Revisão sobre fotossíntese

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DA BAHIA
CURSO DE FARMÁCIA
Disciplina: Teoria da Farmacognosia I 
Docente: Marina Meirelles Paes
Discente: Gustavo Santarém dos Santos
RESENHA CRÍTICA 
No início da aula foi mostrada a diferença entre o metabolismo primário e o metabolismo secundário. O metabolismo primário também pode ser chamado de metabolismo basal, e são distribuídos universalmente, pois são moléculas necessárias para suprir as necessidades biológicas, destinados a vida e reprodução. Lipídeos, carboidratos, nucleotídeos, proteínas.
Paralelamente a isso, o metabolismo secundário tem uma distribuição mais específica (restrita) e se trata da produção de metabólitos especiais. Eles não são necessários para suprirem as necessidades biológicas. Alguns exemplos são os Alcalóides, Flavonóides, Tanino, Cumarina. Geralmente apresentam estrutura complexa, baixa massa molecular e encontrados em baixas concentrações. 
Vale ressaltar que os metabólitos secundários são produtos de reações bioquímicas advindos do metabolismo primário, e podem ser resumidos ao metabolismo da glicose. Eles agem como mediadores de interação entre planta e biota relacionada.
Além disso, esses metabólitos possuem diversas funções, incluindo funções adaptativas: Proteção contra raios UV (flavanoides, alcaloides); Funções de defesa: Defesa contra microrganismos, insetos e herbívoros. Agem como toxinas ou desestimulantes de herbívoros por sabor amargo; Função atrativa: Atração de polinizadores, aroma – Óleos-vegetais. Partindo para um exemplo mais específico, eles têm participação em alelopatias que envolvem a produção e excreção de determinadas substâncias capazes de inibir o crescimento de outras espécies na proximidade. Logo, percebe-se que os metabólitos secundários influenciam desde a uma proteção estrutural até uma competição com outras plantas ao redor, promovendo assim uma maior perpetuação da espécie na qual está presente.
Umas das principais características deles são a variabilidade estrutural além de sua importância comercial. Portanto é necessário perguntar a um estudante de Farmácia, por que estudar os metabólitos secundários? Do ponto de vista farmacêutico, deriva do fato dessas moléculas serem farmacologicamente ativas.
Apesar disso, de nada adianta saber suas funções e sua importância para o curso e sociedade sem saber como eles são gerados. Imagina-se que pelo fato de serem substâncias tão complexas, sua produção será complexa, e quem pensou isso não se enganou. Primeiramente, vale ressaltar que todos são derivados da glicose, sendo divididos em dois intermediários principais, que são o Ácido chimico e o Acetil CoA.
Durante a aula a professora citou o processo de obtenção da vimblastina, e destacou que para se chegar a um metabólito secundário, são produzidas muitas substâncias intermediárias. A Catarantus rosius é uma produtora de vimblastina, porém são necessários 500 kg para produzir 1 g do material desejado. Contudo se você utilizar a catarandina + vindolina (intermediários de biossíntese) você consegue ter um rendimento muito maior. Portanto, isso foi um exemplo da necessidade de se conhecer as vias metabólicas, visto que as vezes o produto final não precisa ser o objetivo em uma planta, mas os seus intermediários para dessa forma obter um rendimento do produto final maior.
A fotossíntese tem um papel primordial para a produção da glicose, logo, é essencial estuda-la para entender a biossíntese de metabólitos secundários. Vale destacar que ela ocorre principalmente nas folhas. Especificamente nos cloroplastos e se divide em duas fases. A primeira é a etapa de reações luminosas (Etapa Fotoquímica), já a segunda são as reações de fixação de carbono (Etapa Química).
A bibliografia moderna não aborda mais a equação dessas reações do jeito habitual do ensino médio, atualmente a equação é CO2 + H2O O2 + (CH20), na qual a água entra na parte da fotólise no início da reação luminosa no P680, assim como o oxigênio gerado da quebra da água também está presente. Já o CO² entra na etapa de carboxilação na etapa química assim como a formula ultra simplificada dos carboidratos.
Sobre a primeira etapa que é a fotoquímica, vale destacar que ocorre na membrana dos tilacóides, são reações dependentes de luz, é necessário a clorofila para absorver a luz, é uma fase que possui fotossístemas 1 e 2 e geram ATP e NADPH.
Ao falar da clorofila, é preciso destacar o tetrapirrol cílclico presente na “cabeça” da clorofila, enquanto sua calda é muito hidrofóbica possuindo 20 carbonos. A região polar (cabeça) é a responsável por absorver a energia luminosa e reflete a cor verde, enquanto a região apolar (calda) é responsável por ancorar o pigmento nas membranas dos tilacóides.
