As ceras biológicas são compostos lipídicos encontrados em diversos seres vivos, desde plantas até animais. Elas desempenham importantes funções no organismo, como proteção contra desidratação, prevenção contra ataques de predadores e manutenção da integridade da pele e das penas. Suas propriedades variam de acordo com sua estrutura química, podendo ser sólidas ou líquidas em temperatura ambiente. Existem diferentes tipos de ceras biológicas, como ceramidas, esqualeno e ceras de abelha, cada uma com características específicas e aplicações distintas. Neste contexto, este artigo abordará a estrutura, propriedades, função e tipos de ceras biológicas.
Ceras: definição e principais funções na proteção e conservação de materiais.
As ceras são substâncias orgânicas que desempenham um papel importante na proteção e conservação de materiais. Elas são encontradas em diversos organismos vivos, como plantas, animais e até mesmo em seres humanos. As ceras possuem propriedades que as tornam ideais para selar e proteger superfícies, além de desempenharem outras funções essenciais no organismo.
Ceras (biológicas): estrutura, propriedades, função, tipos
As ceras biológicas são compostas por longas cadeias de hidrocarbonetos, que podem conter também álcoois, ácidos graxos e ésteres. Essa estrutura química confere às ceras propriedades como impermeabilidade, resistência à abrasão e baixa solubilidade em água. Essas características tornam as ceras excelentes agentes de proteção contra a perda de água, danos mecânicos e ataques de microorganismos.
Além da função de proteção, as ceras também desempenham um papel importante na comunicação entre os organismos, atuando como feromônios em alguns casos. Existem diferentes tipos de ceras biológicas, cada uma com propriedades específicas para atender às necessidades do organismo que a produz. Alguns exemplos são as ceras de abelha, ceras de plantas e ceras de animais marinhos.
Sua estrutura química única e suas propriedades específicas as tornam substâncias versáteis e indispensáveis para a vida no planeta.
Entendendo a composição química dos lipídios: qual é a sua estrutura molecular?
Os lipídios são moléculas essenciais para o organismo, desempenhando diversas funções no nosso corpo. Um tipo de lipídio muito importante são as ceras biológicas, que possuem uma estrutura molecular peculiar.
As ceras biológicas são compostas por ésteres de ácidos graxos de cadeia longa com álcoois de cadeia longa. Isso significa que essas moléculas possuem um grupo carboxila (COOH) ligado a uma cadeia de carbonos e um grupo hidroxila (OH) ligado a outra cadeia de carbonos. Essa estrutura confere às ceras biológicas propriedades únicas, como a impermeabilidade à água e a capacidade de formar camadas protetoras.
As ceras biológicas desempenham diversas funções no organismo, sendo encontradas, por exemplo, na pele dos animais para proteção contra a desidratação e no revestimento de plantas para evitar a perda de água. Além disso, as ceras também são utilizadas na fabricação de cosméticos, velas e polimento de móveis.
Existem vários tipos de ceras biológicas, como a cera de abelha, a cera de carnaúba e a cera de candelila. Cada tipo de cera possui características específicas de acordo com a sua composição química e função no organismo.
Conhecê-las é fundamental para compreender a complexidade dos lipídios e sua importância para a nossa saúde.
Definição de lipídios e ceras: importantes compostos orgânicos presentes nos seres vivos.
Os lipídios são moléculas orgânicas que desempenham diversas funções nos seres vivos, como reserva de energia, isolamento térmico e estrutural. Entre os lipídios, as ceras se destacam por sua estrutura única e propriedades específicas.
As ceras são compostos lipídicos formados por ésteres de ácidos graxos de cadeia longa e álcoois de cadeia longa. Elas são insolúveis em água e apresentam uma estrutura semelhante a uma cadeia longa e linear, o que confere propriedades como impermeabilidade e resistência a altas temperaturas.
As ceras desempenham diversas funções biológicas, como proteção contra desidratação, impermeabilização de superfícies, isolamento térmico e como componentes estruturais de algumas células e tecidos. Elas são encontradas em diversos organismos, desde plantas até animais, e desempenham um papel fundamental em sua sobrevivência.
Existem diferentes tipos de ceras, como as ceramidas encontradas na pele humana, as ceras de abelha utilizadas na construção de colmeias, e as ceras de plantas que protegem suas folhas e frutos. Cada tipo de cera possui propriedades específicas que se adequam às necessidades do organismo que a produz.
