farmacognosia

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METABÓLITOS PRIMÁRIOS E SECUNDÁRIOS A biossíntese de metabólitos secundários é realizada por rotas metabólitas específicas do organismo, ocorrendo uma estreita relação entre essas rotas e aquelas responsáveis pela síntese de metabólitos primários. Essas rotas metabólicas são interconectadas, e as rotas que sintetizam metabólitos primários fornecem moléculas que são utilizadascomo precursoras nas principais rotas de síntese de metabólitossecundários. Nesse sentido, embora se faça a divisão em metabólitos primário e secundário, o metabolismo deve ser considerado como um todo, com a produção de metabólitos primários e secundários.A divisão entre metabólitos primários e secundários deve ser vistacomo uma forma de agrupar compostos com determinadascaracterísticas em comum. O acúmulo de informações, resultado de um processo quantitativo como aperfeiçoamento dos métodos de estudo,pode conduzir a mudanças qualitativas, com a inclusão de determinados metabólitos secundários como primários.Todos os organismos vivos possuem caminhos metabólicos pelosquais sintetizam e utilizam espécies químicas essenciais: açúcares,aminoácidos, ácidos graxos, nucleotídeos e polímeros derivados deles(polissacarídeos, proteínas, lipídeos, RNA e DNA, etc.). Essescompostos são metabólitos primários, essenciais para a sobrevivência dos organismos
 O processo sintético primário é a fotossíntese, por meio da qual as plantas verdes utilizam a energia solar para a produção de compostos orgânicos.Um grupo reduzido de metabólitos primários serve comoprecursores para a síntese de outros compostos em reações catalisadasenzimaticamente. Estes compostos são chamados de metabólitossecundários.Há três principais precursores de metabólitos secundários:Ácido chiquímico – precursor de vários compostos aromáticos;Acetato – precursor de ácidos graxos, polifenóis, isopreno,prostaglandinas, etc;Aminoácidos – precursor de alcalóides
A maquinaria celular consta de uma unidade informativa, os genes,que controlam a formação dos catalisadores (enzimas) para a síntese demetabólitos primários e secundários. Portanto, as rotas metabólicasestão sob o controle da constituição genética do organismo, sendo asrotas que originam metabólitos secundários estimuladas duranteestágios particulares do desenvolvimento, ou durante períodos deestresse, entre outros fatores ambientais que interferem na produçãodesses compostos.A produção de metabólitos secundários não deve ser entendidacomo produção de material de refugo desprovido de significado,conceito que imperou até meados do século XX. Apenas em passadorecente compreendeu-se que os metabólitos secundários são resultadosda especialização celular e que suas manifestações durante certasfases do desenvolvimento do organismo produtor se devem à expressãodiferencial dos genes.
As funções que os metabólitos secundários desempenham noorganismo não são todas conhecidas. No entanto, os avanços científicosna área têm esclarecido muitas funções desses compostos. Oesqualeno (um triterpeno), por exemplo, considerado originalmentecomo metabólito secundário, é hoje conhecido como um dos produtosuniversalmente distribuídos e participante fundamental do metabolismodos organismos vivos.
 O esqualeno pode ser metabolizado e conduzir à formação de álcooisesteróides que originam o colesterol; esse composto tem função vital namanutenção da integridade estrutural de membranas celulares emvários organismos, participando da regulação da sua permeabilidade
Também deve ser considerada a possibilidade de que metabólitossecundários sirvam para manter o metabolismo básico nascircunstâncias em que seus substratos normais, por depauperamento denutrientes, não possam ser explorados para crescimento e replicaçãocelulares normais. Outro aspecto está relacionado com a produção dosmetabólitos secundários como via alternativa ou de escape, na situaçãoem que rotas de síntese de metabólitos primários sejam inibidas peloseu produto excedente (inibição por retroalimentação).A característica mais importante da maioria dos metabólitossecundários é a sua distribuição restrita na natureza, que se limita auma espécie ou a espécies relacionadas, permitindo a ela se adequar àscondições impostas pelo ambiente. É possível que alguns dessescompostos não sejam essenciais para o organismo que os produzem,mas em geral devem ter algum significado biológico, presumindo-se quepossuam alguma função, provavelmente específica.Outra característica é a inserção desses metabólitos em caminhosoxidativos, que protegem o metabolismo vegetal contra a ação doagente destruidor que as próprias células produzem: o oxigênio. Oestresse por oxigênio é uma causa de toxidez que as plantas sãoincapazes de evitar, devido à sua atividade fotossintética. O oxigêniomolecular liberado passa freqüentemente por transformações,produzindo radicais livres de alta reatividade, capazes de deteriorar componentes celulares (rompimento de cromossomos, rupturas deproteínas, polissacarídeos e ácidos graxos). Como conseqüência, acaptação eficiente de radicai é condição fundamental para asobrevivência e manutenção da estabilidade da célula. Evidênciaexperimental desse fato refere-se às substâncias produzidas pelas angiospermas após ferimento das folhas. Por exposição do tecido aooxigênio atmosférico, a planta reage produzindo dois tipos deantioxidantes: as fitoalexinas e os álcoois cinamílicos (cujo acoplamentooxidativo formará ligninas). Os polifenóis, de forma geral, devem ser destacados como substâncias antioxidantes.
