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ROTAS METABÓLICAS E METABÓLITOS DE INTERESSE VEGETAL

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ROTAS METABÓLICAS E METABÓLITOS DE INTERESSE VEGETAL
Metabolismo
Conjunto de reações químicas que ocorrem continuamente na célula. A direção dessas reações é condicionada por enzimas específicas e os produtos formados são chamados de metabólitos. As reações podem ser anabólicas (reações de síntese, como por exemplo a união de aminoácidos para construção de uma proteína) ou catabólicas (a quebra de moléculas maiores em fragmentos menores, como a quebra de açucares em monossacarídeos menores).
Visam o aproveitamento de nutrientes para suprir as necessidades da célula: Produção de energia (ATP), poder de quebra (NADPH) e biossíntese de macromoléculas essenciais a sobrevivência.
De acordo com a teoria evolucionista, todos os seres vivos derivam de um precursor comum, do qual conservam algumas características. Portanto as principais macromoléculas dos seres vivos são basicamente as mesmas (carboidratos, lipídeos, ácidos nucleicos);
Por serem essenciais a sobrevivência e comuns aos seres vivos, essas reações fazem parte do metabolismo primário.
Entretanto, os seres vivos também produzem outras substâncias, que não estão relacionadas com a manutenção da vida, mas conferem diversas vantagens: Metabolismo secundário.
Os matabólitos secundários possuem uma elevada capacidade biossintética, tanto em número quanto em diversidade de produção. Eles são produzidos de acordo com necessidades ecológicas, ou seja, sobrevivência e adaptação: Proteção aos raios UV do sol; ataque de fungos e bactérias, proteção contra herbívoros, alelopatia, etc.
Os secundários são os principais metabólitos de interesse Farmacêutico, também na área alimentar, cosmética... devido a grande variedade de substâncias e as ações farmacológicas interessantes.
Devido a importância dos metabólitos secundários, se faz necessário o estudo da biogênese e regulação dos mesmos, para que o homem possa direcionar a produção desses metabólitos.
Rotas biossintéticas
Primeiramente é necessário relembrar alguns conceitos importantes.
Célula: Compartimento delimitado por uma membrana lipoprotéica, dentro da qual encontra-se uma solução aquosa contendo substâncias essenciais, sendo capaz de autorreplicação e crescimento. Em outras palavras: Menor unidade estrutural e funcional dos organismos. São divididas em dois grandes grupos: Procariontes (Sem membrana nuclear bactérias, micoplasmas) eucariontes (com membrana, mais complexas como células animais, vegetais...)
Todas as células possuem as mesmas moléculas orgânicas: açucares, ácidos graxos, aminoácidos e nucleotídeos, que dará origem a moléculas maiores, as macromoléculas: carboidratos, lipídeos, proteínas e ácidos nucleicos.
As reações metabólicas ocorrem em órgãos específicos das células (eucariontes). Uma função importante do núcleo, além de conter as informações genéticas, é a produção de NAD+.
Mitocôndrias: A casa de força das células, lá são é produzido o ATP (adenosida trifosfato libera energia quando quebrado), também é nas mitocôndrias que ocorre a cnversão do piruvato em acetilCoA, ciclo do ácido cítrico, ciclo de Krebs.
Retículo endoplasmático: produção de proteínas;
Aparelho de Golgi: Modificação, seleção e transporte das proteínas;
Lisossomas: contém enzimas que degradam componentes indesejados;
Peroxissomas: Produzem peróxido de hidrogênio (utilizado em algumas reações metabólicas) possuem enzimas que degradam ácidos graxos de cadeia longa;
Endossomas e exossomas: trocas de materiais entre as células;
Citoesqueleto: Constituido de actina e microtúbulos – forma e movimento as células;
Cloroplastos: células vegetais – onde ocorre a fotossíntese e estocagem.
Fotossíntese
Oganismos heterotróficos: necessitam da obtenção de nutrientes através da dieta;
Autotróficos: Capazes de sintetizar compostos orgânicos necessários a sobrevivência a partir de compostos inorgânicos, utilizando energia solar.