Seu papel único e suas propriedades específicas as tornam componentes fundamentais da biologia e da química dos organismos vivos.
Entenda qual a função dos cerídeos na natureza e sua importância para o ecossistema.
Os cerídeos são substâncias cerosas que desempenham um papel fundamental na natureza, atuando como uma barreira protetora para diversas plantas e animais. Essas ceras são produzidas por glândulas especializadas e possuem propriedades únicas, como a impermeabilidade à água e proteção contra insetos e outros agentes externos.
Uma das principais funções dos cerídeos na natureza é a proteção das folhas e frutos das plantas contra a perda de água e ataques de predadores. Além disso, essas substâncias ajudam a regular a transpiração e a temperatura das plantas, contribuindo para a sua sobrevivência em diferentes ambientes.
No ecossistema, os cerídeos desempenham um papel crucial na manutenção da biodiversidade, pois protegem as plantas de danos causados por agentes externos, permitindo que elas se desenvolvam e se reproduzam de forma saudável. Além disso, as ceras também são importantes para a polinização, pois algumas plantas utilizam essas substâncias para atrair insetos polinizadores.
Portanto, é fundamental compreender a importância dessas substâncias e proteger as plantas que as produzem para preservar a biodiversidade e a saúde do meio ambiente.
Ceras (biológicas): estrutura, propriedades, função, tipos
Uma cera é um material hidrofóbico constituído por ácidos graxos de cadeia longa e álcoois (ésteres de álcoois e ácidos graxos de cadeia longa). Eles têm múltiplas funções na natureza, pois são produzidos naturalmente por muitas espécies de plantas e animais.
A palavra “cera” (da cera inglesa ) deriva da palavra latina “cera”, que se refere à substância produzida pelas abelhas e usada para construir seus favos de mel. O termo em inglês é usado com a mesma conotação, pois deriva da palavra anglo-saxônica “weax”, também usada para descrever a cera de abelha .
Considerando o exposto, entende-se que a definição de “cera” abrange um conjunto de substâncias que compartilham algumas características, mas que não necessariamente possuem as mesmas propriedades químicas e / ou físicas.
No entanto, independentemente de sua identidade química, as ceras são substâncias altamente hidrofóbicas que servem a propósitos diferentes, dependendo do organismo que as produz. Um grande número de seres vivos os utiliza como a principal substância de reserva energética, enquanto outros os utilizam como substâncias protetoras em sua superfície.
Embora sejam igualmente comuns em plantas e animais, as ceras vegetais têm sido descritas com a maior intensidade (e alguns de certos animais), pois possuem importância biológica para esses organismos e também importância industrial do ponto de vista antropológico.
Estrutura de cera
As ceras foram classicamente definidas como ésteres alcoólicos de ácidos graxos de cadeia longa, caracterizados por comprimentos de 24 a 30 átomos de carbono, associados a álcoois primários de 16 a 36 átomos de carbono (da mesma forma, podem ser associados a álcoois de grupo de esteróides).
Eles são formados por reações que envolvem a “união” de um álcool e um ácido graxo, mais ou menos da seguinte maneira:
CH3 (CH2) nCH2OH (álcool) + CH3 (CH2) nCOOH (ácido graxo) → CH3 (CH2) nCH2COOHCH2 (CH2) CH3 (éster de cera) + H2O (água)
A natureza dos componentes alifáticos das ceras pode ser enormemente variável, podendo ser encontrada nesses ácidos graxos, álcoois primários e secundários, hidrocarbonetos, ésteres de esteróis, aldeídos alifáticos, cetonas, dicetonas, triacilgliceróis, triterpenos e esteróis, entre outros.
Do mesmo modo, o comprimento da cadeia e o grau de saturação e ramificação dos ácidos graxos e de outros componentes alifáticos das ceras dependem de sua origem.
Sabendo disso, foi demonstrado que as ceras produzidas nas plantas são diferentes daquelas produzidas por animais marinhos e por animais terrestres, por exemplo.
Propriedades de cera
As ceras têm propriedades físico-químicas diferentes que podem ser resumidas em uma pequena lista:
– Sua textura pode variar de macia e manejável a dura (plástica) ou “quebrável” a 20 ° C
– Eles geralmente têm viscosidade muito baixa
– Eles são altamente insolúveis em água, mas estão em solventes orgânicos, embora esse processo seja altamente dependente da temperatura
Função
As ceras cumprem múltiplas funções no reino animal e no reino vegetal, pois são substâncias extremamente comuns na natureza.
