Metabólitos secundários [Modo de Compatibilidade]

Como Como são formados formados os princípios
ativos nas nas espécies vegetais
METABOLISMO SECUNDÁRIO
Tânia da Silveira Agostini Agostini-Costa Costa

O que são metabólitos secundários?
Metabólitos Primários
- Controlam funções essenciais para a
planta
- Exercem papel fundamental no
crescimento e desenvolvimento do
indivíduo
- Indispensáveis
- Universais (distribuição em todo reino
vegetal)
- exercem papel fundamental nos
processos de fotossíntese, respiração,
assimilação de nutrientes
Metabólitos Secundários
• Controlam funções que estão sob pressão
seletiva de um meio ambiente
continuamente em alteração
• Exercem papel nas interações dos
indivíduos com seu ambiente
• São dispensáveis para o crescimento e
desenvolvimento
• Indispensáveis Indispensáveis para sobrevivência sobrevivência ao meio
ambiente
• Adaptativos

METABÓLITOS SECUNDÁRIOS
• Associados a diversos usos em
diferentes culturas, constituem o
componente de interesse em plantas
medicinais, aromáticas, corantes,
condimentos e alimentos funcionais.

Diversidade
Componente Phaseolus Phaseolus Passiflora Lycopersicum
vulgaris lunatus
esculentum
Lipídeos (g/100g) 1,1-1,7 0,2-0,9 0,7-1,2 0,1-0,3
Proteína bruta
(g/100g)
7,0-24,0 16,8-24,4 2,2-5,3 1,0-1,4
Carboidratos
(g/100g)
54,0-70,0 58,0-70,0 19,0-25,0 3,4-5,0
Fenólicos totais
(mg/100g)
-- 0,0-1.000,0 ------- ----β-caroteno
(µg/100g)
--------- ------- 0,5-780,0 280,0-2.200,0
Licopeno -------- ------- 390,0-5.000,0
Formação de quimiotipos

Compartimentalização
• Vacúolos
• Plastídeos
• Ductos de células mortas
• Membranas
• Ceras cuticulares e ligninas

METABÓLITOS SECUNDÁRIOS
Classificação
• Terpenos;
• Compostos fenólicos;
• Compostos contendo alcalóides.

CO 2
Via do Ácido
Chiquímico
Aminoácidos
Aromáticos
Fotossíntese
Compostos
contendo
Nitrogênio
Compostos
Fenólicos
Carboidratos
Ciclo das
Pentoses
6C
Eritrose-4-Fosfato
Aminoácidos
Alifáticos
Ciclo do
Ácido
Tricarboxílico
Glicólise
Fosfoenolpiruvato
Acetil-CoA
Ciclo do
Ácido
Malônico
FIGURA 1. Biossíntese dos principais metabólitos secundários de plantas de interesse para agricultura e medicina (adaptado de Taiz &
Zeiger, 1998).
(3C)
(3C)
(2C)
Via Ácido
Mevalônico
Isoprenóides
Terpenóide
Esteróides
(6C)
(5C)

CH 2-O-P-P
IPP -Isopentano Pirofosfato
CH 2-O-P-P
GPP (Geranilpirofosfato)
FPP (Farnesillpirofosfato)
TERPENÓIDES
CH 2-O-P-P
HOOC
GGPP (Geranilgeranilpirofosfato)
OH
OH
S-CoA
Ácido Mevalônico Acetil CoA
CH 2-O-P-P
Classes Exemplos
monoterpenos
Sesquiterpenos
Triterpenos
O
mentol, linalol
ácido abscísico
beta-cariofileno
azadirachtina
sitosterol
Diterpenos ácido giberélico
Tetraterpenos carotenóides

MONOTERPENOS CÍCLICOS
H 3C
CH 3
CH 3
MENTOL
OH
MENTONA
MONOTERPENOS ACÍCLICOS
OH
Fonte: Simões & Spitzer (2003)
O
O
CH 3
H 3C CH 2
CARVONA
LINALOL GERANIOL
MIRCENO
OH
O
SESQUITERPENOS
β-CARIOFILENO
OH
ÁCIDO ABSCÍSICO
CO 2H

AROMÁTICAS

CAROTENÓIDES

• Cor
• Fotossíntese/fotoproteção
• Nutrição e saúde
– Vitamina A
– Antioxidante
Funções biológicas

Citoplasma
Acetato (C 2)
Ácido mevalônico (C 6)
Biossíntese
Isopentano
pirofosfato
(isoprenóides
C5) Isomerase
Geranil geranil
difosfato (C 20)
Fitoeno (C 40)
Glicose (C 6)
Gliceraldeído-3-fosfato
(C 3) e piruvato (C 3)
Dimetilalil
difosfato (C 5)
Geranil geranil difosfato
sintase – Ggps1
Fitoeno sintase - Psy
Cloroplasto

Eubactérias e
fungos
Fitoeno
Desaturase
(CrtI-type)
Licopeno
Ciclase
(CrtY-type)
Biossíntese
Fitoflueno
7,8,11,12 tetraidroxilicopeno
Neurosporeno
Licopeno
ζ-caroteno
Fitoeno
Cianobactérias,
Algas, Plantas
superiores
Fitoeno
Desaturase
(CrtP-type)
ζ-caroteno
Desaturase
(CrtQ-type)
Licopeno
Ciclase
(CrtL-type)

ζ-caroteno

Licopeno

CrtL-e
δ-caroteno
CrtL-e
CrtL-b
Biossíntese
Licopeno
α-caroteno
CrtL-b
CrtL-e
γ-caroteno
ε-caroteno β-caroteno
CrtL-b