ECOLOGIA QUÍMICA
A interação do ambiente com os mecanismos fisiológicos dasplantas resulta no estímulo da síntese de metabólitos especiais(secundários). Esses metabólitos são característicos de determinadasespécies e podem ser resultado da adaptação às condições ambientaisna sobrevivência e perpetuação dos indivíduos.O estudo de interações planta-planta, planta-inseto, entre outras, éenglobado na área de pesquisa denominada ecologia química, em que éabordado o papel dos metabólitos secundários nas interaçõesbioquímicas entre plantas e o meio ambiente.Os metabólitos secundários participam de importantes funçõesvitais, como mediadores de interações ecológicas. Eles têm a função degarantir a sobrevivência de organismos particulares em ambienteshostis, onde muitos organismos competem um com os outros; dessaforma, eles aumentariam a competitividade desses organismos.
Os cardenolídeos, compostos químicos que possuem atividadecardiotônica, podem ter função ecológica. A digitalina, princípio ativoextraído da dedaleira (Digitalis purpúrea), planta indicada no tratamentode insuficiência cardíaca, está relacionada com a tolerância ao ataquepor herbívoros. Portanto, a síntese de cardenolídeos pode conferir umavantagem para as plantas que os produzem, quando estas são evitadaspelos herbívoros.
As substâncias alelopáticas, de modo geral, atuam na prevençãoda decomposição das sementes, na dormência de sementes e gemas einfluenciam as relações das plantas com outras plantas,microrganismos, insetos e animais superiores.Os taninos hidrolisáveis são conhecidos por suas propriedadesalelopáticas, atuando como inibidor da germinação de sementes, docrescimento das plantas, das bactérias fixadoras de nitrogênio e dasnitrificantes.Os taninos são efetivos como repelentes de predadores, por tornarem os tecidos menos palatáveis, devido à precipitação dasproteínas salivares ou à imobilização de enzimas, impedindo a invasãodos tecidos do hospedeiro pelo parasita
ENZIMAS E COENZIMAS
Várias rotas metabólitas existem nas células em conseqüência decomplexos multienzimáticos, os quais permitem eficiente conversão dossubstratos em produtos, aumentando a velocidade na seqüência dasreações. Dessa forma, sabendo da importância dos precursores nasrotas biossintéticas de produtos secundários, também as enzimas têmparticipação essencial na biossíntese.As enzimas são proteínas que têm por função catalisar reaçõesquímicas específicas. A ligação do substrato à enzima é essencial parao início da reação química. As velocidadesde reação químicaalcançadas pelas enzimas são mais altas do que as de qualquer catalisador sintético.As coenzimas são pequenas moléculas que se ligam à superfíciedas enzimas e são essenciais para a sua atividade. Elas podemparticipar de diferentes reações biossintéticas como doadoras de gruposquímicos.
 
Principais Enzimas e Coenzimas:ATP – Adenosina trifosfato – transfere um grupo fosfato.
NATUREZA DOS METABÓLITOS SECUNDÁRIOS: MÉTODOS DEISOLAMENTO, IDENTIFICAÇÃO E PROPOSTAS DE BIOSSÍNTESE.
