Metabólitos secundários 1 Carotenoides

Os carotenoides são pigmentos naturais, derivados do isopreno sendo caracterizados estruturalmente por uma longa cadeia de dupla- ligações conjugadas, geralmente com 40 átomos de carbono (tetraterpenos), com uma ou duas estruturas cíclicas (anel β-ionona) que terminam em ligações conjugadas (CARDOZO et al., 2007). Os carotenoides podem ser sintetizados por plantas, alguns microorganismos e algas, sendo que já foram descritos mais de 750 estruturas químicas diferentes, isoladas de fontes naturais (BRITTON et

al., 2004). Estes compostos têm a função de proteger o aparato fotossintético de danos oxidativos, que podem ser causados pela radiação ultravioleta. São sintetizados pela conversão de difosfato de geranilgeranila (GGPP) em fitoeno através da enzima fitoeno-sintase (PSY). O fitoeno por processos de dessaturação é transformado em licopeno que é o substrato para as reações de ciclização. O processo de ciclização pode ocorrer em uma ou em ambas as extremidades da molécula. Os carotenoides, após o processo de ciclização, podem ser divididos em dois grupos, conforme a figura 02: os carotenos e as xantofilas, que são formadas através da oxigenação dos carotenos, pela adição de grupamentos hidroxila, carbonila, éter, acetato e epóxido.

Figura 3: Ciclização do licopeno à α e β- caroteno e formação das xantofilas a

partir do α e β- caroteno (RAMLOV, 2010, adaptado de RÖMER et al. 2002). 3.4.2.2 Clorofila

A clorofila é o pigmento mais importante ligado a eficiência fotossintética das plantas, é responsável pelo crescimento e pela adaptação das plantas nos diferentes ambientes. A concentração de clorofila é dependente da intensidade luminosa, ou seja, a taxa fotossintética é dependente do nível de pigmentos nas folhas (HEATH, 1989). Licopeno β- caroteno α- caroteno Luteína Zeaxantina Anteraxantina Violaxantina Licopeno β- caroteno α- caroteno Luteína Zeaxantina Anteraxantina Violaxantina

A partir de 1970 é que trabalhos com espécies arbóreas, contemplando a presença de clorofilas é que começaram a aparecer no Brasil, dentre eles, destacam-se estudo da concentração de clorofila em cedro-rosa (Cedrela fissilis ) e cedro (Cedrela odorata), onde foi observada concentrações de clorofilas superiores em plantas cultivadas à sombra quando comparada as plantas de sol (INOUE, 1978). Em estudos com calos cultivados in vitro foram observadas diferenças na concentração de clorofila em calos de Kalanchoë crenata cultivados emdiferentes meios de cultura (STOBART et al., 1967). Bernet et al., (1999), isolaram cloroplastos oriundos de calos de milho e compararam o teor de clorofilas a e b com o tempo de sub-cultivo e se as fases luz/escuro interferiam no aumento e na diminuição destas clorofilas, onde eles perceberam que, o conteúdo de clorofila a era muito maior, quando comparado com o teor de clorofila b. Além disso, eles observaram que, o conteúdo de clorofila a diminuía com 3 horas de sub- cultivo e após isso aumentava, ficando constante até as 16 h na fase de luz. Na fase de escuro, após as 16 horas, ocorria um declínio de clorofila a, aumentando novamente após as 22 h. A clorofila b, apresentava aumento na fase luz e declínio na fase escuro, sendo que após algum tempo nesta fase, o conteúdo de clorofila b aumentava novamente. Segundo os autores, a alta proporção de clorofilas a/b parece indicar que o complexo da antena coletora pode estar mal inserido na membrana dos tilacóides destes cloroplastos e possivelmente com baixa eficiência fotossintética.