β-caroteno

Valor de vitamina A
Fonte Vitamina A (RAE/100g)
Bocaiuva (fruto) 510
Buriti (polpa) 3.531
Tucumã (polpa) 844
Cenoura crua 191-471
Buriti (óleo) 9.000
Dendê (azeite) 1.250-10.500

Caroteno
Hidroxilase
(Crt R-e)
H O
O
H
α-caroteno
Biossíntese
Zeinoxantina
Crt R-b
α-criptoxantina
Luteína
Crt R-b
OH
OH
Caroteno
Hidroxilase
(Crt R-e)

HO
HO
Zeaxantina
hepoxidase (Zep
1 ou aba)
HO
Zep 1 ou aba
HO
O
O
Biossíntese
β-caroteno
O
OH
Zeaxantina
Anteraxantina
Violaxantina
β-criptoxantina
Capsantina
O
OH
OH
OH
β-caroteno
hidroxilase (Crt
Z e Crt R-b)
OH
Capsantina-capsorubina
sintase (Ccs)

HO
β-criptoxantina

HO
Zeaxantina
OH
Foto: Dijalma B. Silva

HO
HO
HO
β-C-4-oxigenase
O
Adonixantina
β-criptoxantina
Zeaxantina
HO
O
Biossíntese
β-caroteno
OH
OH
HO
Astaxantina
O
O
O
Cantaxantina
O
OH
β-C-4-oxigenase
(Crt W e Crt O)
Adonirubina
Equinenona
O
O

O
cantaxantina
O

VITAMINAS
Baru

HO
H 3 C
CH 3
CH 3
O
•
Vitamina E

Vitamina C
O
C
HOC
HOC
HC
HOCH
O
CH 2 OH

N
Piridínicos
Isoquinolínicos
Indólicos
N
H
N
ALCALÓIDES
N
H
Piperidínicos
N
H
Pirrolizidínicos
N
Imidazólicos
N H
Principais estruturas de alcalóides. Fonte: Robbers et al. (1996).
N
N
Quinolínicos
CH 3
Tropânicos
N
N
Purínicos
H
N
N

Atropina
Emetina
Morfina

COMPOSTOS FENÓLICOS

Importância
• Sensorial e tecnológica
• Farmacológica e nutricional
• Proteção de plantas e resistência
• Biodisponibilidade de nutrientes

Amônia liase
Hidroxilase
Coenzima A
ligase
Chalcona sintase
O
NH2
OH
Fenilalanina
Ácido cinâmico
Ácidohidroxicinâmico
(p-coumarato)
Hidroxicinamoil-CoA
(p-coumaroil –CoA)
Anel B e C
Biossíntese
HO
O
Chalcona
Glicose
Ácido pirúvico
Acetil-CoA
Malonil-CoA
3 Mols
Anel A

HO
HO
HO
HO
ÁCIDOS FENÓLICOS
CH CH COOH
Ácido cinâmico
CH CH COOH
Ácido caféico
CH CH COO
Ácido clorogênico
OH OH
HO
COOH

OH
COOH
Ácido anacárdico
Foto: Lázaro Chaves

Resveratrol
HO
OH
O
OH

FLAVONÓIDES
7
6
8
O
A C 2
5
4
3
2'
1'
3'
B
6'
4'
5'

HO
OH
+
O
R 1
OH
OH
R 2
R1 R2 Antocianina
H H Pelargonidina
OH H Cianidina
OH OH Delfinidina
OCH3 OCH3 Malvidina

Foto: Dijalma B. Silva
HO
R 1
OH
O
OH O
R 2
R 1
OH
Flavonol
OH
R 2
H H Campferol
OH H Quercetina
OH Miricetina

HO
R 1
OH
R 2
O
O
H H
H OCH 3
R 1
R 2
OH
Flavonona
Naringenina
Hesperetina

HO
OH
O
OH
OH
Flavan-3-ol
(Catequina)
OH

Fenólicos poliméricos
HO
HO
OH
O
OH
R 1
OH
O
OH
R 2
R 1
OH
n
OH
R 2
Taninos condensados

A
L
G
A
S
A
N
T
O
C
E
R
O
T
A
L
E
S
Compostos fenólicos e evolução vegetal
B
R
I
Ó
F
I
T
A
S
Nenhum flavonóide Flavonas, flavonóis, chalconas
P
T
E
R
I
D
Ó
F
I
T
A
S
G
I
M
N
O
S
P
E
M
A
Proantocianidinas
CHS; F3OH DHFR AS; UFGT
500mi.a. 370mi.a. 120 mi.a.
A
N
G
I
O
S
P
E
R
M
A
Antocianinas

Estudos epidemiológicos
Apresentam associação entre a ingestão
de frutas e verduras e a redução da taxa
de mortalidade por câncer e outras
doenças crônico-degenerativas

• Carotenóides
• Vitaminas
BIODISPONIBILIDADE
• Compostos fenólicos
• Alcalóides

EFEITO DO PROCESSAMENTO E
ESTOCAGEM
• Temperatura
• pH
• Atividade enzimática
• Oxigênio
• Luminosidade

• Roberto Fontes Vieira
• Tânia da Silveira Agostini Costa
• Dijalma Barbosa da Silva
• Rosa de Belém das Neves Alves
• Simone Mendonça
• Ismael Silva
• José Antônio Ribeiro
• Regina Herrera
• Renata Lopes
• Daniele Wondraceck
• Leandro Braga
• Ana Flávia Arruda
Equipe - LPN