Aula 2 - Aspectos Gerais do Metabolismo Primario e Secundario.

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22/08/2021
Aspectos Gerais do Metabolismo 
Primário e Secundário
Prof. MSc. David Souza Silva
Fotossintese
PP
(glicose/frutose)
Armazenamento I
(sacarose/amido)
Respiração
Sistema de Material 
Metabólico e 
Estrutural
(proteínas/lipídeos/etc.) Armazenamento IIManutenção
Crescimento
Fluxo de matéria e energia, a partir da fotossíntese. Fonte: Benincasa, 2003
Metabolismo das Plantas
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 Crescimento de plantas pelo aumento de fitomassa:
 Sítios de Produção de Metabólitos:
 Sítios de Consumo de Metabólitos:
 Sítios de Acumulação de Metabólitos:
Metabólitos: primários e secundários
Metabolismo das Plantas
Metabólitos: primários e secundários
Metabolismo primário: conjunto de processos metabólicos que desempenham 
uma função essencial no vegetal, tais como a fotossíntese, a respiração e o 
transporte de solutos. Os compostos envolvidos no metabolismo primário 
possuem uma distribuição universal nas plantas. Esse é o caso dos 
aminoácidos, dos nucleotídeos, dos lipídios, carboidratos e da clorofila.
Metabolismo secundário: origina compostos que não possuem uma distribuição 
universal, pois não são necessários para todas as plantas. Como conseqüência 
prática, esses compostos podem ser utilizados em estudos taxonômicos. Ex.: 
terpenos, compostos fenólicos e alcalóides.
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• Vias metabólicas genéricas que 
modificam ou sintetizam carboidratos, 
proteínas, lipídeos e ácidos nucleicos
• São vias metabólicas relativamente bem
conservadas entre os seres vivos
• O que é o metabolismo secundário?
• “Metabólitos que não estão 
diretamente associados à 
manutenção da vida”
• Muitas vias são específicas de uma 
espécie, ou até de uma população
O que é o metabolismo primário?
Quais as funções dos metabólitos
secundários?
Pigmentos e odores de flores e frutos para atrair polinizadores e 
dispersores
Armas químicas para evitar herbívoros, patógenos ou competidores
Redutores de digestibilidade contar herbívoros
Resistência a estresses abióticos
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• Atrativos (cheiro, cor e sabor)
• Proteção contra a herbivoria
• Proteção contra patógenos
• Interferem na interação planta x
planta e planta x
microorganismos
• constitutivos
• induzidos
Muitos fármacos são metabólitos secundários
de plantas!
alguns compostos extremamente tóxicos!
Funções na planta: agem na interação da
planta com o ambiente
Níveis de controle do crescimento e desenvolvimento vegetal:
• Controle Intracelular ou Genético: atividade celular depende da ação
gênica
• para a síntese protéica e enzimática.
• Controle Intercelular ou Hormonal: promovem, retardam ou inibem
processos fisiológicos e morfológicos (ex.: Algumas classes de hormônios
vegetais à Auxinas, Giberelinas e Citocininas (promotores), o Etileno (ligado
a senescência), Ácido abscísico (Inibidor).
• Controle Extracelular ou Ambiental (abiótico – elementos e fatores
climáticos e edáficos; bióticos)
Metabolismo das Plantas
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Produção Vegetal X Radiação Solar
Resposta à Radiação
Resposta à Radiação em diferentes
espécies
Produção Vegetal X Radiação Solar
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• As temperaturas cardeais para a
fotossíntese líquida não são
necessariamente as mesmas observadas
para a fotossíntese bruta.
Fotossíntese X Temperatura
ALTERAÇÕES HORMONAIS
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Relembrando o caminho do CO2
CO2
H2O
CO2
Minerais
H2O
Sacarose
Minerais
Luz
CO2+ H2O (CH2O)n + O2
Luz
Clorofila 
(Folhas)
FluxosedistribuiçãodeCO2,H2O eminerais
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Cadeia de
transporte de
elétrons
Ca (estabilidade nas membranas)
Glicólise e a respiração
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Metabolismo Primário e Relação entre
Fotossíntese e Respiração
RESPIRAÇÃO
(Ciclo de Krebs, 
pentose etc)
CRESCIMENTO, 
M ANUTENÇÃO, 
TRANSPORTE, 
ABSORÇÃO, 
ETC.
