Biossíntese de terpenos - APRESENTAÇÃO
23
BIOSSÍNTESE DE TERPENOS ALUNOS: IRAN FERREIRA MANOEL MADEIRO UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAIBA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
-
Upload
iran-ferreira-da-silva -
Category
Documents
-
view
985 -
download
29
Transcript of Biossíntese de terpenos - APRESENTAÇÃO
BIOSSÍNTESE DE TERPENOS
ALUNOS: IRAN FERREIRA
MANOEL MADEIRO
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAIBACENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
SEQUÊNCIA DA APRESENTAÇÃO:
O QUE SÃO TERPENOS
Isopreno, a unidade imaginária
NaBH4 E UM DE SEUS EQUIVALENTES BIOLÓGICOS
ESTRUTURA DA COENZIMA A - CoASH
OS VERDADEIROS PRECURSORES DOS TERPENOS
BIOSSÌNTESE DE TERPENOS
MARCAÇÃO COM 14C
APLICAÇÕES DOS TERPENOS - LIMONENO
CONCLUSÃO
BIOSSÍNTESE DE TERPENOS
O QUE SÃO TERPENOS
TERPENOS SÃO CONSTITUINTES VOLÁTEIS DAS RESINAS DE PLANTAS E OLÉOS ESSENCIAIS
SÃO COMPOSTOS ALIFÁTICOS QUE APRESENTAM LIGAÇÕES DUPLAS E ANÉIS, ALGUNS GRUPOS FUNCIONAIS E MUITOS GRUPOS METILA
POSSUEM CADEIA CARBÔNICA COM UMA QUANTIDADE DE ÁTOMOS MÚLTIPLA DE 5
QUAL COMPOSTO PRECURSOR POSSUI ESQUELETO CARBÔNICO COM 5 ÁTOMOS?
FitolCânfora Humuleno
O QUE SÃO TERPENOS - Isopreno, a unidade imaginária
O MELHOR CANDIDATO ERA O ISOPRENO (2-metilbuta-1,3-dieno)
Isopreno
TODOS OS TERPENOS SERIAM FORMADOS PELA LIGAÇÃO ENTRE A CABEÇA DE UMA UNIDADE DE ISOPRENO COM A CAUDA DE OUTRA UNIDADE.
CAUDACABEÇA
CABEÇA
CAUDA
TERPENOS - CLASSIFICAÇÃO
TERPENOS SÃO CLASSIFICADOS DE ACORDO COM A QUANTIDADE DE UNIDADES DE ISOPRENO NO ESQUELETO CARBÔNICO.
NÚMERO DE ÁTOMOS DE CARBONO
CLASSIFICAÇÃO
10 MONOTERPENOS
15 SESQUITERPENOS
20 DITERPENOS
30 TRITERPENOS
SESQUI (LATIN) = UM E MEIO
OS VERDADEIROS PRECURSORES DOS TERPENOS
PORÉM O ISOPRENO NÃO PODE SER ISOLADO E DESCOBRIU-SE QUE A BIOSSÍNTESE TEM O ACETATO COMO INICIADOR ORIGINAL NA SÍNTESE DE TODOS OS TERPENOS.
O INTERMEDIÁRIO CHAVE NA BIOSSÍNTESE DOS TERPENOS É O ÁCIDO MEVALÔNICO.
A PARTIR DA FOSFORILAÇÃO DO ÁCIDO MEVALÔNICO, OBTEM-SE OS DOIS PRECURSORES PARA A FORMAÇÃO DOS TERPENOS, O PIROFOSFATO DE ISOPENTENILA E O PIROFOSFATO DE DIMETILALIA.