3.4.2.3 Compostos fenólicos

Os compostos fenólicos constituem um dos maiores grupos de metabólitos secundários das plantas com mais de 8000 estruturas conhecidas (RICE-EVANS et al., 1997). São moléculas formadas por um ou mais anéis benzênicos, ligados a grupos hidroxilas, podendo apresentar como substituintes grupamentos metil, metoxil, amino e monossacarídeos (HARBORNE, 1999). Este grupo de compostos pode ser dividido em fenóis simples e polifenóis, dependendo do número de unidades de hidroxilas na molécula (CURVELIER et al., 1992). Os compostos fenólicos são sintetizados pela via do ácido chiquímico, em que se origina o aminoácido aromático fenilalanina, intermediário inicial na via de síntese de fenilpropanóides. Pela ação da enzima fenilalanina amonialiase (PAL) a fenilalanina origina o ácido cinâmico, que é hidroxilado a ácido p-cumárico, sendo este convertido a p-cumaroil-

CoA, que é o substrato utilizado para a síntese das classes de compostos fenólicos. O p-cumaroil-CoA ainda pode ser sintetizado a partir da via do acetil-CoA/malonial-CoA (VERMERRIS & NICHOLSON 2008) (Figura 03).

Figura 4: Via de biossíntese de compostos fenólicos (RAMLOV, 2010,

adaptado de VERMERRIS & NICHOLSON, 2008).

Os compostos fenólicos podem ser divididos em seis subclasses baseado na sua estrutura química, como representado na Figura 4: ácidos fenólicos (5A - C6-C1), flavonoides (5B- C6-C3-C1), estilbenos (5C- C6-C2-C6), lignanas (5D- C6-C3)2, taninos (5E- C6-C3-C6)n e cumarinas (5F- C6-C3). Os flavonoides representam a maior classe de compostos fenólicos e podem ser divididos em outras subclasses de acordo com as variações que ocorrem no seu anel heterocíclico (ROSSI & KASUM 2002, TAPIERO et al. 2002).

Fenilalanina Ácido p-cumárico Ácido cinâmico p-cumaroil-CoA Acetil-CoA/Malonil-CoA Fenilalanina Ácido p-cumárico Ácido cinâmico p-cumaroil-CoA Acetil-CoA/Malonil-CoA Fenilalanina Ácido p-cumárico Ácido cinâmico p-cumaroil-CoA Acetil-CoA/Malonil-CoA

Figura 5: Exemplos de estruturas químicas representativas das classes de

compostos fenólicos (RAMLOV, 2010, adaptado de SHAHIDI & NACZK, 2006).

Devido à capacidade antioxidante os compostos fenólicos estão envolvidos na prevenção de inúmeras patologias humanas. Outras atividades biológicas têm sido relatadas, tais como antitumoral, anti- inflamatória e antiviral (RAO et. al., 1993; MAGGI-CAPEYRON et al., 2001). Em estudos in vitro, muitos compostos fenólicos naturais são melhores antioxidantes que as vitaminas E ou C. A sua capacidade de quelatar metais, especialmente cobre e ferro, faz com que atuem indiretamente como antioxidantes, já que inibem a ação catalisadora dos metais na formação dos radicais livres. A remoção de radicais livres e o potencial antioxidante dos compostos fenólicos dependem do arranjo dos grupos funcionais da estrutura nuclear do composto (CONNER & GRISHAM, 1996).

Em extratos de calos de barbatimão, da família Fabaceae, foram observadas presença de fenóis, principalmente em calos cultivados na ausência de luz (CASTRO et al., 2009). Cultivo de calos de camomila (Matricaria recutita L. – Asteraceae) mostraram ser uma boa fonte de compostos fenólicos, principalmente com a adição de reguladores de crescimento BAP e ANA em maiores concentrações, sendo indicado para estudos mais aprofundados com o cultivo destes órgãos. Geralmente, o cultivo de calos tem sido utilizado como modelo para

estudos de desenvolvimento de plantas e facilitam a análise de mudanças metabólicas, tais como a atividade das enzimas, ação de reguladores e morfogênese (TAVANO et al., 2009; ARNALDOS et al., 2001). Vários trabalhos na literatura mostraram a produção de metabólitos secundários, tais como flavonoides, em plantas cultivadas in vitro (PASQUAL et al., 2003; DIAS et al., 1998) e indicaram que partes de plantas cultivadas em meio de cultura podem apresentar teores maiores que os encontrados em plantas cultivadas no campo, podendo ser utilizada como modelo para estudos fitoquímicos.