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Biossíntese
Introdução
Os Esteróides São triterpenóides, que apresentam 30 atómos de carbono, unidos por seis
unidades isoprénicas (unidades de 2 – Metil - 1,3 – butadieno), pela ordem cauda – cauda. São
geralmente derivados do núcleo peridrociclopentanofenantreno (gonano). São na sua maioria
compostos lipofílicos, solúveis em solventes orgânicos apolares, são sólidos cristalinos,
incolores, com actividade óptica, frequentemente com elevados pontos de fusão, o que torna a
sua reactividade química bastante baixa, pois necessitam de condições enérgicas fortes para
reagir.
Biologicamente os esteróides são mensageiros químicos, também conhecidos como hormônios,
sintetizam-se nas glândulas endócrinas e são enviados através da corrente sanguínea a tecidos
específicos para estimular ou inibir vários processos. O colesterol é o principal colestano
presente nos tecidos animais, e ocorre em forma livre ou combinada. O lanosterol, encontrado no
revestimento gorduroso da lã, também serve de intermediário na biossíntese do colesterol.
Muitos dos diversos esteróides, foram identificados em plantas, animais e fungos, possuindo
importantes funções biológicas.
A via biossintética dos esteróides é derivada do acetil CoA, catalizada por diferentes enzimas.
Quase todos os esteróides são biossintetizados a partir do colesterol, o qual é biossintetizado a
partir do esqualeno.
Neste trabalho de pesquisa bibliográfica focou-se nos aspectos relacionados a biossíntese dos
esteróides, tendo – se feita uma análise detalhada das principais vias biossintéticas dos mesmos e
considerações finais em forma de conclusões.
Esteróides
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Biossíntese
Introdução teórica
Estruturalmente, um Esteróide é caracterizado por possuir um esqueleto com quatro (4) anéis
condensados. Maioria dos esteróides derivam de Acetilcoenzima A(acetil CoA) em vias
biossintéticas, centenas de distintos Esteróides foram identificados em plantas, animais e Fungos,
e muitos dos Esteróides apresentam uma interessante actividade Biológica. Estes têm uma
estrutura básica de anéis, onde três (3) anéis de ciclohexano estão condensados juntos com a
parte do anel de ciclopentano formando um sistema conhecido neste caso como
Ciclopentanofenatreno. Os quatros (4) anéis são letrados A,B,C e D esses aneis no comjunto
forman o Gonano que é o esqueleto básico de Esteróides (Figura 1). Estes anéis condensados
podem estar da forma trans ou cis. Em Esteróides os anéis B,C e D são sempre condensados de
forma trans. Em muitos Esteróides que ocorrem na natureza os anéis A e B são também
condensados de forma trans.
Todos Esteróides possuem pelo menos 17 átomos de carbonos. Muitos Esteróides contem grupos
metilos na posição C10 e C13. Estes são chamados grupos metilos angulares. Esteróides também
podem ter uma cadeia lateral ligado no carbono-17 da estrutura do gonano, como mostra a fig
(1).
Figura 1: Estruturas de gonano, e a respectiva enumeração dos átomos de carbono do esqueleto:
Esteróides
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Biossíntese
Objectivos
Objectivo Geral
 Estudar a biossíntese dos Esteróides;
Objectivos Específicos
 Descrever os mecanismos gerais da biossíntese do colesterol;
 Descrever as principais vias biossintéticas dos Esteróides.
Biossíntese dos Esteróides
A biossintese dos esteróides é derivada do acetil CoA, que obtém-se da beta oxidação dos ácidos
gordos na mitocôndria, que por sua vez pela acção de várias enzimas em numerosas etapas
transforma-se em colesterol que é o precursor biossintetico dos vários esteróides presentes nos
animais.
De um modo geral a biossíntese do Colesterol pode-se decrever em 4 etapas principais:
1) Síntese de ácido mevalónico apartir da acetil coenzima A proveniente da oxidação da
glicose;
2) Síntese de isopentenil pirofosfato a partir do ácido mevalónico formado na etapa-1;
3) Condensação de seis moléculas de isopentenil pirofosfato, formando esqualeno;
4) Esqualeno é ciclizado reacção formando a lenosterol
5) O lenosterol é depois transformado em colesterol que e o percursor dos restantes
esteróides biossinteticos.
Esteróides
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Biossíntese
 Esquema geral:
Etapas 1-3
O
CH 3
SCoA
Acetil CoA
Esqualeno
Etapa 4 e 5:
CH 3
HO
Esqualeno
Lanosterol
HO
Colesterol
Esteróides
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Biossíntese
Descrição das etapas:
1. A síntese de Mevalonato- um metabolito secundário sintetizado a partir de acetil
coenzima A:
O
O
Co-A
S
AcetoAcetil-Co-A
O
H2O
Co-A
-
OH O
O
Co-A
O
S
3 -Hidrxi,3 -metilglutaril -Co -A
+
Co-A
S
Acetil-Co-A
+
2H + 2NADPH
+
-
O
2NADP +Co -A
OH OH
O
Mevalonato
2. O mevalonato activado para isopentenil pirofosfato, inicia a síntese do colesterol:
O
O
-
O ATP
OH
OH
Mevalonato
-
ADP
O
OH O
O P
O
ATP
O
ADP
2-
O
5 - fosfo Mevalonato
-
O
-
O
ADP
2OPO3
OH
OH
22CH4 O
O
22O P
O
O P
O
O P
HO P
O
O
O
O
O
O
O ATP
5 - Pirofosfo Mevalonato
CO2
2-
O
O P
HO
O
O
P
O
2-
O
3 - Isopentinil Pirofosfato
Esteróides
5
Biossíntese
3. O Isopentinil Pirofosfato (C5) se condensa Com seu isómero dimetilacil Pirofosfato
(C5), para formar o geranil pirofosfato (C10):
pirofosfato de isopentinil
OPO 2PO 3
OPO 2PO 3
3+
C
OPO 2PO 3
3-
PPi
R
+
R
R
H
H
H
carbocatiao alilico
+
H
OPO 2PO3
3-
R
H
geranil pirofosfato
3. Adição de uma segunda molécula de isopentenil pirofosfato produz farnesil
pirofosfato (C15).
