Alcalóides: Estrutura, Biossíntese, Classificação e Usos - Ciência - 2023

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o alcalóides São moléculas que contêm átomos de nitrogênio e carbono em sua estrutura molecular, que geralmente formam anéis complexos. O termo alcalóide, que foi proposto pela primeira vez pelo farmacêutico W. Meissner em 1819, significa "semelhante ao alcalóide".

A palavra álcali se refere à capacidade de uma molécula de absorver íons de hidrogênio (prótons) de um ácido. Os alcalóides são encontrados como moléculas individuais, portanto, são pequenos e podem absorver íons de hidrogênio, transformando-os em uma base.

Algumas bases comuns incluem leite, carbonato de cálcio em antiácidos ou amônia em produtos de limpeza. Alcalóides são produzidos por alguns seres vivos, principalmente plantas. No entanto, o papel dessas moléculas nas plantas não está claro.

Independentemente de seu papel nas plantas, muitos alcalóides têm uso na medicina para humanos. Analgésicos derivados da papoula, como a morfina, existem desde 1805. Outro exemplo é o antimalárico quinino, usado por tribos na Amazônia há mais de 400 anos.

Estrutura

As estruturas químicas dos alcalóides são extremamente variáveis. Geralmente, um alcalóide contém pelo menos um átomo de nitrogênio em uma estrutura semelhante a amina; ou seja, um derivado da amônia substituindo os átomos de hidrogênio por grupos de hidrogênio-carbono chamados hidrocarbonetos.

Este ou outro átomo de nitrogênio pode ser ativo como uma base em reações ácido-base. O nome alcalóide foi originalmente aplicado a essas substâncias porque, como os álcalis inorgânicos, elas reagem com ácidos para formar sais.

A maioria dos alcalóides tem um ou mais de seus átomos de nitrogênio como parte de um anel de átomos, geralmente chamado de sistema de anéis. Os nomes de alcalóides geralmente terminam com o sufixo "-ina", uma referência à sua classificação química como aminas.

Biossíntese

A biossíntese de alcalóides em plantas envolve muitas etapas metabólicas, catalisadas por enzimas pertencentes a uma ampla gama de famílias de proteínas; por esse motivo, as vias de biossíntese de alcalóides são consideravelmente complexas.

No entanto, é possível comentar algumas generalidades. Existem alguns ramos principais na síntese de alcalóides, incluindo:

Biossíntese de alcalóides tropanos e nicotínicos

Nesse grupo de alcalóides, a biossíntese é realizada a partir dos compostos L-Arginina e Ornitina. Estes passam por um processo de descarboxilação mediado por suas respectivas enzimas: arginina descarboxilase e ornitina descarboxilase.

O produto dessas reações são moléculas de putrecina. Após outras etapas, incluindo a transferência de grupos metil, são produzidos os derivados nicotínicos (como a nicotina) e os derivados do tropano (como a atropina e a escopolamina).

Biossíntese de alcalóides de benzilisoquinolina

A síntese dos alcalóides benzil isoquinolina começa a partir das moléculas de L-tirosina, que são descarboxiladas pela enzima tirosina descarboxilase para dar origem às moléculas de tirosina.

A enzima norcoclaurina sintase usa a tiramina produzida na etapa anterior e a L-DOPA para formar moléculas de norcoclaurina; eles passam por outra série de reações complexas para dar origem aos alcalóides berberina, morfina e codeína.

Biossíntese de alcalóides indólicos terpênicos

Esse grupo de alcalóides é sintetizado a partir de duas rotas: uma que parte do L-triptofano e outra do geraniol. Os produtos dessas rotas são a triptamina e a secolaganina, essas moléculas são o substrato da enzima estrectosidina sintetase, que catalisa a síntese de estritosidina.

Os diferentes alcalóides indólicos terpênicos são produzidos a partir da estrectosidina, como ajmalicina, catarantina, serpentina e vinblastina; o último tem sido usado no tratamento da doença de Hodgkin.

Nos campos da bioquímica estrutural, biologia molecular e celular e aplicações biotecnológicas, a caracterização de novas enzimas biossintéticas de alcalóides tem sido o foco de pesquisa nos últimos anos.

Classificação

Devido à sua diversidade e complexidade estrutural, os alcalóides podem ser classificados de diferentes maneiras:

De acordo com sua origem biossintética

De acordo com sua origem biossintética, os alcalóides são classificados em três grandes grupos:

Alcalóides verdadeiros

São aqueles derivados de aminoácidos e que possuem o átomo de nitrogênio como parte do anel heterocíclico. Por exemplo: higrina, cocaína e fisostigmina.

