2ª Aula - METABOLISMO VEGETAL AULA

Rachel Oliveira Castilho

UFMG

Metabolismo Vegetal

Metabolismo

• Conjunto de reações químicas que continuamente estão ocorrendo em cada célula;

• A presença de enzimas específicas garante uma certa direção a essas reações,

estabelecendo as rotas metabólicas;

• As substâncias formadas, degradadas ou transformadas são chamadas de metabólitos

Objetivo:

- Aproveitamento de nutrientes (energia –ATP)

- Poder redutor (NADPH)

- Biossíntese de substâncias essenciais a vida

- Biossíntese de substâncias que garantem certas

vantagens a sobrevivência das espécies

Metabolismo

Metabolismo primário

Metabolismo especial (secundário)

D-GLICOSE D-FRUTOSE

O

O H,OH

HO

D-OLEANDROSE

O

OH

OHHO

H,OH

D-THEVETOSE

H,OH

O

OH

OH OH

L-STREPTOSE

NOH

OH

L-PROLINA

NOH

OH

L-ÁCIDO

PIPECÓLICO

OH

O

NH2

L-FENILALANINA ÁCIDO STIZOLOBICO

O

O

HO

O

OH

O

NH2

NH2

OHO

HIPOGLICINA A

H,OH

HO

O

OH

OH

OH

O

OH

H,CH2OHHO

HO

Metabolismo Secundário

Química não nutricional que “controla” outras espécies no

meio ambiente, em outras palavras, desempenham uma

proeminente função na coexistência e co-evolução de

espécies.

Funções dos Metabólitos Secundários

Defesa contra herbívoros e microorganismos

Proteção contra raios UV

Atração de polinizadores ou dispersores de sementes

Alelopatias

Importância dos Metabólitos Secundários

Devido a importância comercial nas áreas: Farmacêutica,

Alimentar, Agronômica e Perfumaria.

Somente com o estudo da biossíntese e regulação dos

metabólitos secundários é que se torna possível o homem

interferir racionalmente sobre o organismo produtor,

de forma a direcionar sua produção.

VIAS BIOSSINTÉTICAS

ÁCIDO ACÉTICO

CARBOIDRATOS

ÁCIDO

CHIQUÍMICO

ÁCIDO MEVALÔNICO TERPENÓIDES

ESTERÓIDES

CICLO DE

KREBS

ALCALÓIDES QUINOLIZIDÍNICOS

ALCALÓIDES PIRROLIZIDÍNICOS

ALCALÓIDES TROPÂNICOS

POLICETÍDEOS

ÁCIDO CORÍSMICO FENILALANINA ÁCIDO

CINÂMICO

ÁLCOOL

CINAMÍLICO

PROPENIL E

ALIFENÓIS

POLIFENÓIS

GÁLICOS

ALCALÓIDES

ANTRANÍLICOS

ALCALÓIDES

BENZILISO-

QUINOLÍNICOS

FLAVONÓIDES

PROANTOCIANIDINAS

LIGNINAS

LIGNANAS

NEOLIGNANAS

Metabólitos Secundários

Via Biossintética do Chiquimato

COOH

OH

HO OH

O

O

OH

HO

OH

OH

O

O

Ácido gálico Ácido elágico

NH

OH

Efedrina

N

O

O

OH

Pellotina

HO

HO

N

O

Morfina

NNH2

HO

Serotonina

O O

Flavonol

Cumarina

Antraquinona

Tanino condensado

Via Biossintética Mista (ácido chiquímico e ácido acético)

O

O

OHO

OH O

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

OH

OH

OOH

HO O

Metabólitos Secundários

Via Biossintética do Acetato

Cocaína Quinolizidina Pirrolizidina

Sedamina

Eudesmol Limoneno Ácido abiético Ácido betulínico

NO

O

O

O

Ciclo de Krebs

NN N

OH

N

N

Esparteína

CNR2

R1 OGli

Glicosídeo

cianogenético

Acetato- Mevalonato

HO

HOOC

HO

OH

O

HO

Sitosterol

OCHO

O

O

O

O

OOOO

O

O

OH

OH

OH

OHOHOH

OH

OO

OH

OH

HO

HO

HO

HOOC

HOHOCH

2

HO

Thladiosídeo

Policetídeos (Condensação de acetil CoA)

Ácido araquidônico Acetogenina

OH

O

O

OH

Onde tudo começa?

O processo sintético primário da natureza é a FOTOSSÍNTESE

Ciclo de Calvin

I- Fase de carboxilação

II – Fase de redução

IV- Fase de síntese de produtos

III-Fase de regeneração

Glicólise

Blocos de Construção dos Metabólitos Secundários

• São derivados do metabolismo primário

• Esses blocos são em número reduzido

São derivados :

Acetil CoA (fenóis prostaglandinas, antibióticos macrolídeos, etc)

ácido mevalônico (terpenos e esteróides)

Ácido chiquímico (variedades de fenóis, derivados do ácido

cinâmico, lignanas e alcalóides)

• Ou combinação de vários blocos

• Podem estar livres (agliconas) ou ligados a açúcares

• Átomos de oxigênio podem se introduzidos ou removidos por vários

processos

Blocos de Construção dos Metabólitos Secundários

Características estruturais

C1: Composto por um único átomo de C, na forma de grupo metila ligado ao nitrogênio

e oxigênio. É derivado da L-metionina

C2: É derivada do acetil CoA. Pode ser um simples grupo acetil, mas frequentemente

forma longas cadeias de grupos alquila ou pode ser parte de sistemas aromáticos


C5:


C6C3: Fenilpropanóides, que vão formar o esqueleto da L-fenilalanina e L-tirosina.