Pirofosfato de dimetilalila Pirofosfato de isopentenila
OS VERDADEIROS PRECURSORES DOS TERPENOS
A NATUREZA PARTE DE UMA MOLÉCULA SIMPLES E FORMA UMA VARIEDADE ESPETACULAR DE ESTRUTURAS
NaBH4 E UM DE SEUS EQUIVALENTES BIOLÓGICOS
O
O
NO
P
O
P
O
N
N
N
N
NH2
NH2
O
O
O
HO
HO
HO OH
OHO
PO
O
O
O
O
NO
P
O
P
O
N
N
N
N
NH2
NH2
O
O
O
HO
HO
HO OH
OHO
PO
O
O
H H
HX
NADP+ - agente redutor natural NADPH - agente oxidante natural
O equivalente químico da NADPH é o nucleotídeo NaBH4
NADPH – nicotinamida adenina dinucleotídeo PH
ESTRUTURA DA COENZIMA A - CoASH
OOP
OH
O
OPO
OHOOHNH
O
HN
O
HS N
N
N
N
H2N
OHOP
OH
O
O
ADENINA
RIBOSE
FOSFATOÁCIDO PANTOTÊNICO
AMINO TIOL
SCoA
O
ESTER ACETIL SCoA
OEt
O
ESTER ORDINÁRIO
PARTE DA ESTRUTURA QUE SE LIGA AO ACETIL
BIOSSÍNTESE DE TERPENOS - MECANISMO
SCoAO
O O
SCoA
O
+ CO2
SCoA
O
SCoA
SCoA
O O
SCoA
O O
H3O++
HSCoA
Malonil CoA
Acetoacetil CoA
+
Condensação deClaisen
NA PRIMEIRA ETAPA DA BIOSSÍNTESE OCORRE UMA CONDENSAÇÃO DE CLAISEN ENTRE UM ACETIL CoA E UM MALONIL CoA FORMANDO O ACETOACETIL CoA
CoAS
O
+
O
SCoA
O
AldolCoAS SCoA
O OOH
CoAS SCoA
O OOH
H2O
Hidrólise enantioseletiva
HO SCoA
O OOH
3(S)-3-hidroxi-3-metilglutaril CoAou
HMG-CoA
BIOSSÍNTESE DE TERPENOS - MECANISMO
A SEGUNDA PARTE ENVOLVE UMA ADIÇÃO ALDÓLICA
O TIOL ÉSTER É ENTÃO HIDROLIZADO DE FORMA ENANTIOSELETIVA RESULTANDO NO HMG-CoA
HO SCoA
O OOH NADPH
HMG-CoA redutaseHO H
O OOH
NADPH HMG-CoA redutase
HO OH
OOH
Ácido MevalônicoO
OH
O
Mevalonolactona
BIOSSÍNTESE DE TERPENOS - MECANISMO
O PRODUTO DE HIDROLISE É REDUZIDO COM DOIS EQUIVALENTES NADPH, OBTEM-SE ASSIM O ÁCIDO MEVALÔNICO.
HO O
OOH
+O
PO
PO
PO
O O O
O O O
N
NN
N
NH2
H
Adenosina trifosfato - ATP
OH OH
HO
O OH
OP
O
O
OH
OP
OP
O
O O
O O
N
NN
N
NH2
OH OH
+
BIOSSÍNTESE DE TERPENOS - MECANISMO
O ÁCIDO MEVALÔNICO SOFRE DUAS FOSFORILAÇÕES SUCESSIVAS COM ATP. O PRODUTO DA FOSFORILAÇÃO SOFRE DESCARBOXILAÇÃO E PERDA DE OH.
OPP
Pirofosfato de isopentenila
OP
OP
HO
O O
O O
N
NN
N
NH2
OH OH
HO
O OH
OP
O
O
O+
ATP
HO
O OH
OP
O
O
O
PO
O
O
Descarboxilação
perda de OH
BIOSSÍNTESE DE TERPENOS - MECANISMO
O PRODUTO DA ELIMINAÇÃO É O PIROFOSFATO DE ISOPENTENILA
OPP
H
H H
OPP
Pirofosfato de dimetilalila
OPP
H H
BIOSSÍNTESE DE TERPENOS - MECANISMO
A ISOMERIZAÇÃO DO PIROFOSFATO DE ISOPENTENILA LEVA A FORMAÇÃO DO PIROFOSFATO DE DIMETILALILA
PARTINDO DOS DOIS PRECURSORES NATURAIS, A SÍNTESE DE UM MONOTERPENO OCORRE DA SEGUINTE MANEIRA:
OPP
OPP
H
+OPP
H
+O
P PO
O O
O O
OP
OP
O
O O
O O
Pirofosfato de geranila (um monoterpeno)
BIOSSÍNTESE DE TERPENOS - MECANISMO
O PIROFOSFATO DE GERANILA NÃO PODE SER CICLIZADO SIMPLESMENTE.
