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Metabolitos secundários das plantas

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Chama-se metabolitos secundários das plantas aos compostos químicos sintetizados pelas plantas que cumprem funções não essenciais nelas, de forma que sua ausência não é fatal para a planta, já que não intervêm no metabolismo primário das plantas. Os metabolitos secundários das plantas intervêm nas interacções ecológicas entre a planta e seu ambiente.

Também se diferenciam dos metabolitos primários em que a cada um deles tem uma distribuição restringida no Reino das plantas, às vezes a só uma espécie ou um grupo delas, pelo que muitos deles são úteis em Botánica Sistémica.

Por muitos anos o valor adaptativo da maioria dos metabolitos secundários foi desconhecido. Muitas vezes foram pensados simplesmente como produtos finais de processos metabólicos, sem função específica, ou directamente como produtos de elimino das plantas. Em general foram percebidos como insignificantes pelos biólogos pelo que historicamente têm recebido pouca atenção por parte dos botánicos. Muitas das funções dos metabolitos secundários ainda são desconhecidas. O estudo destas substâncias foi iniciado por químicos orgânicos do século XIX e de princípios do século XX, que estavam interessados nestas substâncias por sua importância como drogas medicinales, venenos, saborizantes, colas, azeites, ceras, e outros materiais utilizados na indústria. De facto, o estudo dos metabolitos secundários das plantas estimulou o desenvolvimento das técnicas de separação, a espectroscopía para dilucidar sua estrutura, e metodologías de síntese que hoje constituem a fundação da química orgânica contemporânea.

Em estudos biológicos mais recentes determinou-se que a maioria dos metabolitos secundários cumprem funções de defesa contra predadores e patogénicos, actuam como agentes alelopáticos (que são libertos para exercer efeitos sobre outras plantas), ou para atrair aos polinizadores ou aos dispersores das sementes (Swain 1973,[1] Levin 1976,[2] Cronquist 1977[3] ). O reconhecimento de propriedades biológicas de muitos metabolitos secundários tem alentado o desenvolvimento deste campo, por exemplo na busca de novas drogas, antibióticos, insecticidas e herbicidas. Ademais, a crescente apreciação dos altamente diversos efeitos biológicos dos metabolitos secundários tem levado a reevaluar os diferentes papéis que possuem nas plantas, especialmente no contexto das interacções ecológicas.

Os metabolitos secundários das plantas podem ser divididos em 3 grandes grupos, em base a suas origens biosintéticos:[4] [5]

  1. Terpenoides. Todos os terpenoides, tanto os que participam do metabolismo primário como os mais de 25.000 metabolitos secundários,[4] são derivados do composto IPP (Isopentenil difosfato ou "5-carbono isopentenil difosfato") que se formam na via do ácido mevalónico. É um grupo grande de metabolitos com actividade biológica importante (Goodwin 1971[6] ). Estão distribuídos amplamente nas plantas e muitos deles têm funções fisiológicas primárias. Uns poucos, como os que formam os azeites essenciais, estão restritos a só algumas plantas.
  1. Compostos fenólicos como os fenilpropanoides e seus derivados. Os mais de 8.000 compostos fenólicos que se conhecem estão formados ou bem pela via do ácido shikímico ou bem por por a via do malonato/acetato.
  2. Compostos nitrogenados ou alcaloides. O arredor de 12.000 alcaloides que se conhecem,[4] que contêm um ou mais átomos de nitrógeno , são biosintetizados principalmente a partir de aminoácidos . Os alcaloides possuem uma grande diversidade de estruturas químicas (Robinson 1981[7] ). São fisiologicamente activos nos animais, ainda em baixas concentrações, pelo que são muito usados em medicina. Exemplos conhecidos são a cocaína, a morfina, a atropina, a colchicina, a quinina, e a estricnina.

A biosíntesis dos metabolitos secundários então, parte do metabolismo primário das plantas do que se desvia conforme com as vias gerais que se mostram no seguinte quadro:

Vias gerais do metabolismo secundário das plantas, que produzem os 3 tipos gerais de compostos secundários: produtos nitrogenados, produtos fenólicos, e terpenoides. Também se mostra sua relação com o metabolismo primário. Desenhado a partir de Taiz, Lincoln e Eduardo Zeiger. "Secondary Metabolites and Plant Defense". Em: Plant Physiology, Fourth Edition. Sinauer Associates, Inc. 2006. Capítulo 13.

Há que ter em conta que a diferença entre metabolitos primários e metabolitos secundários é só funcional (não podem ser distinguidos em base a moléculas precursoras, nem estrutura química, nem origem biosintético), pelo que a diferença entre as vias bioquímicas é difusa, e às vezes um composto considerado metabolito primário, pela acção de uma sozinha enzima se converte no que se considera um metabolito secundário. Também há compostos classificados como metabolitos secundários que cumprem também funções primárias nas plantas.

Os metabolitos secundários das plantas também se podem dividir em mais categorias menos abarcativas, segundo Judd et a o.,[8] classificados segundo sua via biosintética e estrutura química, além dos terpenoides e os alcaloides encontramos:


Referências

Referências citadas

  1. Swain, T (editor). 1973. Chemistry in evolution and systematics. Butterworth, Londres.
  2. Levin, DÁ. 1976. "The chemical defenses of plants to pathogens and herbivores". Ann Rev. Ecol. Syst. 7: 121-159.
  3. Cronquist A. 1977. "On the taxonomic significance of secondary metabolites in angiosperms". Plant Syst Evol., supll 1: 179-189.
  4. a b c R. Croteau, T. M. Kutchan, N. G. Lewis. "Natural Products (Secondary Metabolites)". Em: Buchanan, Gruissem, Jones (editores). Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists. Rockville, Maryland, Estados Unidos. 2000. Capítulo 24.
  5. "Secondary Metabolites and Plant Defense". Em: Taiz, Lincoln e Eduardo Zeiger. Plant Physiology, Fourth Edition. Sinauer Associates, Inc. 2006. Capítulo 13.
  6. Goodwin TW. 1971. Aspects of terpenoid chemistry and biochemistry. Academic Press, Londres.
  7. Robinson T. 1981. The biochemistry of alkaloids. 2ª ed. Springer, Nova York.
  8. "Secondary Plant Compounds". Em: Judd, W. S. Campbell, C. S. Kellogg, E. A. Stevens, P.F. Donoghue, M. J. 2002. Plant systematics: a phylogenetic approach, Second Edition. Sinauer Axxoc, USA. Capítulo 4; "Structural and Biochemical Characters".
  9. Clement JS, TJ Mabry, H Wyler e AS Dreiding. 1994. "Chemical review and evolutionary significance of the betalains". Em: Caryophyllales, H-D Behnke e TJ Mabry (eds.) 247-261. Springler, Berlin.
  10. Rodman JE. 1981. "Divergence, convergence, and parallelism in phytochemical characters: The glucosinolate-myrosinase system." Em: Phytochemistry and angiosperm phylogeny. DÁ Young e DS Seigler (editores). 43-79. Praeger, Nova York.
  11. Rodman JE, PS Soltis, DE Soltis, KJ Sytsma e KG Karol. 1998. "Parallel evolution of glucosinolate biosynthesis inferred from congruent nuclear and plastid gene phylogenies." Am. J. Bot. 85: 997-1006.
  12. Hegnauer R. 1977. "Cyanogenic compounds as systematic markers in Tracheophyta". Plant Syst Evol Suppl 1: 191-209.
  13. Williams CA, Grayer RJ. 2004. "Anthocyanins and other flavonoids". Nat. Prod. Rep. 21: 539-573.
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