Lipídios em ecossistemas aquáticos Thiago Cavanelas Gelape Universidade Federal de Minas Gerais...

Lipídios em ecossistemas aquáticos

Thiago Cavanelas Gelape

Universidade Federal de Minas Gerais

Instituto de Ciências Biológicas

Departamento de Biologia Geral

O que são os lipídeos?

• Grupo quimicamente diverso, cujo traço comum é a insolubilidade em água

• Funções: estocagem de energia, membranas biológicas, co-fatores de enzimas, carreadores de elétrons, pigmentos absorvedores de luz, agentes emulsificadores, hormônios, mensageiros intracelulares.

Lipídeos de Reserva

• São as gorduras e os óleos de reserva derivados de ácidos graxos

Ácidos Graxos

• São ácidos carboxílicos com cadeias de hidrocarboneto, com baixo nível de oxidação liberam muita energia

• Contêm de 4 a 36 carbonos

• Podem ser, quanto a saturação:– Cadeia saturada: sem ligações duplas– Cadeia insaturada: uma ou mais ligações duplas

• Quanto à forma:– Lineares– Com ramos laterais: anéis de três carbonos,

grupos hidroxila (OH), grupos metil (CH3)

• Nomeclatura– específica tamanho da cadeia e número de ligações

duplas, separados por dois pontos (:)– a posição das ligações duplas é especificada por

número sobrescritos após a letra grega (delta)

Ex:.

Ácido Palmítico - 16:0

Ácido Oléico – 18:1 (9)

Ácido Linoléico – 18:2 (9,12)

Ácido Aracdônico – 20:4 (5,8,11,14)

• Ácidos graxos mais comuns: números pares de átomos de carbonos em cadeias lineares de 13 a 24 carbonos

• Em ácidos graxos monoinsaturados: ligação dupla geralmente no C9

• Em ácidos graxos polinsaturados: ligações duplas geralmente em C9, C12 e C15

• Tamanho da cadeia e grau de insaturação determinará as propriedades físicas dos ácidos graxos e compostos que os contêmconsistência da substância à temperatura ambiente (óleo ou cera)

• Em vertebrados: ácidos graxos livres ( não esterificados, tendo um grupo carboxila livre) circulam no sangue ligados não covalentemente a uma proteína carreadora (albumina)

• Contudo, encontram-se no sangue em sua maioria na forma de derivados de ácidos carboxílicos (s/ o grupo carboxila carregado, portanto menos solúveis que os ac. graxos livres)

A família “Omega” de ácidos graxos

• Omega (3, 6, 9...) – ácidos graxos polinsaturados

• Porque o nome – posição da primeira ligação dupla a partir da extremidade oposta à extremidade carboxílica

• Ex: Omega 3 – Ácido linolenico (18:3), ácido eicosapentanoico (20:5) Omega 6 – Ácido aracdônico (20:4), ácido linoleico (18:2)

Triacilgliceróis

• São os lipídeos mais simples construídos a partir de ácidos graxos

• Também conhecidos como triglicérides, gorduras ou gorduras neutras

• São formados por 3 ácidos graxos, cada um em ligação éster com um glicerol

• Podem ser:– Simples: um único tipo de ácido graxo– Mistos: mais de um tipo de ácidos graxos

• São apolares, hidrofóbicos, insolúveis em água (cargas anuladas pela ligação)

Funções dos Triacilgliceróis

Reserva de energia

• Células eucarióticas: triacilgliceróis formam gotas de óleo microscópicas no citoplasma Depósitos de combustível metabólico

• Em vertebrados: células especializadas denominadas adipócitos armmazenam grandes quantidades

• Em plantas: armazenados na forma de óleos, provendo energia e precursores biossintéticos durante a germinação

• Vantagens de sua utilização como reserva de energia:– Sua oxidação libera o dobro de energia por

grama do que os carboidratos: até 10X, pois seus carbonos estão mais reduzidos

– São hidrofóbicos, portanto não hidratados (para cada grama de polissacarídeos há de 2 a 5 g de água)

Isolamento Térmico

• Focas, pinguins e outros animais polares marinhos de sangue quente são revestidos sob a pele com triacilgliceróis

• Razões:– Apresentam menor condutância térmica que a

água– Tecidos lipídicos são metabolicamente pouco

ativos, e requerem pouco aporte de sangue previne a perda de calor para o ambiente pela superfície corporal (vantagem sobre pelagem)

• Além disso, a baixa densidade dos triacilgliceróis é a base para uma de suas funções mais espetaculares........