Uma observação necessária é o fato de as plantas verdes possuírem a clorofila A e clorofila B. A clorofila A possui um grupo metilo enquanto a B possui um grupo formila, o que é responsável por modificar o espectro de absorção de luz de ambas as clorofilas (todos eles se encontram na membrana dos tilacoides). Já o complexo antena se trata de um conjunto dos diferentes pigmentos, que canalizam a luz (energia luminosa) para o “centro de reação”. No centro da reação há moléculas especiais de clorofila A.
Ao receber essa energia luminosa, a clorofila a transfere para os fotossistemas I e II. Além disso há a divisão entre fotofosforilação cíclica e não-cíclica. Primeiramente começaremos pela principal que é a fotofosforilação não-cíclica, em que o fluxo de elétrons parte do fotossistema II para o fotossistema I. Seus centros de reação são respectivamente o P680 e P700, nos quais há reações de oxidoredução, onde quanto mais negativo maior é a capacidade de se oxidar (doar elétrons), e quanto mais positivo, maior a possibilidade de se reduzir (ganhar elétrons).
O primeiro efeito de excitação pela luz ocorre na P680, que fica carregada negativamente com elétrons provenientes da água (fotólise da água). A cada duas moléculas de água são formadas duas moléculas de oxigênio, 4 prótons e 4 elétrons.
O primeiro elétron da P680 é doado para a pheofitina, posteriormente mais um elétron é doado para a Plastoquinona A, que doa para a plastoquinona B, que pega dois prótons do estroma e leva o elétron mais o próton para o complexo citocromo B6F. Os prótons vão para o lúmen, formando um gradiente de prótons. 
A partir disso os elétrons chegam ao fotossistema I e passam pela plastocianina, ferrodoxina e ferrodoxina NADp redutase, essa última sendo essencial para reduzir o NADP+ para NADPH, que vai para o estroma, onde ficam os tilacóides. Os produtos gerados nessas etapas são ATP e NADPH.
Por isso o nome dessas reações, pelo fato de haver a fosforilação do ADP transformando em ATP através da luz (fotofosforilação). Além disso é acíclico pois não há um ciclo dos elétrons, eles vão sendo doados ao longo das reações em Z.
Paralelamente a isso ocorre a fotosfosforilação cíclica. Ela ocorre geralmente quando há excesso de NADPH no inteiror das células da planta. Prótons no lumen geram ATP, sem formação de NADPH. A formação de NADPH e ATP produzidos nas fotofosforilações serão utilizados nas etapas de fixação do carbono.
Posteriormente a tudo isso, se inicia a segunda etapa de todo o processo de fotossíntese, que é a reação de fixação de carbono (Etapa Química. Ela ocorre no estroma, através do ciclo de Calvin, o qual depende diretamente dos produtos das reações luminosas: ATP e NADPH. Ao todo, a etapa química é divindade em três etapas.
Carboxilação se trata da primeira etapa, na qual 3 RuBP (Ribulose 1-5-bisfosfato) – é carboxilada por 3 moléculas de CO² para formar 6 moléculas de 3 – PGA (ácido 3 – fosfoglicerato). A partir disso se inicia a segunda etapa que é a redução, na qual o ácido 3-foafoglicerato será fosforilada pelo ATP formando o 1-3- bifosfoglicerato, que posteriormente será reduzido pelo NADPH formando Gliceraldeído 3-fosfato (6 moléculas). Por fim tem a etapa de regenração, na qual dessas 6 moléculas de Gliceraldeído 3-fosfato, uma molécula sai do ciclo para síntese de amido esacarose enquanto as outras 5 são regeneradas. A sacarose e o amido serão essenciais para obtenção da glicose, que é essencial para a biossíntese geral dos metabólitos secundários.
A biossíntese geral dos metabólitos secundários se dá na produção de Ácido chiquímico e Acetil CoA a partir da glicose. Na formação do Acetil CoA, primeiro ocorre a glicólise que no final do processo forma o fosfoenolpiruvato que é lisado pela piruvato quinase formando o piruvato (ácido pirúvico) que na presença do oxigênio reage com a coenzima A com a participação da Piruvato desidrogenase, formando Acetil CoA dentro da matriz mitocondrial.
Já na formação do Ácido chiquímico há a possibilidade de sua obtenção por duas vias, que são a glicólise ou a da pentose fosfato. A via das pentoses formará a eritrose-4-fosfato, enquanto a da glicólise formará o fosfoenolpiruvato que sofrerão condensação e consequentemente formarão o ácido chiquímico.
Ao final da aula, foi destacado fatores que influenciam na composição dos metabólitos secundários, que podem ser sazonalidade; índice pluviométrico; Radiação UV; ritmo circadiano; composição atmosférica; ataque de patógenos; altitude; temperatura. Portanto, nessa resenha crítica é necessário entender a complexidade envolvida na obtenção do Acetil CoA e ácido chiquímico, pois eles são as substâncias primordiais para gerar toda a gama de metabólitos secundários presente nas plantas, contudo, entender como esses dois são produzidos desde a obtenção da glicose a partir da fotossíntese é essencial para uma ideia de como os produtos são gerados dentro de uma planta.