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12/08/2019 1 METABOLISMO PRIMÁRIO E SECUNDÁRIO DAS PLANTAS INTRODUÇÃO As plantas sintetizam compostos químicos a partir dos nutrientes, da água e da luz que recebem. O processo sintético primário da natureza é a FOTOSSÍNTESE. As substâncias produzidas pelas plantas são classificadas em dois tipos: 1. Produtos do metabolismo primário 2. Produtos do metabolismo secundário METABOLISMO PRIMÁRIO METABOLISMO SECUNDÁRIO Macromoléculas (carboidratos, proteínas, lipídeos, ácidos nucleicos) Micromoléculas (diversidade e complexidade estrutural) Grande produção Produção em pequena escala Distribuição universal Distribuição restrita Funções essenciais: produção de energia, crescimento e desenvolvimento. Funções adaptativas (atividades biológicas) 12/08/2019 2 * As substâncias químicas consideradas como princípios ativos encontrados nos vegetais são, na sua grande maioria, provenientes do metabolismo secundário (por isso chamados de metabólitos secundários). METABÓLITOS PRIMÁRIOS METABOLISMO PRIMÁRIO - Conjunto das transformações bioquímicas essenciais para o crescimento, desenvolvimento e geração de energia para as células. São moléculas encontradas em todas as células vegetais. São fundamentais para a vida da planta. * As substâncias químicas consideradas como princípios ativos encontrados nos vegetais são, na sua grande maioria, provenientes do metabolismo secundário (por isso chamados de metabólitos secundários). METABÓLITOS SECUNDÁRIOS METABOLISMO SECUNDÁRIO - São compostos orgânicos que não estão diretamente envolvidos nos processos de formação de novas células e geração de energia. A ausência dos metabólitos secundários não resulta na morte imediata da célula, ao contrário do que acontece nos metabólitos primários. Em geral, têm distribuição restrita a grupos pertencentes a um mesmo gênero, espécie ou linhagem. Exemplos: alcaloides, terpenos, taninos, flavonoides, compostos fenólicos. Por que as plantas produzem metabólitos secundários? 12/08/2019 3 Por que as plantas produzem metabólitos secundários? Animais têm sistema nervoso, órgãos dos sentidos e sistema locomotor. Eles localizam e perseguem suas presas. Plantas possuem um sistema imunológico? PRINCIPAIS PATÓGENOS, PARASITAS E PREDADORES DE VEGETAIS Bactérias Fungos Nematoides Ácaros Vírus Insetos Herbívoros 12/08/2019 4 ADAPTAÇÕES MORFOLÓGICAS CUTINA, CERAS E SUBERINA • Materiais de origem lipídica encontrados nas partes das plantas expostas ao ambiente externo. • Têm por função reduzir a perda de água e auxiliar no impedimento da entrada de fungos e bactérias patogênicos nos tecidos vegetais. • A cutina é encontrada predominantemente nas porções aéreas das plantas. • A suberina está presente nas partes subterrâneas, nos caules lenhosos e nos ferimentos cicatrizados. • As ceras estão associadas à cutina e à suberina. ADAPTAÇÕES MORFOLÓGICAS TRANSFORMAÇÕES DE CÉLULAS E TECIDOS Acúleos Espinhos Redução da área foliar Tricomas Cristais de quartzo (opalas biogênicas) 12/08/2019 5 METABÓLITOS SECUNDÁRIOS “A riqueza de metabólitos secundários em plantas é, pelo menos parcialmente, explicável no simples fato de que os vegetais estão enraizados no solo e não podem se deslocar; eles não podem responder ao meio ambiente pelas vias possíveis aos animais.” Harborne (1988) METABÓLITOS SECUNDÁRIOS • Além das defesas mecânicas, as plantas possuem defesas químicas. • Todos os mecanismos de defesa química apresentados por sistemas biológicos vegetais são derivados do metabolismo secundário. • São substâncias que tornam as folhas (ou outras partes das plantas), indigeríveis, impalatáveis ou tóxicas. METABÓLITOS SECUNDÁRIOS Apresentam, via de regra, funções fisiológicas e adaptativas. São a expressão da individualidade química dos indivíduos e diferem de espécie para espécie, qualitativa e quantitativamente. Podem estar presentes na planta o tempo inteiro ou só serem produzidos mediante estímulos específicos – depende da capacidade genética. 12/08/2019 6 METABÓLITOS SECUNDÁRIOS Defesa contra injúrias provocadas pelo ambiente - frio ou calor excessivos. Proteção contra herbivoria e contra microrganismos patogênicos. Atividade atrativa sobre polinizadores e dispersores de sementes. Agente de competição inter e intra-espécies - alelopatia. Também possuem ação protetora em relação a estresses abióticos, como aqueles associados com mudanças de temperatura, conteúdo de água, níveis de luz, exposição a UV e deficiência de nutrientes minerais. PLANTAS MEDICINAIS “Planta medicinal é aquela que contém um ou mais de um PRINCÍPIO ATIVO conferindo-lhe ATIVIDADE TERAPÊUTICA”. São compostos ou grupos de compostos produzidos pelas plantas que podem provocar reações nos organismos. A morfina é um alcaloide encontrado na papoula. Usado no tratamento, prevenção ou promoção da saúde Papaver somniferum - PAPAVERACEAE METABÓLITOS SECUNDÁRIOS As substâncias medicinais resultam do metabolismo secundário. As substâncias ativas não se encontram na planta em estado puro, mas sob a forma de complexos. Uma mesma planta pode ter várias substâncias ativas, das quais uma ou um grupo são responsáveis pela ação principal. 12/08/2019 7 METABÓLITOS SECUNDÁRIOS Os princípios ativos distribuem-se pelos diferentes órgãos das plantas de forma desigual, em função da especialização das células. Eles estão concentrados em maior quantidade em determinadas partes da planta. As plantas não apresentam uma concentração uniforme de princípios ativos durante todo o seu ciclo de vida. A época da colheita interfere no teor de princípios ativos. FATORES QUE INFLUENCIAM O CONTEÚDO DE METABÓLITOS SECUNDÁRIOS METABÓLITOS SECUNDÁRIOS Ácidos orgânicos Alcaloides Antraquinonas Cumarinas Flavonoides Taninos Terpenos Glicosídeos cardiotônicos Óleos essenciais Saponinas 12/08/2019 8 METABÓLITOS SECUNDÁRIOS METABÓLITOS SECUNDÁRIOS COMO OS PRINCÍPIOS ATIVOS SÃO PRODUZIDOS PELAS PLANTAS? METABÓLITOS SECUNDÁRIOS O número de metabólitos secundários é vastíssimo com uma grande variedade estrutural e de atividades biológicas. No entanto, o número de vias metabólicas relacionadas à biossíntese da grande maioria dos metabólitos secundários é muito pequena. Os metabólitos secundários são formados através de rotas biossintéticas particulares, a partir de produtos do metabolismo primário e intermediários. 12/08/2019 9