Protoalcalóides

Eles também são derivados de aminoácidos, mas o nitrogênio não faz parte do anel heterocíclico. Por exemplo: efedrina e colchicina.

Pseudoalcalóides

Eles são os alcalóides que não derivam de aminoácidos e o nitrogênio faz parte da estrutura heterocíclica. Por exemplo: aconitina (alcalóide terpénico) e solanidina (alcalóide esteróide).

De acordo com seu precursor biogenético

Nesta classificação, os alcalóides são agrupados dependendo da molécula a partir da qual sua síntese começa. Assim, existem os alcalóides derivados de:

- L-fenilalanina.

- L-tirosina.

- L-triptofano.

- L-Ornitina.

- L-lisina.

- L-histidina.

- Ácido nicotinico.

- Ácido antranílico.

- Bases roxas.

- Metabolismo terpênico.

De acordo com sua estrutura química ou núcleo básico

- pirrolidina.

- Piridina-pirrolidina.

- Isoquinolina.

- Imidazol.

- Piperidina.

- Piridina-Piperidina.

- Quinolina.

- Purina.

- Tropane.

- Indole.

Formulários

Os alcalóides têm múltiplos usos e aplicações, tanto na natureza quanto na sociedade. Na medicina, o uso de alcalóides é baseado nos efeitos fisiológicos que eles causam no organismo, que é uma medida da toxicidade do composto.

Por serem moléculas orgânicas produzidas por seres vivos, os alcalóides têm a capacidade estrutural de interagir com sistemas biológicos e afetar diretamente a fisiologia de um organismo. Esta propriedade pode parecer perigosa, mas o uso de alcalóides de forma controlada é muito útil.

Apesar de sua toxicidade, alguns alcalóides são úteis quando usados nas doses corretas. O excesso de dose pode causar danos e ser considerada tóxica para o organismo.

Os alcalóides são obtidos principalmente de arbustos e ervas. Eles podem ser encontrados em diferentes partes da planta, como folhas, caule, raízes, etc.

Alcalóides podem ser usados como medicamentos

Alguns alcalóides têm atividade farmacológica significativa. Esses efeitos fisiológicos os tornam valiosos como medicamentos para curar alguns distúrbios graves.

Por exemplo: vincristina de Vinca Roseus é usado como uma droga anticâncer, e a efedrina de Ephedra distachya É usado para regular a pressão arterial.

Outros exemplos incluem a curarina, que é encontrada no curare e é um poderoso relaxante muscular; atropina, que é usada para dilatar as pupilas; codeína, que é usada como supressor de tosse; e alcalóides da cravagem, que são usados para aliviar enxaquecas, entre muitos outros.

Alcalóides podem ser usados como narcóticos

Muitas substâncias psicotrópicas, que atuam no sistema nervoso central, são alcalóides. Por exemplo, morfina de ópio (Papaver somniferum) é considerado um medicamento e um analgésico. Dietilamida de ácido lisérgico, mais conhecida como LSD, é um alcalóide e uma droga psicodélica.

Esses narcóticos têm sido usados desde a antiguidade como instrumentos de excitação mental e euforia, embora sejam considerados nocivos pela medicina moderna.

Alcalóides podem ser usados como pesticidas e repelentes

A maioria dos pesticidas e repelentes naturais são derivados de plantas, onde exercem sua função como parte do próprio sistema de defesa da planta contra os insetos, fungos ou bactérias que as afetam. Esses compostos são geralmente alcalóides.

Como mencionado acima, esses alcalóides são tóxicos por natureza, embora essa propriedade seja altamente dependente da concentração.

Por exemplo, a piretrina é usada como repelente de insetos, em uma concentração que é mortal para os mosquitos, mas não para os humanos.

Alcalóides podem ser usados em pesquisas científicas

Devido aos seus efeitos específicos no corpo, os alcalóides são amplamente utilizados em estudos científicos. Por exemplo, o alcalóide atropina pode causar a dilatação da pupila.

Assim, para avaliar se uma nova substância tem efeitos semelhantes ou opostos, ela é comparada ao efeito da atropina.

Alguns alcalóides são estudados com grande interesse devido às suas propriedades antitumorais, como a vinblastina e a vincristina.

Outros alcalóides importantes na pesquisa científica incluem quinina, codeína, nicotina, morfina, escopolamina e reserpina, entre outros.

Referências

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