METABOLISMO SECUNDÁRIO METABÓLITOS PRIMÁRIOS PARTICIPAM DIRETAMENTE DOS PROCESSOS DE FORMAÇÃO DE PROTOPLASTO E GERAÇÃO DE ENERGIA. SÃO UNIVERSAIS. CARBOIDRATOS – PROTEÍNAS – GLICERÍDEOS – ÁCIDOS NUCLÉICOS METABÓLITOS SECUNDÁRIOS NÃO PARTICIPAM DOS PROCESSOS DE FORMAÇÃO DE PROTOPLASTO E GERAÇÃO DE ENERGIA. MUITOS SÃO MEDIADORES EM PROCESSOS DE INTERAÇÃO DAS PLANTAS COM O AMBIENTE. NÃO OCORREM UNIVERSALMENTE NAS PLANTAS. APRESENTAM AMPLA DIVERSIDADE ESTRUTURAL. TANINOS, FLAVONÓIDES, ALCALÓIDES, GLICOSINOLATOS, PIGMENTOS, CERAS, ETC. UM GRANDE NÚMERO DE MET. SECUND. TÊM ATIVIDADE BIOLÓGICA. MUITOS SÃO IMPORTANTES MEDICINALMENTE. OUTROS SÃO IMPORTANTES PARA OUTRAS APLICAÇÕES. 1 O NÚMERO DE METABÓLITOS SECUNDÁRIOS É VASTÍSSIMO. É ENORME A VARIAÇÃO ESTRUTURAL DESSAS SUBSTÂNCIAS. NO ENTANTO, O NÚMERO DE VIAS METABÓLICAS RELACIONADAS À BIOSSÍNTESE DA GRANDE MAIORIA DOS METABÓLITOS SECUNDÁRIOS É MUITO PEQUENA. É INTERESSANTE QUE O PRIMEIRO CONTATO COM OS METABÓLITOS SECUNDÁRIOS SEJA FEITO POR MEIO DO CONHECIMENTO DESSAS VIAS. 2 CO2 + H2O POLISSACARÍDEOS fotossíntese sacarose Frutose-6-fosfato GLUCOSE-6-FOSFATO GLICOSÍDEOS CHIQUIMATO Eritrose-4-fosfato glicólise monossacarídios SUBSTÂNCIAS AROMÁTICAS Flavonóides ACETATO MALONATO Fosfoenol-piruvato piruvato ácidos graxos malonil-CoA GRAXAS POLICETÍDIOS ácido mevalônico BIOSSÍNTESE DE METABÓLITOS proteínas NITROGENADOS ACETIL-CoA ISOPRENÓIDES ACETATO MEVALONATO ácidos nucleicos CICLO DE KREBS AMINOÁCIDOS GLICOSINOLATOS ALCALÓIDES GLICODÍDIOS CIANOGÊNICOS 3 VIA DO ACETATO-MALONATO CH3-COO- CH3-CO-SCoA + HOOC-CH2-CO-SCoA Acetil-CoA HOOC-CH2-COO- CH3-CO-CH2-CO-SCoA Malonil-CoA CH3-CH2-CH2-COS-CoA + HOOC-CH2-COS-CoA C4 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CO-SCoA CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-COS-CoA C6 + 6 HOOC-CH2-CO-SCoA CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH C18 Ácido esteárico C18:0 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH=CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH Ácido linoléico C18:2 4 BIOSSÍNTESE DO ÁCIDO JASMÔNICO OOH LIPOXIGENASE COOH COOH ÓXIDO DE ALENO ÁCIDO LINOLÊNICO SINTASE O O ÓXIDO DE ALENO CICLASE COOH COOH O O COCH3 COOH ÁCIDO JASMÔNICO ENVOLVIDO