A cadeia lateral de 3 C pode ser saturada ou insaturada ou oxigenada ou pode ser

clivada em C6C2 e C6C1


C6C2N: Formado por L-fenilalanina e L-tirosina.


indólicoC2N: Formado por L-triptofano


C4N: forma o sistema pirrolidínicos, produzido pelo aminoácido não protéico L-ornitina

C5N: forma o sistema piperidínico, produzido pelo aminoácido L-lisina


Via do Chiquimato

BIOSSÍNTESE DO ÁCIDO CHIQUÍMICO

BIOSSÍNTESE DO ÁCIDO CORÍSMICO

COOH

PO

OH

OHPO

Ác 3-fosfato chiquímico

H+

CO-2

O

COOH

OP

H

OH

PO

COOH

PO COOH

OH

COOH

H

H

O

COOH

O COOH

OH

PEP

Ác corísmico

2

3

Ác chiquímico1

4

1- Chiquimato cinase2- EPSP sintase3- Corismato sintase4- Corismato mutase

PONTOS DE DERIVAÇÃO PARA A BIOSSÍNTESE DE ÁCIDOS AMINADOS AROMÁTICOS

Fosfoenolpiruvato (PEP) +4-fosfato-D-eritrose

DAHP

Ác 3-desidroquínicoÁc quínico

Ác 3-desidrochiquímico

Ác chiquímico

Ác gálico

Ác corísmico Ác prefênico

Ác fenilpirúvico

Fenilalanina

p-OH fenilpirúvico

Tirosina

Ác antranílico

Triptofano

Ác p-NH benzóico

2

BIOSSÍNTESE DE FENILALANINA E TIROSINA

- CO- H O2

2

Ác fenilpirúvico

O

NH

OH

2

Fenilalanina

Ác p-OH fenilpirúvico

O

COOH

2

OH

NH

O

HO

Tirosina

O COOH

COOH

OH

Ác corísmico

O COOH

OH

COOHCOOH

O

OH

HOOC

Ác prefênico Arogenato

O C

NH

OH

2-

2

1- Corismato mutase2- Prefenato desidratase3- Fenilpiruvato aminotransferase

HO

COOH

O

1

3

4

6

7

8

4- Prefenato desidrogenase5- p-OH fenilpiruvato aminotransferase6- Prefenato aminotransferase7- Arogenato desidratase8- Arogenato desidragenase

2

CO2-

PLP

PLP

5

PLP

NAD+ +NAD

BIOSSÍNTESE DE FENILALANINA E TIROSINA

- CO- H O2

2

Ác fenilpirúvico

O

NH

OH

2

Fenilalanina

Ác p-OH fenilpirúvico

O

COOH

2

OH

NH

O

HO

Tirosina

O COOH

COOH

OH

Ác corísmico

O COOH

OH

COOHCOOH

O

OH

HOOC

Ác prefênico Arogenato

O C

NH

OH

2-

2

1- Corismato mutase2- Prefenato desidratase3- Fenilpiruvato aminotransferase

HO

COOH

O

1

3

4

6

7

8

4- Prefenato desidrogenase5- p-OH fenilpiruvato aminotransferase6- Prefenato aminotransferase7- Arogenato desidratase8- Arogenato desidragenase

2

CO2-

PLP

PLP

5

PLP

NAD+ +NAD

BIOSSÍNTESE DO ANTRANILATO E TRIPTOFANO

O

OH

COO

-COO

- NH2

2

O O

H N

Corismato

Glutamina

H O2O

COO-

COO-

NH2H

B:

NH2

O

O-

Antranilato

O

OPP

PO

OHOH

Ribose

OH

POO

HN

-OOC

H HO

HO H

NH

OOH

OH

OP

HB:

CO2-

H+N

O OHOH

OP

O

O-

H

N

OH

OH

OH

OP

HH

-CO2

N

OPHO

OH

H HO

NH2

OH

O

L-serina

-H O2

N

OPHO

O

OHNH2

O H

:B

+

H

-OH

N

O

OH

NH2H

Triptofano

C6C3 - Fenilpropanóides

C6C2N – Alcalóides derivados da tirosina - Isoquinolínicos

Lophophora williamsii (Cactaceae)

C6C2N – Alcalóides derivados da tirosina-Benzilisoquinolínicos

Papaver somniferum

(Papaveraceae)

IndólicoC2N – Alcalóides derivados da tirosina-Benzilisoquinolínicos

Psilocybe

Panaeolus

Cogumelos mágicos

Via do Acetato

C2 – Acetil-Coa Malonil Coa Ácidos graxos

C2 – Acetil-Coa Malonil Coa Ácidos graxos

C2 – Acetil-Coa Malonil Coa fenólicos simples

C2 – Acetil-Coa Malonil Coa fenólicos (antraquinonas)

C5 – Acetil-Coa e fosfato de deoxyxylulose Mevalonato

C5 – Acetil-Coa e fosfato de deoxyxylulose Mevalonato

C4N – Derivados da ornitina

C5N – Derivados da lisina

Via Biossintética mista

Acetato-Chiquimato

C6C3C6 – Flavonóides

1º Teste de Farmacognosia I

Nota: 5 pontos

1) De acordo com a RDC 48 de março de 2004, classifique as formulações

abaixo como fitoterápicos ou não e justifique.

a) Acheflan -Creme bisn. c/ 30g Cada g do creme contém: Cordia verbenacea DC.

(Óleo essencial) 5,0 mg 5mg/g Aerosol x 75ml

b) Venocur triplex – Rutenosídeo 300g, Extrato de castanha da índia 100 g,

Extrato seco de Adonis vernalis, Extrato seco de convalaria, Extrato seco de Nerium

ãã 100 mg

2) Como o metabolismo vegetal está inserido no contexto farmacoterapêutico?

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