Lipídios: Definição, Estrutura, Função e Exemplos

Os lipídios compreendem um grupo de compostos como gorduras, óleos, esteróides e ceras encontrados em organismos vivos. Tanto os procariotos quanto os eucariotos possuem lipídios, que desempenham muitos papéis importantes biologicamente, como formação de membrana, proteção, isolamento, armazenamento de energia, divisão celular e muito mais. Na medicina, os lipídios referem-se às gorduras do sangue.

TL; DR (muito longo; Não li)

Lipídios designam gorduras, óleos, esteróides e ceras encontrados em organismos vivos. Os lipídios têm várias funções entre as espécies, para armazenamento de energia, proteção, isolamento, divisão celular e outras funções biológicas importantes.

Os lipídios são compostos por um triglicerídeo que é feito do álcool glicerol, mais ácidos graxos. Adições a essa estrutura básica geram grande diversidade de lipídios. Mais de 10.000 tipos de lipídios foram descobertos até agora, e muitos trabalham com uma grande diversidade de proteínas para o metabolismo celular e transporte de materiais. Os lipídios são consideravelmente menores do que as proteínas.

Os ácidos graxos são um tipo de lipídio e também servem como blocos de construção para outros lipídios. Os ácidos graxos contêm grupos carboxila (-COOH) ligados a uma cadeia de carbono com hidrogênios anexados. Esta cadeia é insolúvel em água. Os ácidos graxos podem ser saturados ou insaturados. Os ácidos graxos saturados têm ligações de carbono simples, enquanto os ácidos graxos insaturados têm ligações de carbono duplas. Quando os ácidos graxos saturados se combinam com os triglicerídeos, isso resulta em gorduras sólidas à temperatura ambiente. Isso ocorre porque sua estrutura faz com que eles se agrupem firmemente. Em contraste, os ácidos graxos insaturados combinados com triglicerídeos tendem a produzir óleos líquidos. A estrutura dobrada das gorduras insaturadas produz uma substância mais solta e fluida à temperatura ambiente.

Os fosfolipídios são feitos de um triglicerídeo com um grupo fosfato substituído por um ácido graxo. Eles podem ser descritos como tendo uma cabeça carregada e uma cauda de hidrocarboneto. Suas cabeças são hidrofílicas, ou amantes da água, enquanto suas caudas são hidrofóbicas ou repelentes à água.

Outro exemplo de um lipídio é o colesterol. Os colesteróis se organizam em estruturas de anel rígidas de cinco ou seis átomos de carbono, com hidrogênios anexados e uma cauda de hidrocarboneto flexível. O primeiro anel contém um grupo hidroxila que se estende aos ambientes aquáticos das membranas celulares dos animais. O resto da molécula, entretanto, é insolúvel em água.

Os ácidos graxos poliinsaturados (PUFAs) são lipídios que auxiliam na fluidez da membrana. Os PUFAs participam da sinalização celular relacionada à inflamação neural e ao metabolismo energético. Eles podem fornecer efeitos neuroprotetores como ácidos graxos ômega-3 e, nessa formulação, são antiinflamatórios. Para os ácidos graxos ômega-6, os PUFAs podem causar inflamação.

Esteróis são lipídios encontrados nas membranas das plantas. Os glicolipídios são lipídios ligados aos carboidratos e fazem parte dos pools de lipídios celulares.

Os lipídios desempenham vários papéis nos organismos. Os lipídios constituem barreiras protetoras. Eles compreendem as membranas celulares e parte da estrutura das paredes celulares das plantas. Os lipídios fornecem armazenamento de energia para plantas e animais. Muitas vezes, os lipídios funcionam ao lado das proteínas. As funções lipídicas podem ser afetadas por mudanças em seus grupos de cabeças polares, bem como por suas cadeias laterais.

Os fosfolipídios formam a base das bicamadas lipídicas, com sua natureza anfipática, que constituem as membranas celulares. A camada externa interage com a água, enquanto a camada interna existe como uma substância oleosa flexível. A natureza líquida das membranas celulares auxilia em sua função. Os lipídios constituem não apenas as membranas plasmáticas, mas também os compartimentos celulares, como o envelope nuclear, o retículo endoplasmático (RE), o aparelho de Golgi e as vesículas.

Os lipídios também participam da divisão celular. As células em divisão regulam o conteúdo de lipídios dependendo do ciclo celular. Pelo menos 11 lipídios estão envolvidos na atividade do ciclo celular. Os esfingolipídeos desempenham um papel na citocinese durante a interfase. Como a divisão celular resulta na tensão da membrana plasmática, os lipídios parecem ajudar nos aspectos mecânicos da divisão, como a rigidez da membrana.

Os lipídios fornecem barreiras protetoras para tecidos especializados, como os nervos. A bainha protetora de mielina que envolve os nervos contém lipídios.

