Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

3.7: O que são Lípidos?
TABLE OF
CONTENTS

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
What are Lipids?
 
TRANSCRIPT

3.7: What are Lipids?

3.7: O que são Lípidos?

Overview

Lipids are a group of structurally and functionally diverse organic compounds that are insoluble in water. Certain classes of lipids, such as fats, phospholipids, and steroids are crucial to all living organisms. They function as structural components of cellular membranes, energy reservoirs, and signaling molecules.

Lipids are a Diverse Group of Hydrophobic Molecules

Lipids are structurally and functionally diverse group of hydrocarbons. Hydrocarbons are chemical compounds that consist of carbon and hydrogen atoms. The carbon-carbon and carbon-hydrogen bonds are nonpolar, which means that the electrons between the atoms are shared equally. The individual nonpolar bonds impart an overall nonpolar characteristic to the hydrocarbon compound. Additionally, nonpolar compounds are hydrophobic, or “water-hating.” This means they do not form hydrogen bonds with water molecules, rendering them nearly insoluble in water.

Depending on the chemical composition, lipids can be divided into different classes. The biologically important classes of lipids are fats, phospholipids, and steroids.

Fat Is a Triester of Fatty Acids and Glycerol

The hydrocarbon backbone of fat has three carbon atoms. Each carbon carries a hydroxyl (–OH) group, making it glycerol. To form a fat, each of the hydroxyl groups of glycerol is linked to a fatty acid. A fatty acid is a long hydrocarbon chain with a carboxyl group (–COOH) at one end. The carboxyl group of the fatty acid and the hydroxyl group of the glycerol form a stable bond with the release of a water molecule. The resulting molecule is called an ester (–COOR). Fat is an ester of glycerol and three fatty acids; hence it is also referred to as triglyceride. The three constituent fatty acids can be identical or different and are usually 12-18 carbons long.

Saturated Versus Unsaturated Fats

Fats are either saturated or unsaturated depending on the presence or absence of double bonds in the hydrocarbon chains of their fatty acids. If a fatty acid chain does not have double bonds between the carbon atoms, the individual carbon atoms bind a maximum number of hydrogens. Such a fatty acid is completely saturated with hydrogen, and is called a saturated fatty acid. On the other hand, if the fatty acid contains one or more double bonded carbon atoms, the fatty acid is called unsaturated fatty acid.

Fats that contain all saturated fatty acids are called saturated fats. Fats obtained from animal sources, for instance, butter, milk, cheese, and lard, are mostly saturated. Fats from fish or plant sources are often unsaturated, like olive oil, peanut oil, and cod liver oil. The absence of double bonds in the hydrocarbon chains of saturated fatty acids, making them flexible. The flexible fatty acid chains can pack tightly with each other; hence saturated fats are mostly solid at room temperature.

Most naturally occurring unsaturated fatty acids are in “cis” conformation, meaning that the hydrogen atoms adjacent to the carbon-oxygen double bond are on the same side. The presence of cis-double bonds causes a bend in the hydrocarbon chain which makes the long hydrocarbon chain less flexible and difficult to pack. As a consequence, most unsaturated fatty acids are liquid at room temperature.

Fats are a long-term energy reservoir in many organisms. If the need arises, the organism breaks down fats to produce energy. In animals, fat provides cushioning around vital organs, and a subcutaneous layer of fat insulates the body from external temperatures.

Phospholipids Are an Integral Part of Cellular Membranes

Phospholipids are critical to the cell as they are major constituents of cell membranes. Phospholipids are structurally similar to fats but contain only two fatty acids linked to glycerol instead of three. The fatty acid residues can be saturated or unsaturated. In phospholipids, the third hydroxyl group of glycerol is linked to a negatively charged phosphate group.

An additional functional group attached to the phosphate group can lead to diverse chemical properties of phospholipids. Most common additives are small polar groups like choline or serine.

Phospholipids are amphipathic molecules, meaning they have parts that are hydrophobic and others that are hydrophilic, or water-loving. When phospholipids are added to water, they spontaneously form a bilayer, a thin film that is two phospholipid molecules thick. This self-organization takes place because the polar heads are attracted to water, while the hydrophobic fatty acids are buried in the center of the layer to evade contact with water. Such phospholipid bilayer forms the cell membrane in all living organisms. It compartmentalizes the fluids on the interior and exterior of the cell. Embedded in the bilayer are proteins and steroids, another class of lipids. Additional phospholipid bilayers may further compartmentalize the interior of the eukaryotic cell, for instance, the lysosome and endoplasmic reticulum.

Steroids Consist of a Four Ring Structure

Steroids are another biologically important class of lipids. Steroids are composed of four carbon rings that are fused to each other. Steroids vary amongst each other based on the chemical groups attached to the carbon rings. Although steroids are structurally different, they are hydrophobic and insoluble in water. Steroids reduce the fluidity of the cell membrane. They also function as signaling molecules within the cell. Cholesterol is the most common steroid and is synthesized by the liver. It is present in the cell membrane and is a precursor of sex hormones in animals.

Visão Geral

Os lípidos são um grupo de compostos orgânicos estrutural e funcionalmente diversos que são insolúveis em água. Certas classes de lípidos, como gorduras, fosfolípidos e esteróides são cruciais para todos os organismos vivos. Eles funcionam como componentes estruturais de membranas celulares, reservatórios de energia e moléculas de sinalização.