FOTOSSÍNTESE
SACAROSE
ESTRUTURAL
ARMAZENAMENTO
NAD(P)+ 
NADPH
ADP+PI
ATP
ESQUELETOS DE C
CO2
CO2
GLICÓLISE
GLICOSE
GLICOSE-6-FOSFATO
FOSFOENOLPIRUVATO
PIRUVATO
ACETIL-Co-A
CITRATO
ISOCITRATO
OXOGLUTARATO
OXALOACETATO
MALATO
CADEIA DE 
TRANSPORTE DE 
ELETRONS
NADH NAD -
ADP
Pi
ATP
GLUTARATO
AM INO ÁCIDOS
ÁCIDO CHIQUÍM ICO
AM INO ÁCIDOS
PROTEÍNAS
ÁCIDOS NUCLEICOS
ATP 
NAD
CITOCININA
PENTOSE-P
A Glicólise
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Como o metabolismo
2ário se associa com o 1ário?
PEP
Piruvato
Acetil-CoA
Ciclo de 
Krebs
G
lic
ól
is
e
CO2
Amino ácidos 
aromáticos
Amino ácidos 
anfipáticos
esqualenos
Isoprenóides/Terpenóides
Esteróides
Fenilpropanóides
CO2 Fotossíntese O2
Açúcares
Eritrose fosfato
Via do ácido shikímico
Via do mevalonato
Alcalóides 
Glicosídeos cianogênicos
Malonil-CoA
Ceras 
Graxas 
Óleos
Via do MEP
G3P
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SUCROSE
Pi
Fotossíntese -acúmulo de sacarose
Glicose
3-
fosfoglicerato
Fotossíntese
Ácido 
Chiquímico
fosfoenolpiruvato
Piruvato
Citrato
Eritrose -4-
fosfato
Fenilalanina Triptofano
Compostos 
Fenólicos
Ácido Corísmico
Tirosina
Ciclo de
Krebs
Acetil coA
GLIFOSATO
Zn
Síntese de compostos fenólicos
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Os metabólitos secundários 
têm origem em quatro vias 
metabólicas primárias:
• terpenóides
• fenólicos
• compostos nitrogenados
• glicólise (acetil-coA)
fenólicos
terpenóides
compostos 
com N
(ciclo de 
Krebs)metabolismo
primário secundário 
licopenoterpenóides 
fenólicos
b-caroteno 
lignina
c. nitrogenados amino ácidos
flavonóides 
alcalóides
acetil-CoA ác. graxos antraquinonas*
*algumas
fatty acids
Existem também 
compostos de 
biossíntese mista
Via dos ácidos graxos:
metabólitos secundários?
CUTINA, CERA e SUBERINA
• compostos altamente hidrofóbicos 
(impermeabilizantes)
• de difícil degradação por 
microorganismos
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em vertebrados: polipeptídeo
multifuncional
em plantas e bactérias: cada 
passo é catalisado por um
enzima livre
condensação
carreganento
Ácido graxo sintase
etapas da reação
AcCoA*
MaCoA**
*
**
redução
desidratação 
redução
repetição 
da série de 
4 reações
via dos ácidos graxos
Biossíntese
de
ceras
http://www.uky.edu/~dhild/biochem/19/lect14.html
ésteres
via dos ácidos graxos
ácidos
aldeídos 
alcoois
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Defesas induzidas contra insetos herbívoros
Defesas:
• constitutivas
• induzidas
Categorias de insetos herbívoros:
- seiva elaborada
- conteúdo celular
- mastigadores/cortadores
Indução de defesa:
• mecânica
• química (eliciadores), ex: volicitina
a volicitina é formada a 
partir de ácido linolênico 
(planta) e glutamato
(inseto)
Defesas induzidas contra
insetos herbívoros
o dano á planta 
leva à formação 
de compostos 
voláteis que 
atraem vespas 
que parasitam o
herbívoro
Arimura et al., 2009, Plant 
Cell Physiology50(5):911
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Defesas induzidas contra insetos herbívoros
ácido jasmônico
indução da biossíntese de :
• metabólitos secundários
• proteínas
- inibidores de -amilases
- lectinas
- inibidores de proteases
http://www.ruhr-uni-
bochum.de/pflaphy/Seiten_en/PG_
Kubigsteltig_e.html
Catharanthus roseus
indução de defesa:
• local
• sistêmica
http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/biotec-res-ctr/kampo/eng/research_plant.html
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Quais são as principais classes de metabólitos
secundários?
1. Terpenóides ou isoprenóides
• Esteróides
• Geraniol, eugenol
• Carotenóides, xantinas
• Látex, resinas
2. Fenilpropanóides
•
•
•
Ligninas
Flavonóides – antocianinas, taninos 
Suberinas
3. Alcalóides
• Nicotina, morfina, cafeína, cocaína
4.
5.
Ceras, óleos, graxas 
Outros
• Glicosídeos cianogênicos
• betalaínas
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Terpenóides ou isoprenóides
• São compostos geralmente hidrofóbicos formados a partir de 
unidades de 5C, os isoprenos
• Muitos dos compostos menores são voláteis
• Hemiterpenos (1 isopreno), monoterpenos (2 isoprenos), 
sesquiterpenoides (3 isoprenos), etc.
• Entre os compsotos maiores, temos carotenóides, látex e fitol
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Terpenóides ou isoprenóides
• Plantas liberam voláteis para
sinalizarpredadores de
herbívoros que estão sendo
atacadas
Biossíntese de terpenóides
• A síntese de terpenóides se dá por duas vias distintas que
formam DMAP ou IPP:
• Via do melavonato
• Via do MEP/DOXP
• As subunidades de DMAP ou IPPO são condensadas
sequencialmente para formar moléculas cada vez
maiores
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Via do mevalonato e
via MEP
Carotenóides
• São compostos C40, de cor 
amarelada ou avermelhada
• Atuam como fotoprotetores 
ou como pigmentos
• São precursores de ABA
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Como o metabolismo
2ário se associa com o 1ário?
PEP
Piruvato
Acetil-CoA
Ciclo de 
Krebs
G
lic
ól
is
e
CO2
Amino ácidos 
aromáticos
Amino ácidos 
anfipáticos
esqualenos
Isoprenóides/Terpenóides
Esteróides
Fenilpropanóides
CO2 Fotossíntese O2
Açúcares
Eritrose fosfato
Via do ácido shikímico
Via do mevalonato
Alcalóides 
Glicosídeos cianogênicos
Malonil-CoA
Ceras 
Graxas 
Óleos
Via do MEP
G3P
Fenilpropanóides
• São sintetizados a partir do amino ácidos aromáticos (fenilalanina
e tirosina), formados a partir da via do ácido shikímico
• Servem como defesa contra patógenos e herbívoros, como
pigmentos e odores, como proteção contra UV e como polímeros
estruturais
• Inclui isoflavonas, flavonas, taninos, ligninas, flavon’’ois e
antocianinas
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A via do ácido shikímico
• Começa com eritrose 4P (via das pentoses) e
fosfoenolpiruvato (glicólise)
• Forma anéis aromáticos que serão
incorporados em aminoácidos
• Ausente em animais
Biossíntese de
fenilpropanóis
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Lignina – Parede celular
• A parede celular primária é formada por
polímeros de açúcares (celulose,
hemicelulose, pectina, etc.)
• A parede celular pode ser reforçada por
polímeros de compostos fenólicos (lignina)
o que a torna mais impermeável à água
Antocianinas
• Principal 
responsável por 
dar cor 
avermelhada às
plantas
• A cor é
dependente do pH
• Tem alto poder
anti-oxidante
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Taninos
• Redutores de digestibilidade da 
planta pois precipitam proteínas
• frutos imaturos
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Como o metabolismo
2ário se associa com o 1ário?
PEP
Piruvato
Acetil-CoA
Ciclo de 
Krebs
G
lic
ól
is
e
CO2
Amino ácidos 
aromáticos
Amino ácidos 
anfipáticos
esqualenos
Isoprenóides/Terpenóides
Esteróides
Fenilpropanóides
CO2 Fotossíntese O2
Açúcares
Eritrose fosfato
Via do ácido shikímico
Via do mevalonato
Alcalóides 
Glicosídeos cianogênicos
Malonil-CoA
Ceras 
Graxas 
Óleos
Via do MEP
G3P
Alcalóides
• Compostos nitrogenados com anéis
heterocíclicos
• Incluem diversos compostos que atuam no
Sistema
Nervoso Central (cafeína, cocaína, morfina,
nicotina, etc.)
• Atuam como defesa nas plantas
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• Os mecanismos de síntese de
alcalóides são bastante
variados e podem incluir
diversas organelas
• Por serem compostos
nitrogenados, geralmente
vêm de amino ácidos ou
derivados de amino ácidos
Biossíntese de alcalóides é complexa
Ciclo do Glioxilato –
modicficação do Ciclo 
de Krebs que permite
o uso do Acetil CoA
para fazer glicose
Outras vias encontradas em plantas
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Outras vias encontradas em plantas
• Alternative Oxidase – AOX
• Via alternativa de transporte de elétrons na mitocôndria -> 
cianureto não é tóxico para plantas
Exercício
Escolha um metabólito secundário de plantas que tenha ação
em seres humanos. Determine sua classe e sua via de
biossíntese.
Através de um mapa mental, para apresentação no dia
estipulado no PAD
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