Os lipídios fornecem a maior quantidade de energia do consumo, tendo mais de duas vezes a quantidade de energia das proteínas e carboidratos. O corpo decompõe as gorduras na digestão, algumas para necessidades imediatas de energia e outras para armazenamento. O corpo utiliza o armazenamento de lipídios para exercícios usando lipases para quebrar esses lipídios e, eventualmente, para fazer mais trifosfato de adenosina (ATP) para as células de energia.

Nas plantas, os óleos de sementes, como os triacilgliceróis (TAGs), fornecem armazenamento de alimentos para a germinação e o crescimento das sementes em angiospermas e gimnospermas. Esses óleos são armazenados em corpos oleosos (OBs) e protegidos por fosfolipídios e proteínas chamadas oleosinas. Todas essas substâncias são produzidas pelo retículo endoplasmático (RE). O corpo oleoso brota do ER.

Os lipídios fornecem às plantas a energia necessária para seus processos metabólicos e sinais entre as células. O floema, uma das principais porções de transporte das plantas (junto com o xilema), contém lipídios como como colesterol, sitosterol, camposterol, estigmasterol e vários hormônios lipofílicos variáveis ​​e moléculas. Os vários lipídios podem desempenhar um papel na sinalização quando uma planta é danificada. Os fosfolipídios nas plantas também atuam em resposta a estressores ambientais nas plantas, bem como em resposta a infecções por patógenos.

Em animais, os lipídios também atuam como isolantes do meio ambiente e como proteção para órgãos vitais. Os lipídios também fornecem flutuabilidade e impermeabilização.

Os lipídios chamados ceramidas, que são à base de esfingóides, desempenham funções importantes para a saúde da pele. Eles ajudam a formar a epiderme, que funciona como a camada mais externa da pele que protege do meio ambiente e evita a perda de água. As ceramidas funcionam como precursores do metabolismo dos esfingolipídios; o metabolismo lipídico ativo ocorre na pele. Os esfingolípidos constituem os lípidos estruturais e de sinalização encontrados na pele. As esfingomielinas, feitas de ceramidas, são prevalentes no sistema nervoso e ajudam os neurônios motores a sobreviver.

Os lipídios também desempenham um papel na sinalização celular. Nos sistemas nervosos central e periférico, os lipídios controlam a fluidez das membranas e auxiliam na transmissão de sinais elétricos. Os lipídios ajudam a estabilizar as sinapses.

Os lipídios são essenciais para o crescimento, um sistema imunológico saudável e a reprodução. Os lipídios permitem que o corpo armazene vitaminas no fígado, como as vitaminas lipossolúveis A, D, E e K. O colesterol atua como um precursor de hormônios como o estrogênio e a testosterona. Também produz ácidos biliares, que dissolvem a gordura. O fígado e os intestinos produzem aproximadamente 80% do colesterol, enquanto o restante é obtido dos alimentos.

Geralmente, as gorduras animais são saturadas e, portanto, sólidas, enquanto os óleos vegetais tendem a ser insaturados e, portanto, líquidos. Os animais não podem produzir gorduras insaturadas, então essas gorduras devem ser consumidas de produtores como plantas e algas. Por sua vez, os animais que comem esses consumidores de plantas (como peixes de água fria) ganham essas gorduras benéficas. As gorduras insaturadas são as gorduras mais saudáveis ​​para comer, pois diminuem o risco de doenças. Exemplos dessas gorduras incluem óleos como azeite e óleo de girassol, bem como sementes, nozes e peixes. Vegetais com folhas verdes também são boas fontes de gorduras insaturadas na dieta. Os ácidos graxos das folhas são usados ​​nos cloroplastos.

As gorduras trans são óleos parcialmente hidrogenados que se assemelham às gorduras saturadas. Anteriormente usadas na culinária, as gorduras trans agora são consideradas prejudiciais ao consumo.

As gorduras saturadas devem ser consumidas menos do que as insaturadas, pois as gorduras saturadas podem aumentar o risco de doenças. Exemplos de gorduras saturadas incluem carne animal vermelha e laticínios gordurosos, bem como óleo de coco e óleo de palma.

Quando os profissionais médicos se referem aos lipídios como gorduras do sangue, isso descreve o tipo de gordura frequentemente discutido em relação à saúde cardiovascular, particularmente o colesterol. As lipoproteínas auxiliam no transporte do colesterol pelo corpo. A lipoproteína de alta densidade (HDL) se refere ao colesterol que é uma gordura “boa”. Serve para ajudar a remover o colesterol ruim pelo fígado. Os colesteróis “ruins” incluem LDL, IDL, VLDL e certos triglicerídeos. As gorduras ruins aumentam o risco de ataque cardíaco e derrame, devido ao seu acúmulo na forma de placa, que pode levar ao entupimento das artérias. Portanto, um equilíbrio de lipídios é crucial para a saúde.