Fase luminosa: moléculas de clorofila absorvem quantum da luz, excitando os elétrons, tornando a molécula ativada – esses elétrons são transportados até NADP, formando NADPH. A clorofila que perdeu um elétron, fica carregada positivamente e recebe um elétron de uma molécula de água, gerando um gradiente eletroquímico, utilizado na produção de ATP;
Fase escura: O NADPH formado é utilizado para redução do CO2, depois de uma série de reações, é formada a sacarose, que é distribuída aos tecidos.
Fisiologia vegetal e compartimentos
Fatores que influenciam processos metabólicos: Hereditariedade, ontogenia (estágio de desenvolvimento) e ambiente.
As células possuem mecanismos para condução dos componentes formados aos locais de estocagem.
Os metabólitos secundários mais hidrofílicos tendem a ser armazenados nos vacúolos, enquanto que os lipofílicos se acumulam em ductos de células mortas ou ligam-se a membranas, ceras e lignina.
A compartimentalização é de importância para a sobrevivência do vegetal. Ex: glicosídeos cianogenéticos são armazenados em vacúolos de células epidérmicas, isolados de hidrolases. Somente em situações onde os tecidos são danificados (mastigação) ocorre interação dessas substâncias e formação de HCN (cianureto). Proteção contra herbívoros.
Metabolismo secundário
As reações bioquímicas não ocorrem de forma independente, o metabolismo primário está diretamente relacionado a produção dos metabólitos secundários.
O metabolismo secundário pode ser resumido com o metabolismo d glicose (figura) via dois intermédios principais: Via ácido chiquímico e acetato. 
O chiquímico origina aminoácidos aromáticos, precursores da maioria dos metabolitos secundários aromáticos.
Alguns grupos de substâncias se originam não apenas de uma das vias, mas da combinação de unidades do ácido chiquímico e acetato (antraquinonas, taninos condensados e flavonoides).
Os derivados do acetato podem ser classificados segundo a rota metabólica em: Derivados do acetato bia ciclo ácido cítrico – derivados do acetato via mevalonato – produtos de condensação do acetato. 
Também podem ser encontrados de forma livre, chamados de Agliconas, ou estar ligados a açucares, formando heterosideos.
Derivados do chiquimato
o ácido chiquimico pode ser metabolizado em ácido corísmico ou ácido gálico. Como o pH da planta torna os ácidos ionizáveis, tem-se: chiquimato, corismato e galato.
Taninos hidrolisáveis
O 3-desidrochiquimato é precursor do ácido gálico, uma das unidades dos taninos hidrolisáveis, polímeros de alto peso molecular constituídos de unidades de açúcar, ácido gálico e seus derivados.
Alcalóides derivados de aminoácidos aromáticos
Derivados do triptofano: alcaloides indólicos e quinolínicos – O ácido corísmico origina os aminoácidos aromáticos, precursores de vários tipos de alcaloides. As vias formadoras dos aminoácidos aromáticos estão presentes em plantas, fungos e bactérias, mas não em animais. Por isso os aminoácidos aromáticos, fenilalanina e tirosina são nutrientes essenciais na dieta.
Os alcaloides são uma classe representada por um número muito grande de substâncias, sendo difícil de ser definida quimicamente. Originam-se de aminoácidos, entretanto outras substâncias como terpenos e esteroides são necessários, tornando difícil a localização dentro de uma das rotas metabólicas citadas, portanto eles são classificados de acordo com o aminoácido precursor.
O triptofano é essencial a formação dos alcaloides e também unidades C2 provenientes do piruvato ou unidades C9 e C10 do mevalonato.
Os alcaloides indólicos mais complexos derivam de 3 esqueletos monoterpênicos formando os tipos aspidospermano, corinano e ibogano.
Os alcaloides quinolínicos também derivam parcialmente do triptofano, outra parte da loganina.
Derivados da fenilalanina/tirosina: protoalcalóides, alcaloides isoquinolínicos e benzilisoquinolínicos
O ácido corísmico produz o ácido prefênico, que por sua vez produz a fenilalanina. Uma rota alternativa do prefênico produz tirosina. Fenilalanina e tirosina originam vários protoalcalóides. Ex: efedrina (dopping) produzida a partir da fenilalanina;