NA RESISTÊNCIA A INSETOS E PATÓGENOS; FORMAÇÃO DE FLORES, FRUTOS E SEMENTES; SENESCÊNCIA JASMONATO DE METILA FORMA VOLÁTIL DO REGULADOR ESTABELECE COMUNICAÇÃO QUÍMICA ENTRE PLANTAS 5 POLIACETILENOS CLASSE DE METABÓLITOS SECUNDÁRIOS MUITO FREQÜENTES EM ASTERACEAE, APIACEAE E CAMPANULACEAE. SÃO SUBSTÂNCIAS TÓXICAS A INSETOS E OUTROS HERBÍVOROS. ALGUNS SÃO CITOTÓXICOS (FALCARINOL). SÃO FOTOATIVOS E PODEM CAUSAR DERMATITE DE CONTATO. HÁ PEQUENA QUANTIDADE DE POLIACETILENOS EM APIACEAE COMESTÍVEIS, COMO CENOURA E SALSA. 6 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH=CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH Ácido linoléico CH3 C C C C C C CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH ÁCIDO POLIACETILÊNICO C C C C C C CH3 O CH2 CH3 C C C C C C C Bidens pilosus (Asteraceae) ÓXIDO CARLINA Carlina acaulis L. (Asteraceae) S C C FENIL-HEPTATRIINA C CH CH2 POLIACETILENO SULFURADO Asteraceae 7 POLICETÍDEOS SUBSTÂNCIAS AROMÁTICAS (COM ANEL BENZÊNICO). MUITO COMUNS EM BACTÉRIAS E FUNGOS. MENOS COMUNS EM PLANTAS, MAS A VIA DE SÍNTESE DE POLICETÍDEOS É IMPORTANTE NESSES ORGANISMOS, COMBINADA COM OUTRAS VIAS. 8 O O 7 + CH3 C SCoA C C SCoA COOH Malonil-CoA Acetil-CoA O • CH2 O • CH2 • CH2 O O CH2 O • CH2 O CH2 • O O CH2 • SCoA • CADEIA POLICETÍDICA • CH3 HIDROXILAS OU ÁT. DE OXIGÊNIO EM ÁTOMOS DE C ALTERNADOS O • • O O • O • • OH • • O OH COOH •CH3 COOH CH3 HO O UMA ANTRAQUINONA 9 UMA TETRACICLINA BIOSSÍNTESE VIA ACETATO-MALONATO 10 CO2 + H2O POLISSACARÍDIOS fotossíntese sacarose Frutose-6-fosfato GLUCOSE-6-FOSFATO GLICOSÍDIOS CHIQUIMATO Eritrose-4-fosfato glicólise monossacarídios SUBSTÂNCIAS AROMÁTICAS Flavonóides ACETATO MALONATO Fosfoenol-piruvato piruvato ácidos graxos malonil-CoA GRAXAS POLICETÍDEOS ácido mevalônico BIOSSÍNTESE DE METABÓLITOS proteínas NITROGENADOS ACETIL-CoA ISOPRENÓIDES ACETATO MEVALONATO ácidos nucleicos CICLO DE KREBS ÁCIDOS AMINADOS GLICOSINOLATOS ALCALÓIDES GLICODÍDEOS CIANOGÊNICOS 11 VIA DO ACETATO-MEVALONATO CH3 3 CH3 C SCoA OH HOOC O Acetil-CoA OH Ác. mevalônico CH3 ISOPENTENIL-DIFOSFATO OPP OH HOOC OH Ác. mevalônico OPP DIMETILALIL-DIFOSFATO UNIDADES BIOGÊNICAS DO ISOPRENO ESTA ROTA É A “CLÁSSICA” NA SÍNTESE DE TERPENÓIDES. OCORRE