Baleias Cachalote

• Cabeça: 1/3 do peso do corpo• Espermacete: órgão responsável por 90% do peso

da cabeça. É uma massa de lipídeos, contendo até 3,600 kg de óleo espermacete, uma mistura de triacilgliceróis e ceras contendo ácidos graxos insaturados em abundância

• Esta mistura é líquida a 37ºC (temperatura normal da baleia), mas começa a cristalizar a 31ºC, e se torna sólida abaixo disto

• Hábitos alimentares: caçam cefalópodos a mais de 1000 m abaixo da superfície ( mas já foram achadas a 3000m)

• Ajustam sua densidade permanecem no fundo sem esforço

• Para isto: mecanismos fisiológicos promovem resfriamento do óleo, que congela ou cristaliza, se tornando mais denso, ajustando assim a densidade

• Adaptação anatômica e bioquímica: triacilgliceróis e ceras sintetizadas contêm ácidos graxos com comprimentos de cadeia e graus de insaturação certos para dar aos óleo o ponto de congelamento certo propício aos hábitos de mergulho do animal

• Óleo spermaceti: ótimo para lâmpadas 500.000 baleias restantes no mundo

Ceras

• Ceras biológicas: ésteres de ácidos graxos saturados e insaturados de cadeia longa com álcoois de cadeia longa

• Servem a uma diversidade de funções na natureza, relacionadas a suas propriedades impermeabilizantes e consistência firme:

– Glândulas vertebrados: lubrificação, impermeabilização da pele

– Aves aquáticas: glândulas secretam ceras para manter as penas impermeabilizadas

– Plantas: ceras evitam evapotranspiração excessiva e protegem contra parasitas

• Indigeríveis por vertebrados e animais terrestres, mas extremamente importantes, junto com as gorduras e óleos, para as cadeias alimentares de animais marinhos.

Ceras nos ambientes marinhos

• Ocorrem em uma ampla variedade de organismos marinhos: moluscos, cefalopodes, camarões, anêmonas do mar, corais e vários peixes.

• Seus produtores primários: pequenos crustáceos planctônicos, especialmente copépodos

• Principal forma de armazenamento de energia destes pequenos animais (até 70% de seu peso seco).

• Seus produtores utilizam-se dos ácidos graxos dos triacilgliceróis do fitoplâncton para produzir as ceras

• Imensa importância das ceras para o ecossistema marinho plâncton crustáceo é a principal ligação entre o fitoplâncton e os consumidores

• Tem-se estimado que, por causa desta ligação, metade da produção fotossintética da terra é, por um tempo, convertida em cera

• Peixes que se alimentam de copépodos (arenque, anchovas, sardinhas) apresentam lipases que digerem ceras.

• Em outros peixes, a quantidade de lipases de cera é menor deixa aberta a questão de quão bem podem digerir estes compostos

• Por serem encontradas em grande variedade de animais, surge a questãoceras são metabolizadas e utilizadas como energia ou apenas armazenadas, pela dificuldades de digestão

• Aves marinhas também predam animais que contêm grande quantidade de ceras

• Algumas espécies alimentam seus filhotes com grandes quantidade de microcrustáceos 2/3 da energia digerível no alimento consiste de cera

• As ceras não são excretadas nas fezes nem armazenadassão metabolizadas diretamente ou convertidas a tricilgliceróis

• Estudo comprovam esta teoria

• Questão em aberto: se estas aves utilizam simbiose com bactérias digestoras de ceras.

• Conclusão: aves marinhas podem utilizar eficientemente a grande quantidade de ceras altamente energéticas existente nos oceanos, assim com é plausível que outros animais também as utilizam em suas cadeias alimentares.

“Adult prey choice affects chicks growth and

reproductive sucess in pigeon guillemots”

Authors: GOLTE, G.H.; KULETZ, K.J.; ROBY, D.D.; IRONS, D.B.AUK 116 (1): 82-91 Jan 2000

• Local de estudo: Prince Sound William, Alaska• Tempo: entre 1979 e 1997• Objetivo: estudar a dieta e taxa de crescimento dos

filhotes e sucesso reprodutivo de adultos para a determinação de fatores limitantes para populações em reprodução

• Evidência de especialização por presas entre pares reprodutivos e diferenças no sucesso reprodutivo entre especialistas e generalistas

• Performance reprodutiva variou entre pares como uma função da proporção de peixes com alto teor lipídico fornecido aos filhotes– Peixes com alto teor lípidico: maior sucesso

reprodutivo total

• A proporção de peixes com alto teor lipídico na dieta foi positivamente relacionada ao crescimento dos filhotes

• Análises de regressão sugerem que a porcentagem de ocorrêcia de peixes de alto teor lipídico na dieta afetou o crescimento de jovens a nível populacional

• Conclusão: A espécie se beneficia ao se especializar quando seleciona presas para seus filhotes, e peixes com alto teor de lipídeos aumentam a crescimento dos filhotes e o sucesso reprodutivo

Conclusão

Lipídeos são importantíssimos para ecossistemas aquáticos, estando presentes

em grande parte dos níveis tróficos, participando das mais diversas funções e

processos