A BIOSSINTESE DO LIMONENO A PARTIR DO PIROFOSFATO DE GERANILA ENVOLVE UM REARRANJO ALILICO E O DESLOCAMENTO DO GRUPO PIROFOSFATO ATÉ O CENTRO TERCIÁRIO.
A REAÇÃO É DESFARORÁVEL TERMODINAMICAMENTE, PROVAVELMENTE OCORRE COM FORMAÇÃO DE CÁTION ALILICO E É CATALISADA POR Mg (II).
O
P
O
P
O
O O
O O
-OPP OPP
Rotação em torno da ligação
OPP
Ciclizaçãopossibilitada
H
BIOSSÍNTESE DE TERPENOS – LIMONENO
MARCAÇÃO COM 14C
EM ESTUDOS CINÉTICOS A MARCAÇÃO COM ISOTOPOS É MUITO USADA NA DETERMINAÇÃO DE INTERMEDIÁRIOS DE REAÇÃO;
DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO, QUANDO A ETAPA DETERMINANTE REQUER A QUEBRA DE UM LIGAÇÃO QUE ENVOLVE O ISOTOPO;
EM BIOQUIMICA ISOTOPOS DE 32P SÃO USADOS NO SEQUENCIAMENTO DO DNA;
O CURSO DA BIOSSINTESE DOS TERPENOS PODE SER ACOMPANHADA MARCANDO-SE O CARBONO CARBONILICO COM 14C;
A PRESENÇA DO 14C EM DETERMINADAS POSIÇÕES CONFIRMA O INICIADOR ACETATO;
O MECANISMO É O MESMO MOSTRADO ANTERIORMENTE
MARCAÇÃO COM 14C - MECANISMO
O
O
+ ATPOAMP
O
CoASH
14 14 SCoA
O
14
+ AMP
SCoA
O
14 SCoA
O
14O
O
+
SCoA
O O
14 14
1 - MALONIL CoA2-H2O3-NADPH4-ATP5-ATP
OPP
OH
O
O
DESCARBOXILAÇÃO
- H2O
1414
14OPP
14
14
OPP
14
14 OPP1414
14
14
APLICAÇÕES
SOLVENTES;
AROMAS E FRAGRÂNCIAS;
INDÚSTRIA FARMACÊUTICA E FARMACOQUÍMICA;
INDÚSTRIA DE FUNGICIDAS
LIMONENO
1-metil-4-isopropenilciclohex-1-eno
SOLVENTE BIODEGRADÁVEL, COMPONENTE AROMÁTICO, NA SÍNTESE DE NOVOS COMPOSTOS ETC.
PRECURSOR PARA A CARVONA;
ELE TEM SE MOSTRADO ATIVO CONTRA VÁRIOS TIPOS DE CÂNCER;
CONCLUSÕES
A MARCAÇÃO COM 14C COMPROVA QUE O PROCESSO DE BIOSSINTESE DE TERPENOS TEM O ACETATO COMO INICIADOR;
A BIOSSINTESE DE TERPENOS CICLICOS TAIS COMO O LIMONENO ENVOLVE PROCESSOS MAIS COMPLEXOS QUE A SIMPLES CICLIZAÇÃO DO PIROFOSFATO DE GERANILA;
OS TERPENOS SÃO USADOS EM MUITOS PROCESSOS DE GRANDE IMPORTÂNCIA;
BIBLIOGRAFIA
SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B.; Organic Chemistry. 10 ed. John Wiley and sons. 2011.
CLAYDEN; Organic Chemistry.
LIDLER, K. J.; Chemical Kinetics. Harper et Row, New York (1987).