NO CITOSOL. ISOPRENO 12 ROTA ALTERNATIVA PARA A SÍNTESE DE ISOPENTENIL-DIFOSFATO O O- + O OP OP HO HO HO PIRUVATO OH 2-C-METIL-ERITRITOL-4-FOSFATO O GLICERALDEÍDO-FOSFATO ESTA ROTA É OPERANTE NOS PLASTÍDEOS. (C1O) MONOTERPENOS (C2O) DITERPENOS OCORRE TAMBÉM EM EUBACTÉRIAS E (C4O) ALGAS VERDES TETRATERPENOS (CAROTENÓIDES) 2x 4x OPP 8x ISOPENTENIL-DIFOSFATO IPP (UM COMPOSTO C5) 13 REGRA DO ISOPRENO SUBSTÂNCIAS DERIVADAS DA VIA DO ACETATO-MEVALONATO POSSUEM ESQUELETO CARBÔNICO FORMADO POR UNIDADES DE ISOPRENO. Em geral, desconsideram-se aspectos como duplas ligações e oxigenações. Mentol OH OH UM MONOTERPENO: C10 DUAS UNIDADES DE ISOPRENO Geraniol 14 VIA DO ACETATO-MEVALONATO OPERANTE NO CITOSOL – PARECE SER A RESPONSÁVEL PELA SÍNTESE DE SESQUITERPENOS (3 IPP, C15), TRITERPENOS (6 IPP, C30) E POLITERPENOS (n IPP). VIA DO PIRUVATO-GLICERALDEÍDO-FOSFATO OPERANTE NOS PLASTÍDEOS – PARECE SER A RESPONSÁVEL PELA SÍNTESE DE MONOTERPENOS (2 x IPP, C10), DITERPENOS (4 IPP, C20) E TETRAPERPENOS (8 IPP, C40) 15 IRIDÓIDES: MONOTERPENÓIDES GLICOSILADOS E ALTAMENTE OXIDADOS QUBRA DA LIGAÇÃO C-C HO COH OGlicose OGlicose O H3COOC H3COOC O NÃO SATISFAZ A REGRA DO ISOPRENO Loganina Secologanina UM IRIDÓIDE CARBOCÍCLICO UM SECOIRIDÓIDE - NÃO POSSUI ANEL CARBOCÍCLICO 16 Ácido abscísico Ácido abiético OH COOH O HOOC UM SESQUITERPENO O UM DITERPENO OH OC ÁCIDO GIBERÉLICO UMA GIBERELINA (GA3) HO UM DITERPENO COM 19 C COOH 17 MONOTERPENOS E SESQUITERPENOS SÃO SUBSTÂNCIAS VOLÁTEIS. SÃO COMPONENTES COMUNS DE ÓLEOS VOLÁTEIS (“ÓLEOS ESSENCIAIS”). PRESENTES TAMBÉM EM ESSÊNCIAS DE FLORES. IMPORTANTES NA INDÚSTRIA DE PERFUMARIA. OS ÓLEOS VOLÁTEIS ENCONTRAM-SE EM ESTRUTURAS SECRETORAS ESPECIALIZADAS: GLÂNDULAS, CANAIS SECRETORES E TRICOMAS GLANDULARES. 18 GLÂNDULAS SECRETORAS DE FOLHA DE CRAVO (SYZYGIUM AROMATICUM, MYRTACEAE) WWW.HERBALGRAM.ORG 19 CUTÍCULA ÓLEO VOLÁTIL ACUMULADO CÉLULAS SECRETORAS EPIDERME MESOFILO 20 TRICOMAS SECRETORES DA EPIDERME INFERIOR DA FOLHA DE LAVANDULA ANGUSTIFOLIA (LAVANDA, LAMIACEAE) 21 WWW.HERBALGRAM.ORG TRICOMA SECRETOR DA EPIDERME DA FOLHA DE ORÉGANO (ORIGANUM VULGARE, LAMIACEAE). A CUTÍCULA QUE APRISIONA O ÓLEO FOI ROMPIDA, EVIDENCIANDO AS CÉLULAS SECRETORAS DO TRICOMA. ESTÔMATO