Em animais
As ceras representam o principal composto de armazenamento de energia para os microrganismos flutuantes que compõem o plâncton.
Assim, as ceras são ao mesmo tempo uma das principais fontes metabólicas na base da cadeia alimentar de animais marinhos.
Os animais possuem glândulas dérmicas especiais que secretam ceras para proteger sua pele e cabelos, tornando-os mais flexíveis, lubrificados e capazes de repelir a água.
Os pássaros têm uma glândula conhecida como glândula “uropygeal”, que constantemente secreta ceras, tornando-a responsável por manter as penas “impermeáveis”.
Em plantas
A principal função das ceras nos organismos vegetais é a proteção dos tecidos.
Um bom exemplo disso é a cobertura cerosa das lâminas das folhas de muitas plantas, o que reduz a desidratação do calor induzido pela luz solar.
Outro exemplo que pode ser mencionado é a camada cerosa que muitas sementes têm em sua capa, o que as ajuda a evitar a perda de água durante o armazenamento.
Essas ceras são geralmente incorporadas entre os polímeros cutina e suberina, constituindo uma camada amorfa na superfície externa da planta. Muitos vegetais têm uma camada epicuticular de cristais de cera que se sobrepõem à cutícula e conferem uma aparência acinzentada ou glaucosa.
As ceras não apenas previnem a perda de água, mas também ajudam a planta a prevenir alguns patógenos fúngicos ou bacterianos e desempenham um papel fundamental nas interações planta-inseto, além de evitar danos causados pela radiação ultravioleta.
Na indústria
As ceras de origem biológica também são muito úteis do ponto de vista industrial, pois são usadas na produção de medicamentos, cosméticos, etc.
As loções normalmente usadas para hidratar a pele, bem como os esmaltes e algumas pomadas, são compostas de misturas de gorduras com cera de abelha, cera de palma brasileira, cera de lã de carneiro, cera de esperma de baleia, etc.
As ceras também são amplamente utilizadas em revestimentos industriais que permitem a repulsão de água, bem como na fabricação de substâncias usadas para polir automóveis.
São utilizados na plastificação de fundidos a quente, na lubrificação de equipamentos de trabalho na indústria metalúrgica e para permitir a liberação retardada de compostos utilizados na agricultura e farmacologia.
Tipos de ceras
As ceras podem ser naturais ou sintéticas. As ceras “naturais” também podem ter uma origem orgânica ou mineral, sendo esta última o produto do processamento de linhita (carvão), portanto geralmente não são renováveis (como vaselina ou vaselina).
As ceras de origem animal e / ou vegetal são consideradas ceras naturais renováveis e modificáveis, uma vez que podem ser modificadas por métodos químicos como hidrogenação e reesterificação, por exemplo.
Assim, no contexto biológico, as ceras são classificadas de acordo com a fonte de onde são obtidas.
– Ceras vegetais
As plantas produzem diferentes tipos de ceras em diferentes partes de seus corpos: em folhas, flores, frutas ou sementes.
Como é a rota biossintética?
Os componentes alifáticos das ceras vegetais são sintetizados nas células epidérmicas a partir de ácidos graxos de cadeia muito longa (20 a 34 átomos de carbono).
A síntese começa com a produção de ácidos graxos de 16 e 18 carbonos, originados inicialmente no estroma do plastídeo, graças à atividade das enzimas solúveis que compõem o complexo sintase dos ácidos graxos.
Posteriormente, esses ácidos graxos são alongados graças a complexos de enzimas associadas à membrana conhecida como elongases de ácidos graxos. Quatro reações ocorrem em cada extensão de dois átomos de carbono:
– Condensação entre um acil graxo esterificado em uma molécula de acetil Co-A (substrato) e uma molécula de malonil-CoA
– redução de ceto-B
– desidratação
– Redução de óleo
Duas vias principais foram descritas para a produção dos componentes das ceras vegetais, uma delas é a via de redução de acila e a outra é a via de descarbonilação. O primeiro resulta na síntese de álcoois e ésteres de cera, enquanto o último produz aldeídos, alcanos, álcoois secundários e cetonas.
Via de redução de acila
Os ésteres de acil-CoA produzidos pelo alongamento da cadeia são reduzidos em uma reação em duas etapas envolvendo um intermediário transitório do tipo aldeído e catalisados pela enzima acil-CoA redutase. O álcool graxo produzido pode ser esterificado para formar um éster de cera, graças à enzima acil-CoA álcool transacilase.