As doenças inflamatórias da pele podem se beneficiar do consumo de certos lipídios, como o ácido eicosapentaenóico (EPA) e o ácido docsahexaenóico (DHA). EPA demonstrou alterar o perfil de ceramida da pele.

Uma série de doenças está relacionada aos lipídios no corpo humano. A hipertrigliceridemia, uma condição de triglicerídeos elevados no sangue, pode levar à pancreatite. Vários medicamentos atuam na redução dos triglicerídeos, como por meio de enzimas que degradam as gorduras do sangue. A redução elevada de triglicerídeos também foi encontrada em alguns indivíduos por meio de suplementação médica com óleo de peixe.

A hipercolesterolemia (colesterol alto) pode ser adquirida ou genética. Indivíduos com hipercolesterolemia familiar possuem valores de colesterol extraordinariamente altos que não podem ser controlados por meio de medicamentos. Isso aumenta muito o risco de ataque cardíaco e derrame, com muitos indivíduos morrendo antes de atingirem os 50 anos de idade.

As doenças genéticas que resultam em um alto acúmulo de lipídios nos vasos sanguíneos são chamadas de doenças de armazenamento de lipídios. Esse armazenamento excessivo de gordura produz efeitos deletérios para o cérebro e outras partes do corpo. Alguns exemplos de doenças de armazenamento de lipídios incluem doença de Fabry, doença de Gaucher, doença de Niemann-Pick, doença de Sandhoff e Tay-Sachs. Infelizmente, muitas dessas doenças de armazenamento de lipídios resultam em doenças e morte em uma idade jovem.

Os lipídios também desempenham um papel nas doenças do neurônio motor (MNDs), uma vez que essas condições são caracterizadas não apenas pela degeneração e morte do neurônio motor, mas também por problemas com o metabolismo lipídico. Nos MNDs, os lipídios estruturais do sistema nervoso central mudam e isso afeta as membranas e a sinalização celular. Por exemplo, o hipermetabolismo ocorre com a esclerose lateral amiotrófica (ELA). Parece haver uma ligação entre a nutrição (neste caso, calorias lipídicas insuficientes consumidas) e o risco de desenvolver ELA. Lipídios mais altos correspondem a melhores resultados para pacientes com ELA. Os medicamentos que têm como alvo os esfingolipídios estão sendo considerados como tratamentos para pacientes com ELA. Mais pesquisas são necessárias para compreender melhor os mecanismos envolvidos e fornecer opções de tratamento adequadas.

Na atrofia muscular espinhal (SMA), uma doença genética autossômica recessiva, os lipídios não são usados ​​adequadamente para obter energia. Indivíduos com SMA possuem alta massa gorda em um ambiente de baixa ingestão calórica. Portanto, novamente, a disfunção do metabolismo lipídico desempenha um papel importante em uma doença do neurônio motor.

Existem evidências de que os ácidos graxos ômega-3 desempenham um papel benéfico em doenças degenerativas como as doenças de Alzheimer e Parkinson. Isso não provou ser o caso para ALS e, de fato, o efeito oposto de toxicidade foi encontrado em modelos de camundongos.

Os cientistas continuam a descobrir novos lipídios. Atualmente, os lipídios não são estudados ao nível das proteínas e, portanto, são menos compreendidos. Grande parte da classificação lipídica atual dependia de químicos e biofísicos, com ênfase na estrutura ao invés da função. Além disso, tem sido um desafio descobrir as funções dos lipídios devido à tendência de se combinarem com as proteínas. Também é difícil elucidar a função lipídica em células vivas. A ressonância magnética nuclear (NMR) e a espectrometria de massa (MS) fornecem alguma identificação de lipídios com o auxílio de software de computação. No entanto, uma melhor resolução na microscopia é necessária para obter uma visão dos mecanismos e funções dos lipídios. Em vez de analisar um grupo de extratos lipídicos, MS mais específico será necessário para isolar os lipídios de seus complexos de proteínas. A marcação de isótopos pode servir para melhorar a visualização e, portanto, a identificação.

É claro que os lipídios, além de suas conhecidas características estruturais e energéticas, desempenham um papel importante em funções motoras e de sinalização. À medida que a tecnologia melhora para identificar e visualizar os lipídios, mais pesquisas serão necessárias para determinar a função dos lipídios. Eventualmente, a esperança é que marcadores possam ser projetados para não perturbar abertamente a função lipídica. Ser capaz de manipular a função lipídica em níveis subcelulares pode fornecer um avanço na pesquisa. Isso poderia revolucionar a ciência da mesma forma que a pesquisa de proteínas. Por sua vez, novos medicamentos poderiam ser produzidos que potencialmente ajudariam aqueles que sofrem de distúrbios lipídicos.