WWW.HERBALGRAM.ORG 22 6 unidades de isopreno 6 x 5 C = 30 C Lupeol UM TRITERPERNÓIDE HO ESTERÓIDES: ISOPRENÓIDES COM NÚCLEO CICLOPENTANOPERIDROFENANTRENO Cicloartenol HO UM TRITERPENÓIDE ESTEROIDAL 23 ESQUALENO O2 + NADPH O EPÓXIDO DE ESQUALENO HO O CICLOARTENOL MOLÉCULA DO ESQUALENO DOBRADA 24 CICLOARTENOL SAPOGENINAS C27 ESTERÓIDES C29 FITOECDISONAS COLESTEROL ALCALÓIDES C27 ESTERÓIDES C21 BUFADIENOLÍDEOS C24 CARDENOLÍDEOS C23 25 HO HO COLESTEROL CICLOARTENOL SITOSTEROL HO ESTIGMASTEROL HO (ABUNDANTE EM ÓLEO DE SOJA) ESTERÓIDES MAIS FREQÜENTES EM PLANTAS 26 CARDENOLÍDIOS E BUFADIENOLÍDIOS: COMPONENTES DE GLICOSÍDIOS CARDIOATIVOS O O O O Digitoxigenina Silarenina OH OH HO HO CARDENOLÍDIO BUFADIENOLÍDIO Digitalis purpurea Nerium oleander Scrophulariaceae Apocynaceae Asclepias curassavica Asclepiadaceae 27 CICLOARTENOL CAMPESTEROL HO OH OH HO HO O O BRASSINOLÍDEO, O MAIS ATIVO REGULADOR DE DESENVOLVIMENTO DENTRE OS BRASSINOSTERÓIDES. IMPORTANTE REGULADOR. ENVOLVIDO EM NO CRESCIMENTO, DIFERENCIAÇÃO DO XILEMA, FORMAÇÃO DE ANTOCIANAS, ETC. 28 CAROTENÓIDES - 8 UNIDADES ISOPRÊNICAS - C40 β-Caroteno 29 TETRA-HIDROCANABINOL – PRODUTO DE ORIGEM BIOSSINTÉTICA MISTA FONTE: Cannabis sativa (Cannabinaceae) OH RESÍDUO PROVENIENTE DA VIA DO ACETATOMEVALONATO (DUAS UNID. DE ISOPRENO RESÍDUO PROVENIENTE DA VIA DO ACETATO-MALONATO O 30 CO2 + H2O POLISSACARÍDIOS fotossíntese sacarose Frutose-6-fosfato GLUCOSE-6-FOSFATO GLICOSÍDIOS CHIQUIMATO Eritrose-4-fosfato glicólise monossacarídios SUBSTÂNCIAS AROMÁTICAS Flavonóides ACETATO MALONATO Fosfoenol-piruvato piruvato ácidos graxos malonil-CoA GRAXAS POLICETÍDIOS ácido mevalônico BIOSSÍNTESE DE METABÓLITOS proteínas NITROGENADOS ACETIL-CoA ISOPRENÓIDES ACETATO MEVALONATO ácidos nucleicos CICLO DE KREBS ÁCIDOS AMINADOS GLICOSINOLATOS ALCALÓIDES GLICODÍDIOS CIANOGÊNICOS 31 VIA DO ÁCIDO CHIQUÍMICO COOH COOH HCHO CH2 H COH HCOH + COP COOH OH HO CH2OP OH OH OH OH Eritrose-4fosfato Fosfoenol piruvato Ác. chiquímico Ác. gálico HOOC CH2COCOOH COOH COOH CH2 OH NH2 Ác. antranílico O Ác. prefênico COOH OH CH2CH(NH2)COOH Ác. corísmico CH2CH(NH2)COOH CH2CH(NH2)COOH N H Triptofano OH Tirosina Fenilalanina 32 VIA DO CHIQUIMATO A ORIGEM DOS FENILPROPANÓIDES C6: FENILA