Os metabólitos isolados de fontes naturais não são necessariamente aqueles que estão presentes nos tecidos vivos.Os processos de extração e purificação causam mudançasquímicas devido a exposição ao oxigênio, solventes, mudanças no pH,calor. Também processos de infecção microbiana podem conduzir àprodução de diferentes metabólitos (metabolizados pelosmicroorganismos).O isolamento dos metabólitos secundários é feito principalmentepor técnicas de extrações por solvente (relacionadas com aspropriedades de solubilidade) e a separação por técnicascromatográficas.A identificação das estruturas química dos compostos após oisolamento e purificação é realizado pela análise de um conjunto deinformações obtidas de dados espectroscópicos. Os químicos orgânicossintéticos contribuem para a elucidação estrutural, realizando asrespectivas sínteses em laboratório.As principais técnicas espectroscópicas de identificação estruturalsão: Espectroscopia Ultravioleta, Espectroscopia no Infravermelho,Espectroscopia de Massa, Espectroscopia de Ressonância Nuclear Magnética de Hidrogênio, Espectroscopia de Ressonância Nuclear Magnética de Carbono 13.O estudo das rotas biossintéticas é possível por meio dofornecimento de precursor marcado (uso de isótopo radioativo). Após o fornecimento do precursor marcado, o metabólito de interesse é isolado e analisado quanto à incorporação do isótopo.
METABÓLITOS DERIVADOS DO ACETATO Metabólitos derivados do acetato são originários do processo de condensação da unidade iniciadora (UI), acetil-SCoA, com a unidade propagadora (UP), malonil-SCoA
Os metabólitos derivados do mevalonato são chamados isopreno outerpenos. Os isoprenos ocupam lugar especial na química orgânica.Características como acessibilidade, abundância, facilidade com queeles podem ser isolados e sua composição relativamente simplesmotivaram o seu estudo.Ocorrência:Os terpenos são encontrados principalmente em plantassuperiores, porém também em plantas inferiores, fungos e animais.Muitos compostos terpenóides ocorrem livres em tecidos vegetais,mas podem ser encontrados como glicosídeos, éster de ácidosorgânicos.A volatilidade de alguns terpenos faz com que esses compostos sejamperceptíveis nos aromas das plantas e prontamente obtido por destilação de órgãos vegetais.
Óleo Essencial:
É constituído de substâncias voláteis contidos em vários órgãos das plantas.
Possuem aroma que caracteriza certas plantas.Estão associados a várias funções necessárias à sobrevivência do vegetal em seu ecossistema, exercendo papel fundamental na defesa contra microorganismos e predadores, e também na atração de inseto se outros agentes fecunda dores.Quimicamente, são constituídos por uma mistura complexa desubstâncias terpênicas, moléculas menores, como álcoois, ésteres,aldeídos e cetonas de cadeia curta.De acordo com a família a que pertencem, as espécies de plantas acumulam esses elementos voláteis em órgãos anatômicos específicos(folhas, flores, frutos, raiz).Os óleos essenciais normalmente são constituídos por moléculasde dez e ou quinze carbonos (monoterpenos e sesquiterpenos) demesma origem Biosintética.Atividades Biológicas:Várias atividades biológicas têm sido atribuídas aos isoprenóides,incluindo funções hormonais, inibidores do crescimento, pigmentos,constituintes da cadeia de transporte de elétrons.Os terpenóides produzidos por fungos estão relacionados com adstrição dos tecidos e provocam lesões nas plantas superiores.Muitas das atividades biológicas dos terpenóides estãorelacionadas com os óleos essenciais. Dessa forma, os óleos essenciaistêm sido empregados como bactericidas, fungicidas, inseticidas. Podemapresentar propriedades antimicrobianas, antiinflamatórias, analgésicase anti sépticas.Aplicação industrial: alimentos (aromas), perfumes (fragrâncias),fármacos.
Aplicação em Síntese Orgânica: Materiais de partida para as sínteses demoléculas mais complexas com atividades biológicas. 
BIOSSÍNTESE:
Os isoprenóides são formados pela condensação de unidades deisoprenos, que é obtido da pirólise de compostos C10, fato esse que sugeriu que o isopreno era o precursor da biossíntese dos isoprenóides.
A condensação de sucessivas unidades de isopreno é realizada por meio da reação cabeça-cauda (terpenos regulares) ou cabeça-cabeça(terpenos irregulares) do isopentenil pirofosfato (IPP) e do dimetil alilpirofosfato (DMAPP). O IPP e o DMAPP são unidades C ativadas,equivalentes biológicas do isopreno