Esteróides
6
3-
Biossíntese
isopentenil pirofosfato
OPO 2PO3
OPO 2PO 3
3-
OPO 2PO 3
3-
3-
PPi
farnesil pirofosfato
Geranil Pirofosfato
OPO 2PO 3
3-
Farnesil pirofosfato + NADPH
2PPi + NADP
+
+
+ H
farnesil pirofosfato
Esqualeno
4. A formação do núcleo esteróide a partir do Esqualeno começa com a formação de
seu epóxido. Este intermediário é protonado para formar um carbocatião que se
cicliza em uma estrutura tetracíclica, que se rearranja formando Lanosterol num
total de 11 etapas a ver:
Etapa-1: A ligação terminal do escaleno e oxidada selectiva para dar um epóxido
do escaleno por intervenção da enzima escaleno oxidase;
Etapa2:protonação do oxigénio, e abertura do epóxido por atack nucleófilo da
dupla ligação para formar um ciclo de seis membros, um carbocatião
intermediário;
Esteróides
7
Biossíntese
Etapa-3: O carbocatião terciário produzido na etapa-2 cicliza-se pelo atack
nucleófilo por outra ligação dupla formando-se um outro intermediário carregado
positivamente;
Etapa-4: A terceira ciclização ocorre por atack de dupla ligação não apropriada no
carbono carregado positivamente, formando um intermediário de 5 membros e um
carbocatião terciário;
Etapa-5:O carbocatião terciário formado na etapa-4 sofre rearranjos com a
expansão do ciclo de 5 membros para 6 membros e formação de um carbocatião
secundário;
Etapa-6: Ocorre a quarta e ultima ciclização, dando um ciclo de 5 membros;
Etapa-7: Ocorre o rearranjo e migração de hidreto;
Etapa-8: A migração de mais um hidreto no ciclo de 5 membros da origem a outro
caobocatião;
Etapa-9: Ocorre o terciário rearranjo do carbocatião por migração do grupo
metilo;
Etapa-10: Ocorre a migração de mais um grupo metilo dando lugar a mais um
intermediário;
Etapa-11: a perca de um protão (E1) do carbono próximo do catião da origem a le
Lanosterol.
Esteróides
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Biossíntese
 Esquema geral:
(1)
O
Oxido de Esqualeno
+
H
(2)
Esqualeno
+
C
(3)
+
H
C
HO
HO
(4)
+
CH
H
(5)
+
C
H
H
HO
HO
(6)
+
C
H
H
+
C
(7)
H
HO
H
HO
(8)
+
C
+
C
H
(9)
H
HO
HO
Esteróides
9
Biossíntese
+
C
(10)
+
H C
H
HO
HO
(11)
HO
Lanosterol
5. O Lanosterol é Convertido através de um processo complexo em 19 etapas a
Colesterol, essa etapa em volve varias reacções redox complexas cujos detalhes
estão descritos a baixo, pode se observar do passo anterior que a lenosterol que
sera o composto de partida nessa etapa apresenta 30 átomos de carbono enquanto
o composto de chegada (colesterol) contem 27 átomos de carbono, oque significa
que durante a conversão de lenosterol em colesterol o corre perca de 3 átomos de
carbono, outro facto é a posição da dupla ligação que é diferente nos dois
composto, posição 8 para lenosterol e posição 5 para o colesterol:
Esteróides
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Biossíntese
alceno introduzido
alceno reduzido
.
.
HO
Me
H
Me
Me
CO2
H
HO
colesterol
Lanosterol
 Esteróides biossintéticos:
Estes são na sua maioria derivados de colesterol, segundo os procedimentos descritos
posteriormente:
1.
2.
Esteróides
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Biossíntese
3.
4.
5.
Esteróides
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Biossíntese
6.
7.
8.
Esteróides
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Biossíntese
Esteróides
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Biossíntese
CONCLUSÃO
A primeira vista não é fácil notar que esteróides são terpenoides devido ao seu número de
carbono que é inferior a 30, sendo que esse é um factor a ter em conta na sua biossíntese pois
os 3 carbonos são perdidos durante a biossíntese. Sendo que os 3 carbonos são perdidos
durante a última etapa que é a conversão de lenosterol em colesterol, por intermédio de 19
passos que o correm por mecanismos complexos e que não são explicados em todos manuais
por nos consultadas, que abordam o assunto de biossíntese de esteróides (a conferir na
bibliografia). O colesterol é o principal precursor da biossíntese da maioria dos restantes dos
esteróides biossintéticos,.
Esteróides
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BIBLIOGRAFIA
1. Lehninger, A.L. (1917). Fundamentos de Bioquímica. Worth Publishers, Inc;
2. Waksmundzka-Hajans,M. et al. (2008). Chromatography in phytochemistry.volume 99.Jack
cazes;
3. Carey,F.A;Giuliano,R.M .(2011).Organic Chemistry. Eighth edition, New York;
4. Mc Murry, J.Quimica Organica. 5a edição.
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