Os Lípidos são um Grupo Diversificado de Moléculas Hidrofóbicas

Os lípidos são um grupo estrutural e funcionalmente diversificado de hidrocarbonetos. Hidrocarbonetos são compostos químicos que consistem em átomos de carbono e hidrogénio. As ligações carbono-carbono e carbono-hidrogénio não são polares, o que significa que os eletrões entre os átomos são compartilhados igualmente. As ligações não polares individuais dão uma característica global não polar ao composto de hidrocarbonetos. Além disso, os compostos não polares são hidrofóbicos, ou “odeiam a água”. Isso significa que eles não formam ligações de hidrogénio com moléculas de água, tornando-os quase insolúveis em água.

Dependendo da composição química, os lípidos podem ser divididos em diferentes classes. As classes biologicamente importantes de lípidos são gorduras, fosfolípidos e esteróides.

A Gordura é um Triéster de Ácidos Gordos e Glicerol

O esqueleto do hidrocarboneto de gordura tem três átomos de carbono. Cada carbono carrega um grupo de hidroxilo (–OH), tornando-o glicerol. Para formar uma gordura, cada um dos grupos hidroxilo do glicerol está ligado a um ácido gordo. Um ácido gordo é uma longa cadeia de hidrocarbonetos com um grupo carboxilo (–COOH) em uma das extremidades. O grupo carboxilo do ácido gordo e o grupo hidroxilo do glicerol formam uma ligação estável com a libertação de uma molécula de água. A molécula resultante é chamada de éster (–COOR). A gordura é um éster de glicerol e três ácidos gordos; por isso também é referido como triglicerídeo. Os três ácidos gordos constituintes podem ser idênticos ou diferentes e geralmente têm de 12 a 18 carbonos.

Gorduras Saturadas Versus Insaturadas

As gorduras são saturadas ou insaturadas dependendo da presença ou ausência de ligações duplas nas cadeias de hidrocarbonetos dos seus ácidos gordos. Se uma cadeia de ácidos gordos não tem ligações duplas entre os átomos de carbono, os átomos de carbono individuais ligam um número máximo de hidrogénios. Tal ácido gordo é completamente saturado com hidrogénio, e é chamado de ácido gordo saturado. Por outro lado, se o ácido gordo contém um ou mais átomos de carbono com ligações duplas, o ácido gordo é chamado de ácido gordo insaturado.

Gorduras que contêm todos os ácidos gordos saturados são chamadas de gorduras saturadas. As gorduras obtidas de fontes animais, por exemplo, manteiga, leite, queijo e banha, são na sua maioria saturadas. Gorduras de peixes ou fontes vegetais são muitas vezes insaturadas, como azeite, óleo de amendoim e óleo de fígado de bacalhau. A ausência de ligações duplas nas cadeias de hidrocarbonetos de ácidos gordos saturados torna-os flexíveis. As cadeias de ácidos gordos flexíveis podem compactar-se firmemente; portanto, as gorduras saturadas são principalmente sólidas à temperatura ambiente.

A maioria dos ácidos gordos insaturados de ocorrência natural estão em conformação “cis”, o que significa que os átomos de hidrogénio adjacentes à ligação dupla carbono-oxigénio estão do mesmo lado. A presença de ligações cis duplas causa uma curva na cadeia de hidrocarbonetos que torna a longa cadeia de hidrocarbonetos menos flexível e difícil de compactar. Como consequência, a maioria dos ácidos gordos insaturados são líquidos à temperatura ambiente.

As gorduras são um reservatório de energia de longo prazo em muitos organismos. Se for necessário, o organismo quebra gorduras para produzir energia. Em animais, a gordura fornece amortecimento em torno de órgãos vitais, e uma camada subcutânea de gordura isola o corpo das temperaturas externas.

Os Fosfolípidos são Parte Integrante das Membranas Celulares

Os fosfolípidos são críticos para a célula, pois são os principais constituintes das membranas celulares. Os fosfolípidos são estruturalmente semelhantes às gorduras, mas contêm apenas dois ácidos gordos ligados ao glicerol em vez de três. Os resíduos de ácidos gordos podem ser saturados ou insaturados. Nos fosfolípidos, o terceiro grupo hidroxilo de glicerol está ligado a um grupo fosfato carregado negativamente.

Um grupo funcional adicional ligado ao grupo fosfato pode levar a diversas propriedades químicas de fosfolípidos. Os aditivos mais comuns são pequenos grupos polares como colina ou serina.

Os fosfolípidos são moléculas anfipáticas, o que significa que têm partes hidrofóbicas e outras que são hidrofílicas, ou amantes da água. Quando os fosfolípidos são adicionados à água, eles formam espontaneamente uma bicamada, um filme fino com duas moléculas fosfolipídicas de espessura. Essa auto-organização ocorre porque as cabeças polares são atraídas pela água, enquanto que os ácidos gordos hidrofóbicos ficam enterrados no meio da camada para fugir ao contacto com a água. Tal bicamada fosfolipídica forma a membrana celular em todos os organismos vivos. Ela compartimentaliza os fluidos no interior e exterior da célula. Embutidos nas bicamadas estão proteínas e esteróides, outra classe de lípidos. Bicamadas fosfolipídicas adicionais podem compartimentalizar ainda mais o interior da célula eucariótica, por exemplo, o lisossoma e o retículo endoplasmático.

Os Esteróides Consistem em uma Estrutura de Quatro Anéis

Os esteróides são outra classe biologicamente importante de lípidos. Os esteróides são compostos por quatro anéis de carbono que são fundidos uns aos outros. Os esteróides variam entre si com base nos grupos químicos ligados aos anéis de carbono. Embora os esteróides sejam estruturalmente diferentes, eles são hidrofóbicos e insolúveis em água. Esteróides reduzem a fluidez da membrana celular. Eles também funcionam como moléculas de sinalização dentro da célula. O colesterol é o esteróide mais comum e é sintetizado pelo fígado. Está presente na membrana celular e é um precursor de hormonas sexuais em animais.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter