Introdução à composição química das plantas.

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
CURSO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA VEGETAL
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
PROF. DR. EGÍDIO BEZERRA
Aluna
Mirella Rebeka Lemoine Soares Paes
REVISÃO DE LITERATURA 
INTRODUÇÃO À COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS PLANTAS
RECIFE-PE
2016
Introdução à composição química das plantas.
	A palavra “botânica” provém do grego botane, significando	“planta”. Em 1871, Charles Darwin especulou que a vida iniciou-se “numa pequena lagoa morna”.Esse conceito da origem da vida a partir de uma sopa primordial tem-se mantido. Esse ponto de vista foi elaborado primeiramente em 1930 pelo cientista russo A.I. Oparin, que propôs que enormes quantidades de compostos contendo carbono e hidrogênio foram formados na primitiva atmosfera a partir de gases vulcânicos compostos de metano, amônia, vapor de água e hidrogênio. Com a ação de lavagem da atmosfera pela chuva, esses compostos acumularam-se nos oceanos, onde, sujeitos a forças motrizes a partir da energia dos relâmpagos e energia solar, eles deram origem às primeiras formas de vida.
A água, a molécula que consiste em dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, constitui mais da metade de toda a matéria viva e mais de 90% do peso da maioria dos tecidos vegetais. Por outro lado, os íons - partículas eletricamente carregadas - como o Potássio (K+), o Magnésio (Mg2+) e o Cálcio (Ca2+) correspondem a cerca de 1%. Quimicamente, quase todo o restante de um organismo vico é composto por moléculas orgânicas (moléculas que possuem carbono).
	As propriedades especiais de formar ligações que permitem ao carbono a formação de uma grande variedade de moléculas orgânicas. Das milhares de diferentes moléculas orgânicas encontradas nas células, apenas quatro diferentes tipos constituem a maior parte do peso seco dos organismos vivos.Esses quatro são os carboidratos (compostos de açúcares), os lipídios (a maioria dos quais contendo ácidos graxos), proteínas (compostas de aminoácidos) e ácidos nucleicos (DNA e RNA, que são formados de moléculas complexas conhecidas como nucleotídeos).
 
	São as mais abundantes moléculas orgânicas na natureza e são primariamente moléculas que reservam energia na maioria dos organismos vivos; formam uma variedade de componentes estruturais nas células. As paredes das células jovens, por exemplo, são formadas pelo carboidrato celulose, imerso numa matriz de outros carboidratos e proteínas.
São formados por pequenas moléculas chamadas oses*. Há três principais, classificados de acordo com o número de oses (subunidades) que eles contém. 
Os monossacarídios (“açúcares simples”), tais como a ribose, a glicose e a frutose, consistem em apenas uma molécula de açúcar.
Os dissacarídeos (“dois açúcares”) contém duas oses interligadas covalentemente. Os exemplos mais populares são a sacarose (açúcar da cana), a maltose (açúcar do malte) e a lactose (açúcar do leite). 
A celulose e o amido são polissacarídios (“muitos açúcares”), os quais contém muitas subunidades ligadas entre si.
As macromoléculas (moléculas grandes), tais como polissacarídios, que são formadas por pequenas subunidades idênticas ou semelhantes, são conhecidas como polímeros (“muitas peças”). As subunidades individuais são chamadas monômeros (“peças individuais”); a polimerização é a gradual incorporação dos monômeros nos polímeros.
Os monossacarídios são os mais simples carboidratos. Formados por átomos de carbono interligados aos quais se aderem átomos de hidrogênio e oxigênio na proporção de um átomo de carbono para dois de hidrogênio e um de oxigênio. Os monossacarídios podem ser descritos pela fórmula (CH2O)n, onde n pode ser tão pequeno quanto 3, como em C3H6O3, ou tão grade quanto 7, como em C7H14O7. Essas proporções dão origem ao carboidrato (que significa “carbono adicionado de água”) conferido aos açúcares em geral.
Os monossacarídios são blocos constitutivos - os monômeros - a partir das quais as células vivas constroem os dissacarídeos, os polissacarídios e outros carboidratos essenciais. Além disso, o monossacarídio glicose é a forma pela qual os açúcares são transportados no sistema circulatório dos seres humanos e outros animais vertebrados.
	Embora a glicose seja a forma comum de transportar açúcar em muitos animais, os açúcares são frequentemente transportados nas plantas e outros organismos como dissacarídeos. A sacarose, um dissacarídeo composto de glicose e frutose, é a forma na qual o açúcar é transportado na maioria das plantas, das células fotossintetizantes (principalmente nas folhas) onde ele é produzido, para outras partes do corpo da planta. A sacarose que consumimos no dia-a-dia é comercialmente obtida da cana-de-açúcar (caules)e da beterraba (raízes espessadas), onde ele se cumula após o transporte das partes fotossintetizantes da planta.
	 Os polissacarídios são polímeros formados de monossacarídios interligados, formando longas cadeias. Alguns polissacarídios funcionam como formas de armazenamento de açúcar, outros servem um propósito estrutural. O amido, o polissacarídio primário de armazenamento nas plantas, consiste em cadeias de moléculas de glicose (também conhecidas, nos polímeros, como resíduo de glicose). Há duas formas de amido: a amilose, que é uma molécula não ramificada, e a amilopectina, ramificada. A amilose e a amilopectina são armazenadas como grãos de amido no interior das células. 
O glicogênio, a forma comum de polissacarídio de reserva nos procariotos, fungos e animais, é também formado de cadeias de moléculas de glicose. Ele lembra a amilopectina, mas possui mais ramificações. Em algumas planta - mais notadamente nos cereais como o trigo, centeio e cevada - os principais polissacarídios de armazenamento nas folhas e caules são os polímeros de frutose chamados frutanos. Esses polímeros são hidrossolúveis e podem ser armazenados em concentrações muito mais elevadas que o amido.
	Os polissacarídios podem ser hidrolisados a monossacarídios e dissacarídeos antes que eles possam ser usados como fontes de energia ou transportados através dos sistemas vivos. A planta quebra suas reservas de amido quando os monossacarídios e os dissacarídeos são necessários para o crescimento e o desenvolvimento. Os polissacarídios são também importantes compostos estruturais. Nas plantas, o principal componente da parede celular é o polissacarídio celulose. De fato, metade doo carbono orgânico na biosfera está contido na celulose, fazendo dele o mais abundante composto orgânico conhecido. A madeira é cerca de 50% da celulose e as fibras do algodão são praticamente celulose pura.
	A quitina é um outro importante polissacarídio estrutural. É o principal componente de paredes celulares de fungos e também de revestimentos externos relativamente rígidos, ou exoesqueletos, de insetos e crustáceos, tais como caranguejos e lagostas. O monômero da quitina é o açúcar de seis carbonos glicose, ao qual um grupamento contendo nitrogênio foi adicionado.
	Os lipídios são gorduras e substâncias semelhantes. Geralmente eles são hidrofóbicos (“tementes à água”) e assim são insolúveis em água. Tipicamente, os lipídios servem como moléculas armazenadoras de energia - geralmente na forma de gorduras ou óleos - e para fins estruturais, como no caso dos fosfolipídios e ceras. Embora algumas moléculas de lipídios sejam muito grandes, elas não são, no sentido estrito, macromoléculas, porque não são formadas pela polimerização de monômeros. Certas plantas, como a batata, geralmente armazenam carboidratos na forma de amido. contudo, outras plantas também armazenam energia alimentícia como óleos, especialmente nas sementes e frutos. Exemplos encontrados nas plantas são o óleo de açafrão, o óleo de amendoim e o óleo de milho, que são obtidos de sementes ricamente oleaginosas.
	A cutina e a suberina são lipídios únicos, na medida em que são importantes componentes estruturais de muitas paredes celulares vegetais. A principal função desses lipídiosé formar uma matriz na qual as ceras - compostos lipídicos com longas cadeias carbônicas - encontram-se imersas.
Uma cutícula protetora, que é característica das superfícies vegetais expostas ao ar, cobre as paredes celulares externas das células epidérmicas (as celulas mais externas) das folhas e caules. 
	 Os esteroides podem ser facilmente distinguidos das outras classes de lipídios pela presença de quatro anéis hidrocarbônicos interconectados. Quando um grupo hidroxila liga-se à posição do carbono-3, o esteroide é chamado de esterol. O sitosterol é o esterol mais abundante nas algas verdes e plantas. O colesterol, tão comum nas células animais, está presente apenas em quantidades minimas nas plantas. Em todos os organismos (exceto os procariotos), os esteróis são importantes componentes de membranas, onde eles estabilizam as caudas dos fosfolipídios.
	
As proteínas estão entre as mais abundantes moléculas orgânicas. Na maioria dos organismos vivos, as proteínas perfazem 50% ou mais do peso seco. Apenas as plantas, com seu alto conteúdo de celulose, tem menos do que 50% de proteína. As proteínas desempenham uma incrível diversividade de funções nos sistemas vivos. em sua estrutura, contudo, as proteínas seguem sempre o mesmo esquema: todas são polímeros de moléculas contendo nitrogênio, conhecidas como aminoácidos, arranjadas em uma sequência linear. Algo com 20 diferentes aminoácidos são usados pelos sistemas vivos para formar proteínas.
Nas plantas, a maior concentração de proteínas é encontrada em certas sementes, nas quais té 40% do peso seco pode ser proteína. Essas proteínas especializadas funcionam como formas de armazenamento de aminoácidos a serem usados pelo embrião quando iniciam o crescimento após a germinação da semente.,
	As enzimas são proteínas grandes e complexas que agem como catalisadoras. Por definição, catalisadores são substâncias que aceleram a velocidade de uma reação química por reduzir a energia de ativação, porém permanece inalterada no processo. Por isso, os catalisadores podem ser usados vez após vez, sendo portanto tipicamente eficientes em concentrações muito baixas.
	A informação que determina as estruturas da enorme variedade de proteínas encontrada nos organismos vivos é codificada em moléculas conhecidas como ácidos nucleicos e são traduzidas por essas mesmas moléculas. Do mesmo modo omo a proteínas consistem em longas cadeias de moléculas conhecidas como nucleotídios. Um nucleotídio, contudo, é uma molécula mais complexa que um aminoácido
	Dois tipos de ácidos nucleicos são encontrados nos organismos vivos. No ácido ribonucleico (RNA), a subunidade de açúcar nos nucleotídios é a ribose. No ácido desoxirribonucleico (DNA), é a desoxirribose.
	Adicionalmente ao seu papel como blocos constitutivos de ácidos nucleicos, os nucleotídios têm uma função independente e crucial nos sistemas vivos. Quando modificados pela adição de dois ou mais grupos fosfato, eles são s transportadores da energia necessária para alimentar as numerosas reações químicas que ocorrem no interior das células. 
O principal transportador de energia para a maioria dos processos nos organismos vivos é a molécula adenosina trifosfato ou ATP . As ligações que ligam os grupos de fosfato são relativamente fracas, podem ser interrompidas por hidrólise. Os produtos da reação mais comum são o ADP (adenosina difosfato), um grupo fosfato e energia. À medida que essa energia é liberada, ela pode ser usada para alimentar outras reações químicas. Durante a respiração, o ADP é “recarregado” a ATP, quando a glicose é oxidada a dióxido de carbono e água.
	Historicamente, os compostos produzidos pelas plantas têm sido separados em metabólitos ou produtos primários e secundários. Os metabólitos primários, por definição, são moléculas que se encontram em todas as células vegetais e são necessários para a vida da planta (ex.: açúcares simples proteínas, ácidos nucleicos e aminoácidos). Os metabólitos secundários, ao contrário, são restritos em sua distribuição, tanto dentro da planta quanto entre diferentes espécies de plantas. Considerados em certa ocasião como produtos de dejeto, sabe-se que agora que os metabólitos secundários são importantes para a sobrevivência e a propagação das plantas que os produzem. Muitos deles funcionam como sinais quimicos que permitem à planta responder a estímulos ambientais. Outros funcionam em defesa do produtor contra herbívoros, patógenos (organismos causadores de doenças) ou competidores. Alguns fornecem proteção contra a radiação solar, enquanto outros contribuem para a dispersão de pólen e sementes.
	Como indicado, os metabólitos secundários não estão uniformemente distribuídos pela planta. A sua produção tipicamente ocorre num órgão ou tecido específico ou tipo de célula em determinado estágio de desenvolvimento. Alguns, as fitoalexinas, são compostos antimicrobianos produzidos apenas após o ataque por bactérias ou fungos. Os metabólitos secundários são produzidos em vários sítios no interior da célula e são armazenados primariamente dentro de vacúolos. Eles frequentemente são sintetizados em uma parte da planta e armazenados em outra. Além disso, sua concentração na planta varia muito e com frequência durante o período de 24 horas. 
REFERÊNCIAS
Malavolta, Eurípedes. Manual de química agrícola:nutrição de plantas e fertiliade do solo vol 1. São Paulo: Agronomica Ceres, 1976 
Epstein, Emanuel. Nutrição mineral de plantas: princípios e perspectivas, 2ª ed. Londrina: Editora Plant, 2006
Raven, Peter H. Biologia vegetal, 7ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007.