CH2CH(NH2)COOH C3: PROPENILA COOH PAL* NH3 COOH HO Ác. cinâmico Fenilalanina CH3O geometria trans Ác. p-cumárico COOH CH3O COOH HO COOH HO OCH3 Ác. sinápico HO HO Ác. ferúlico Ác. cafeico * - FENILALANINA-AMÔNIA-LIASE 33 PROVÁVEL BIOSSÍNTESE DO ÁCIDO SALICÍLICO O COOH SCoA ÁCIDO CINÂMICO O O O SCoA SCoA O O OH OH REGULADOR ENVOLVIDO NA RESISTÊNCIA A PATÓGENOS. OH ÁCIDO SALICÍLICO 34 CH3O COOH CH3O HO CH2OH HO Ác. ferúlico Álcool coniferílico lignina OH O O O C6C3 OCH3 OCH3 C6C3 O O HO O OCH3 lignina OCH3 Pinorresinol UM LIGNÓIDE SUB-ESTRUTURA DA LIGNINA 35 OH OH OH OH . . peroxidase (lacase) OMe OMe OH CH3 O O . CH3 O Álcool coniferílico OH RADICAIS LIVRES FORMADOS A PARTIR DO ÁLCOOL CONIFERÍLICO POR ENZIMAS OXIDATIVAS .O CH3 36 CH2OH O . COCH3 CH2OH CH2OH COCH3 OH COCH3 O ADIÇÃO DE ÁLCOOL CONIFERÍLICO A UM RADICAL DA MESMA SUBSTÂNCIA, NA FORMAÇÃO DE LIGNÓIDES E LIGNINA CH2OH . COCH3 OH 37 BIOSSÍNTESE DE FLAVONÓIDES CoAS C ll O OH CoAS CH2 COOH CoASC O O O O O SCoA O O O C6C3: CHIQUIM. OH O O OH 3 ACETATOS O HO HO OH OH OH O Uma chalcona O Luteolina Uma flavona BIOSSÍNTESE MISTA 38 OH OH HO O O - AÇÚCAR(ES) OH ANTOCIANINAS – IMPORTANTES PIGMENTOS DE FLORES E FRUTOS. DETERMINAM CORES DO VERMELHO AO AZUL, COM TODOS OS INTERMEDIÁRIOS (PÚRPURA, MAGENTA, LILÁS, ROXO, ETC.) 39 OH HO O DERIVADO DE PELARGONIDINA. O-GLIC-RAMNOSE OH ABUNDANTES EM FLORES AZUIS. 40 OH OH HO DERIVADO DE CIANIDINA. AS MAIS FREQÜENTES ANTOCIANINAS O O-GLIC-RAMNOSE ABUNDANTES EM FLORES ROXAS, MAGENTAS, PÚRPURAS. OH 41 OH OH HO O OH O-GLIC-RAMNOSE DERIVADO DE DELFINIDINA. ABUNDANTES EM FLORES AZUIS. OH 42 METABÓLITOS SECUNDÁRIOS DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS 43 COOH BIOSSÍNTESE DO ÁCIDO INDOLILACÉTICO (AIA) N H TRIPTOFANO NH2 transaminação COOH O N H ÁCIDO INDOLILPROPIÔNICO descarboxilação INDOLIL-ACETALDEÍDO O N H oxidação COOH N H ÁCIDO INDOLIL-ACÉTICO 44 CO2 + H2O POLISSACARÍDIOS fotossíntese sacarose Frutose-6-fosfato GLUCOSE-6-FOSFATO GLICOSÍDIOS CHIQUIMATO Eritrose-4-fosfato glicólise monossacarídios SUBSTÂNCIAS AROMÁTICAS Flavonóides ACETATO MALONATO Fosfoenol-piruvato piruvato ácidos graxos malonil-CoA GRAXAS POLICETÍDIOS ácido mevalônico BIOSSÍNTESE DE METABÓLITOS proteínas