Ácido giberélico: características, síntese, funções - Ciência - 2023

Contente

o ácido giberélico é um hormônio vegetal endógeno a todas as plantas vasculares (superiores). É responsável por regular o crescimento e o desenvolvimento de todos os órgãos dos vegetais.

Ácido giberélico, pertencente ao grupo dos hormônios vegetais conhecidos como "giberelinas". Foi o segundo composto químico classificado como hormônio vegetal (substância promotora de crescimento) e, juntas, as giberelinas são um dos fitohormônios mais estudados na área de fisiologia vegetal.

As giberelinas (ou ácidos giberélicos) foram isoladas pela primeira vez em 1926 pelo cientista japonês Eiichi Kurosawa do fungo Gibberella fujikuroi. G. fujikuroi É o patógeno responsável pela doença da "planta muda", que causa alongamento excessivo do caule nas plantas de arroz.

No entanto, não foi até o início dos anos 1950 que a estrutura química do ácido giberélico foi elucidada. Pouco tempo depois, muitos compostos de estrutura semelhante foram identificados, afirmando que eram produtos endógenos de organismos vegetais.

O ácido giberélico tem múltiplos efeitos sobre o metabolismo das plantas, sendo um exemplo o alongamento do caule, o desenvolvimento da floração e a ativação das respostas de assimilação de nutrientes nas sementes.

Atualmente, mais de 136 compostos "semelhantes à giberelina" foram classificados, tanto endógenos em plantas, derivados de microrganismos exógenos ou produzidos sinteticamente em laboratório.

Caracteristicas

Em quase todos os livros didáticos, o ácido giberélico ou giberelina é abreviado para as letras GA, A3 ou Gas e os termos "ácido giberélico" e "giberelina" são freqüentemente usados sem distinção.

O ácido giberélico, em sua forma GA1, possui a fórmula molecular C19H22O6 e é distribuído universalmente em todos os organismos do reino vegetal. Essa forma do hormônio atua em todas as plantas e participa da regulação do crescimento.

Quimicamente, os ácidos giberélicos têm um esqueleto composto de 19 a 20 átomos de carbono. São compostos constituídos por uma família de ácidos diterpênicos tetracíclicos e o anel que compõe a estrutura central deste composto é o ent-Giberelan.

O ácido giberélico é sintetizado em muitas partes diferentes da planta. Porém, foi detectado que no embrião das sementes e nos tecidos meristemáticos eles são produzidos em quantidade muito maior do que em outros órgãos.

Mais de 100 dos compostos classificados como giberelinas não têm efeitos como fitohormônios per se, mas são precursores biossintéticos dos compostos ativos. Outros, por outro lado, são metabólitos secundários que são inativados por alguma via metabólica celular.

Uma característica comum dos ácidos giberélicos hormonalmente ativos é a presença de um grupo hidroxila em seu átomo de carbono na posição 3β, além de um grupo carboxila no carbono 6 e uma γ-lactona entre os átomos de carbono 4 e 10.

Síntese

A rota de síntese do ácido giberélico compartilha muitas etapas com a síntese de outros compostos terpenóides em plantas, e até foram encontradas etapas que são compartilhadas com a rota de produção de terpenóides em animais.

As células vegetais têm duas vias metabólicas diferentes para iniciar a biossíntese de giberelina: a via do mevalonato (no citosol) e a via do fosfato de metileritritol (nos plastídios).

Nas primeiras etapas de ambas as rotas, é sintetizado o pirofosfato de geranilgeranila, que atua como um esqueleto precursor para a produção dos diterpenos de giberelina.

A rota que mais contribui para a formação das giberelinas ocorre nos plastídios, pela rota do fosfato de metileritritol. A contribuição da via citosólica do mevalonato não é tão significativa quanto a dos plastídios.

E quanto ao pirofosfato de geranilgeranil?

Na síntese do ácido giberélico, a partir do pirofosfato de geranilgeranil, participam três tipos diferentes de enzimas: terpeno-sintases (ciclases), monooxigenases do citocromo P450 e dioxigenases dependentes de 2-oxoglutarato.

As monooxigenases do citocromo P450 estão entre as mais importantes durante o processo de síntese.

Enzimas ent-copalil difosfato sintase e ent-kaureno sintase catalisa a transformação de fosfato de metileritritol em ent-kauren. Finalmente, a monooxigenase do citocromo P450 em plastídios oxida ent-kauren, transformando-o em giberelina.

A rota metabólica de síntese de giberelina em plantas superiores é altamente conservada, entretanto, o metabolismo subsequente desses compostos varia muito entre as diferentes espécies e até mesmo entre os tecidos da mesma planta.

Características

O ácido giberélico está envolvido em múltiplos processos fisiológicos nas plantas, principalmente nos aspectos relacionados ao crescimento.

Alguns experimentos de engenharia genética baseados no desenho de mutantes genéticos nos quais os genes codificadores do ácido giberélico são "deletados" permitiram determinar que a ausência desse fitohormônio resulta em plantas anãs, com metade do tamanho das plantas normais.

Da mesma forma, experimentos da mesma natureza mostram que mutantes para ácido giberélico apresentam atrasos no desenvolvimento vegetativo e reprodutivo (desenvolvimento da flor). Além disso, embora a razão não tenha sido determinada com certeza, uma quantidade menor de RNAs mensageiros totais foi observada nos tecidos de plantas mutantes.

As giberelinas também participam do controle fotoperiódico do alongamento das hastes, o que tem sido demonstrado com a aplicação exógena de giberelinas e a indução de fotoperíodos.

Como a giberelina está relacionada à ativação da mobilização e degradação das substâncias de reserva contidas nas sementes, uma das funções mais citadas na bibliografia é sua participação na promoção da germinação das sementes de várias espécies de plantas. .

O ácido giberélico também está envolvido em outras funções, como encurtamento do ciclo celular, extensibilidade, flexibilidade e inserção de microtúbulos na parede celular das células vegetais.

Aplicações na indústria

As giberelinas são amplamente exploradas na indústria, principalmente em termos agronômicos.

Sua aplicação exógena é uma prática comum para obter melhores rendimentos de diferentes safras de interesse comercial. É especialmente útil para plantas com grande quantidade de folhagem e é conhecido por contribuir para a melhoria da absorção e assimilação de nutrientes.

Referências

Taiz, L., Zeiger, E., Møller, I. M., & Murphy, A. (2015). Fisiologia e desenvolvimento vegetal.
Pessarakli, M. (2014). Manual de fisiologia de plantas e culturas. CRC Press.
Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2000). Fundamentos da fisiologia vegetal (No. 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
Buchanan, B. B., Gruissem, W., & Jones, R. L. (Eds.). (2015). Bioquímica e biologia molecular das plantas. John Wiley & Sons.
Lemon, J., Clarke, G., & Wallace, A. (2017). A aplicação de ácido giberélico é uma ferramenta útil para aumentar a produção de aveia? No "Doing More with Less", Anais da 18ª Conferência Agronômica Australiana 2017, Ballarat, Victoria, Austrália, 24-28 de setembro de 2017 (pp. 1-4). Australian Society of Agronomy Inc.
BRIAN, P. W. (1958). Ácido giberélico: um novo hormônio vegetal que controla o crescimento e a floração. Jornal da Royal Society of Arts, 106(5022), 425-441.