro lado, a biossíntese de ácidos gordos ( Lipogénese) ocorre no citoplasma, utilizando acetil-CoA (derivada a partir de hidratos de carbono, aminoácidos e ácidos gordos), como o precursor. Os ácidos gordos podem ser subsequentemente convertidos em triacilgliceróis que são embalados em lipoproteínas (VLDL do) e secretado a partir do fígado.

Sinalização

Nos últimos anos, surgiram evidências mostrando que sinalização lipídica é uma parte vital da sinalização celular. Sinalização lipídica pode ocorrer através da activação de GPCR ou de receptores nucleares, e membros de diversas categorias diferentes de lipidos têm sido identificados como as moléculas de sinalização e mensageiros celulares. Estes incluem esfingosina-1-fosfato, um esfingolípido derivado de ceramida que é uma molécula mensageira potente envolvido na regulação da mobilização do cálcio, o crescimento celular, apoptose; diacilglicerol (DAG) e o fosfatos fosfatidilinositol (PIP), envolvidos na ativação mediada por cálcio de proteína-quinase C; o prostaglandinas, ácido araquidónico -derived ácidos gordos envolvidos na inflamação e imunidade; as hormonas esteróides, tais como estrogênio, e testosterona cortisol, que modulam uma variedade de funções tais como a reprodução, o metabolismo e a pressão sanguínea; e os oxiester�is tais como 25-hidroxi-colesterol que são Do receptor X do fígado (LXR) agonistas.

Outras funções

As vitaminas solúveis em gordura "" (A, D, E e K), que são lípidos à base de isopreno são nutrientes essenciais armazenados nos tecidos hepáticos e adiposos. Estes têm uma grande variedade de funções discutido noutro local. Acil-carnitinas estão envolvidos no transporte e metabolismo de ácidos gordos dentro e fora das mitocôndrias, onde sofrem beta-oxidação. Polyprenols e seus derivados fosforilados também desempenham papéis importantes de transporte, neste caso, o transporte através das membranas de oligossacáridos. Açúcares e açúcares fosfato Polyprenol polyprenol difosfato função em reacções de glicosilação extra-citoplasmáticos, na biossíntese de polissacárido extra-celular (por exemplo polimerização em peptidoglicano em bactérias), e em proteína eucariótica de N-glicosilação. Cardiolipinas são uma subclasse de glicerofosfolípidos contendo quatro cadeias de acilo e glicerol três grupos que são particularmente abundantes na membrana mitocondrial interna. Acredita-se activar enzimas envolvidas com a fosforilação oxidativa.

Nutrição e saúde

Lipids jogar diversos e importantes papéis em nutrição e saúde. Muitos lipídios são absolutamente essenciais para a vida. No entanto, também é considerável consciência de que os níveis anormais de determinados lipidos, particularmente colesterol (hipercolesterolemia) e em ácidos gordos trans, são factores de risco para doença cardíaca, entre outros.

Os seres humanos têm um requisito para certos ácidos graxos essenciais, tais como ácido linoleico (um ácido gordo omega-6) e ácido alfa-linolénico (um ácido gordo de omega-3) na dieta, porque eles não podem ser sintetizados a partir de precursores simples da dieta. Ambos os ácidos gordos são ácidos gordos poli-insaturados diferentes de carbono-18 no número e posição das ligações duplas. A maioria dos óleos vegetais são ricas em ácido linoleico (cártamo, girassol, e óleo de milho). O ácido alfa-linolênico é encontrado nas folhas verdes das plantas, e em determinadas sementes, nozes e leguminosas (linho, canola, nozes e soja). Os óleos de peixe são particularmente rico na cadeia mais ácidos graxos ômega-6 ácido eicosapentaenóico (EPA) e ácido docosa-hexaenóico (DHA). A maior parte do lípido é encontrado nos alimentos sob a forma de triacilgliceróis, fosfolípidos e colesterol.

A maior parte dos ácidos gordos saturados (como triacilgliceróis) na dieta são incorporados em lojas de tecido adiposo, porque a ausência de ligações duplas permite um rendimento energético mais elevado por carbono do que é obtido a partir da oxidação de ácidos gordos insaturados. Os ácidos gordos de cadeia mais longa são incorporados em membranas celulares como fosfolípidos independentemente de grau de saturação. Uma vez que os ácidos gordos alimentares são trocados com os ácidos gordos da membrana, a composição da gordura dietética é reflectido na composição lipídica da membrana. Assim ácidos graxos da dieta pode influenciar a função das células através dos efeitos sobre propriedades da membrana. A gordura dietética fornece uma média de ingestão de energia, que é aproximadamente o dobro de carboidrato ou proteína. Uma quantidade mínima de gordura dietética é necessário para facilitar a absorção de vitaminas solúveis em gordura (A, D, E e K) e os carotenóides. Uma quantidade mínima de gordura corporal também é necessário proporcionar um isolamento que impede a perda de calor e protege os órgãos vitais a partir de choque devido a actividades normais.

A alta ingestão de gordura contribui para o aumento do risco de obesidade, diabetes e aterosclerose. Aterosclerose é a principal causa de doenças coronárias e cardiovasculares e é primário, devido ao acúmulo de placas nas paredes internas das artérias. A placa é feita de lipoproteínas ricas em colesterol de baixa densidade (LDL), macrófagos, células do músculo liso, plaquetas e outras substâncias. Na América do Norte ea maior parte dos outros países ocidentais, a aterosclerose é a principal causa de doença e morte, quase dobrando o número de mortes por câncer. Apesar dos avanços médicos significativos, doença arterial coronariana e acidente vascular cerebral aterosclerótica são responsáveis por mais mortes do que todas as outras causas combined.A quantidade substancial de evidência científica suporta o impacto de ácidos graxos da dieta sobre a saúde cardiovascular. As gorduras saturadas têm uma profunda hipercolesterolemia (níveis de colesterol no sangue aumentam) efeito e tendem a aumentar LDL do plasma. Eles são encontrados predominantemente em produtos de origem animal (manteiga, queijo e carne), mas o óleo de coco e óleo de palma são fontes vegetais comuns. A ingestão de gorduras mono-insaturados em óleos, tais como óleo de azeitona é pensado para ser preferível para o consumo de gorduras poli-insaturadas em óleos, tais como óleo de milho, porque as gorduras mono-insaturadas, aparentemente, não inferior de alta densidade, lipoproteína (HDL) colesterol. Mantendo o colesterol no intervalo normal não só ajuda a prevenir ataques cardíacos e acidentes vasculares cerebrais, mas também pode prevenir a progressão da aterosclerose. " As estatinas "são uma classe de drogas que diminui o nível de colesterol no sangue através da inibição da enzima Inibidores da HMG-CoA redutase. Esta é uma enzima chave envolvida na biossíntese do colesterol no fígado.