NITROGENADOS ACETIL-CoA ISOPRENÓIDES ACETATO MEVALONATO ácidos nucleicos CICLO DE KREBS ÁCIDOS AMINADOS GLICOSINOLATOS ALCALÓIDES GLICODÍDIOS CIANOGÊNICOS 45 METABÓLITOS DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS H R1 CO2 C R2 C COOH R2 CH CH NOH NH2 H R1 H R1 C R2 H R1 C C N SH C R2 NOH R1 OH C R2 C N H R1 C R2 R1 O Glicose C R2 C N S Glicose OSO3H GLICOSINOLATO C N GLICOSÍDIO CIANOGÊNICO GLICOSINOLATOS SÃO TÍPICOS DE BRASSICACEAE (MOSTARDA, 46 RABANETE, ETC.) BIOSSÍNTESE DE DUAS POLIAMINAS H2N H2N COOH H2N LISINA H2N H2N ORNITINA COOH H2N CADAVERINA H2N H2N PUTRESCINA 47 BIOSSÍNTESE DE ALCALÓIDES HO OH Retronecina N H2N ALCALÓIDES COM ANEL HETEROCÍCLICO FORMADO POR 4 ÁT. DE C Ác. succínico H2N COOCH3 PUTRESCINA NCH3 ornitina O C ll O Ác. chiquímico Cocaína lisina Anabasina Ác. nicotínico N H Nicotiana spp. N H2N H2N lisina NH Citisina CADAVERINA ALCALÓIDES COM ANEL HETEROCÍCLICO FORMADO POR 5 ÁTOMOS DE C N O Spartium junceum Fabaceae 48 SPARTIUM JUNCEUM GIESTA NH N O CITISINA NAS FLORES E SEMENTES TORNA A GIESTA UMA PLANTA TÓXICA 49 ALCALÓIDES DERIVADOS DE TIROSINA OU FENILALANINA TÊM UNIDADES C6C2N EM SUA ESTRUTURA C6C2N HO Norlaudanosolina NH HO C6C2N C6C2N COOH OH R NH2 OH Tirosina - Fenilalanina HO C6C2N Papaver spp. Morfina O NCH3 HO C6C2N ALCALÓIDES DO ÓPIO 50 PAPAVER SOMNIFERUM CÁPSULA VERDE DE PAPOULA COM INCISÕES PARA OBTENÇÃO DO LÁTEX, DO QUAL SE PREPARA O ÓPIO 51 ALCALÓIDES INDÓLICOS FONTE: METIONINA H3C N H INDOL-C2N COOH N CH3 N-dimetil-triptamina OH Psilocina NH2 N H Triptofano N INDOL-C2N H3CNHC CH3 O N H H3C CH3 UNIDADE ISOPRÊNICA N CH3 COOH H2N H3C N CH3 CH2OH ALCALÓIDES DERIVADOS DE TRIPTOFANO TÊM O GRUPO INDOL-C2N EM SUA ESTRUTURA NHCH3 N H INDOL-C2N Fisostigmina Canoclavina N H 52 ORIGEM DOS ALCALÓIDES INDOLIL-TERPÊNICOS (INDOLILSECOLOGANÍNICOS) COOH triptofano Loganina - um iridóide (origem: mevalonato) HO N H CH3 NH2 O H C CH2 OGlc OGlc Secologanina O H3COOC H3COOC O Origem: secologanina (mevalonato) COOH N Origem: triptofano NH CH3 N H N H CH2 OGlc COOCH3 Tabersonina O H3COOC Vincosídio 53 1 GRAMA - US$ 1.200,00 VINBLASTINA – UM ALCALÓIDE INDOLSECOLOGANÍNICO USADO EM QUIMIOTERAPIA DO CÂNCER. OBTIDO DE CATHARANTHUS ROSEUS 54 CATHARANTHUS ROSEUS 55