Via de descarbonilação
O primeiro passo nessa rota é a redução de um éster acil-CoA a um aldeído mediado por uma enzima acil-CoA redutase. Quando uma enzima aldeído descarbonilase remove o grupo carbonil dessa molécula, é produzido um alcano, que possui um átomo de carbono a menos que seu ácido graxo precursor.
Este hidrocarboneto pode ainda ser metabolizado através da inserção de um grupo hidroxila na cadeia através de uma hidroxilase ou uma oxidase, formando um álcool secundário.
O passo final para a produção de ésteres de cera a partir de álcoois de cadeia longa e ácidos graxos é catalisado por uma enzima acil-CoA: transacilase de álcool, que também é necessária para a síntese de triacilgliceróis.
– Ceras animais
Os animais também produzem quantidades abundantes de ceras, especialmente insetos, baleias, ovelhas e pássaros, das quais podem ser obtidas para fins de biotecnologia.
Sua utilidade biológica foi estudada com alguns detalhes e, dependendo do animal em questão, eles podem cumprir proteção, comunicação e outros propósitos.
Exemplos de ceras biológicas
– Ceras animais
Cera de abelha
Como o próprio nome indica, esse tipo de cera é produzido pelas abelhas, sendo a mais popular a de Apis mellifera . Esses animais têm glândulas especializadas no abdômen que secretam a cera que usam para construir os pentes onde põem seus ovos e organizam a colméia.
Essa cera é comumente obtida como um produto secundário do mel e é utilizada para diferentes fins, tanto na cosmetologia quanto na indústria (fabricação de velas, polimento, alimentos, têxteis, vernizes, etc.). É constituído por hidrocarbonetos, ésteres, ácidos livres e outros, e os estudos mais especializados indicam que é rico em ácido cerótico e miricina.
Espermacete
O esperma de baleia é outro tipo bem conhecido de cera animal, obtido a partir de uma cavidade na cabeça da baleia Physeter macrocephalus, que pode produzir até 3 toneladas dessa substância usada como sonar.
É rico em ésteres gordurosos, triglicerídeos, álcoois livres e ácidos; Entre os ésteres gordurosos estão principalmente o palmitato de cetil (32 carbonos) e o miristato de cetil (30 carbonos).
Esta cera animal tem sido amplamente utilizada em medicina, cosmetologia e produtos farmacêuticos, bem como na produção de velas.
No entanto, existem alguns regulamentos internacionais atualmente, pois as baleias foram mortas com o único objetivo de obter este produto, significando grandes perdas para a fauna marinha.
– Ceras vegetais
Cera de palma
A palmeira de cera Copernicia cerifera Martius é uma espécie de palmeira brasileira que produz uma das ceras vegetais mais importantes do ponto de vista comercial.
Esta cera é obtida da superfície superior e inferior das folhas de palmeira e tem múltiplas aplicações tanto na preparação de alimentos como na cosmetologia, enceramento de móveis e automóveis, produção de fio dental encerado, etc.
Óleo de jojoba
A cera de jojoba é obtida em Simmondsia chinensis , um arbusto típico de áreas áridas do México e dos Estados Unidos. Suas sementes são ricas em cera ou óleo obtido por prensagem a frio e com muitas aplicações medicinais, sendo um dos principais substitutos do esperma de baleia.
Referências
- Domínguez, E., & Heredia, A. (1998). Ceras: um tópico esquecido no ensino de lipídios. Educação Bioquímica, 26 (4), 315-316.
- Firestone, D. (2006). Características físico-químicas de óleos, gorduras e ceras (nº L-0671). Aocs Press.
- Kolattukudy, PE (1970). Ceras vegetais. Lipídios, 5 (2), 259-275.
- Lusas, EW, Riaz, MN, Alam, MS e Clough, R. (2017). Gorduras animais, vegetais, óleos e ceras. No Manual de Química Industrial e Biotecnologia (pp. 823-932). Springer, Cham.
- Post-Beittenmiller, D. (1996). Bioquímica e biologia molecular da produção de ceras em plantas. Revisão anual da biologia vegetal, 47 (1), 405-430.
- Tinto, WF, Elufioye, TO & Roach, J. (2017). Ceras. Em Pharmacognosy (pp. 443-455). Academic Press.