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