TERPENOS: CARACTERÍSTICAS, ESTRUTURA, FUNÇÃO, CLASSIFICAÇÃO - BIOLOGIA - 2025

Os terpenos ou compostos isoprenóides formados são unidades orgânicas repetidas de moléculas de isopreno, que são apenas hidrocarbonetos estruturados com 5 átomos de carbono. Ou seja, são polímeros de isopreno de diferentes comprimentos.

Inicialmente, a palavra "terpeno" era usada especificamente para se referir a compostos orgânicos naturais derivados de uma única unidade de isopreno, mas hoje os termos "terpeno" e "isoprenóide" são usados ​​alternadamente com muita frequência para se referir a substâncias de um ou mais unidades de isopreno.

Estrutura de uma unidade de isopreno (Fonte: Edgar181, via Wikimedia Commons)

O termo "terpeno" se origina da palavra inglesa "terpentina", que deriva das palavras latinas usadas para descrever a terpentina, um composto derivado da resina de certas espécies de coníferas.

A aguarrás contém alguns compostos de hidrocarbonetos que foram inicialmente cunhados como "terpenos", portanto, tradicionalmente, todos os compostos naturais feitos de unidades de isopreno e derivados de plantas são denotados como terpenos.

Essas moléculas são sintetizadas a partir da acetil coenzima A como uma molécula precursora. Inicialmente, ocorre a condensação de duas dessas moléculas, formando acetoacetil-CoA, que então reage com outro acetil-CoA para formar β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA.

A redução enzimática do composto anterior na presença de água e dependente de NADPH produz ácido mevalônico, cuja fosforilação produz a forma difosfato de ácido mevalônico. O último composto é descarboxilado e desidratado para produzir isopentenil pirofosfato (IPP), uma unidade de isopreno ativada.

A isomerização do IPP, algumas modificações químicas sucessivas do mesmo e a condensação com outras unidades IPP produzem os diferentes terpenos que são conhecidos. As cadeias laterais das vitaminas A, E e K, do beta-caroteno e do esqualeno são exemplos de terpenos conhecidos.

Características dos terpenos

- Os terpenos são geralmente compostos aromáticos voláteis.

- São moléculas de hidrocarbonetos insaturados (têm ligações duplas entre alguns de seus átomos de carbono) que são encontradas em todos os organismos vivos, mas são particularmente abundantes nos óleos essenciais de muitos vegetais.

- Os terpenos que possuem átomos de oxigênio são conhecidos como "terpenóides". Esses compostos desempenham funções diferentes em organismos vivos e são surpreendentemente diversos.

- Não são apenas produzidos por espécies vegetais, mas também abundam em muitos animais, onde desempenham funções igualmente importantes.

Estrutura

Mais de 30.000 espécies de terpenos são conhecidas, ou pelo menos esse é o número aproximado daqueles que foram citados na literatura.

Sua estrutura básica segue um princípio geral que consiste em resíduos de 2-metilbutano, muitas vezes conhecidos como unidades de isopreno, que são moléculas de 5 átomos de carbono; é por isso que eles também são conhecidos como "isoprenóides".

Os terpenos geralmente ocorrem na natureza como hidrocarbonetos, álcoois e seus glicosídeos, éteres, aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos e ésteres.

Dependendo do número de resíduos de 2-metilbutano, os seguintes são distinguidos:

- Hemiterpenos (C5)

- Monoterpenos (C10)

- Sesquiterpenos (C15)

- Diterpenos (C20)

- Sesterpenos (C25)

- Triterpenos (C30)

- Tetraterpenos (C40)

- Politerpenos (C5) n, com mais de 8 unidades

A porção isopropila de cada unidade de isopreno é conhecida como "cabeça" e a porção etila é conhecida como "cauda". Nos mono-, sesqui-, di- e sesterpenos, as unidades de isopreno estão ligadas entre si em uma sequência cabeça-cauda, ​​mas os tri- e tetraterpenos têm uma conexão cauda-cauda no centro.

Também é importante notar que os terpenos têm logicamente um número de átomos de carbono que é sempre um múltiplo de 5, uma vez que seus "blocos" estruturais são feitos de isoprenos de 5 átomos de carbono.

Função

Como compostos ativos

- Os terpenos são as substâncias responsáveis ​​pelo cheiro, sabor e algumas das atividades farmacológicas específicas de certas coníferas e frutas cítricas, coentro e lavanda, eucalipto, capim-limão, lírios, pimenta e algumas flores, folhas e raízes de uma grande variedade de plantas.

- Essas substâncias são utilizadas pelas plantas para afugentar insetos ou predadores e também para atrair polinizadores e dispersores de suas sementes, pois muitas vezes são compostos voláteis que emitem aromas específicos (os menos voláteis tendem a fornecer sabores amargos ou tóxicos).

- Também são compostos úteis do ponto de vista de sinalização e regulação do crescimento vegetal.

Na indústria e na biomedicina

- Os terpenos são utilizados para a preparação e produção de perfumes, nos quais são utilizados compostos naturais como mentol, frutas cítricas e muitas especiarias.

- Também são úteis para a fabricação de sistemas de aromaterapia de origem natural, que tradicionalmente têm sido usados ​​para melhorar o humor das pessoas e, além disso, têm efeito repelente contra alguns insetos.

- Medicinalmente, os terpenos derivados do óleo de eucalipto, por exemplo, têm propriedades estimulantes da secreção de muco, por isso são comumente utilizados na formulação de substâncias expectorantes.

Estrutura das diferentes formas de metol (Fonte: H Padleckas, via Wikimedia Commons)

- Muitos terpenos também têm propriedades diuréticas e ajudam a aliviar os espasmos gastrointestinais.

- Também são incorporados em loções e cremes para reduzir a dor e a urticária, bem como para reduzir as infecções microbianas, principalmente microorganismos resistentes a antibióticos, como leveduras e fungos.

- Os terpenos consumidos em infusões de plantas medicinais podem ajudar a eliminar a flatulência e a indigestão. Além disso, essas substâncias também estão incluídas em muitos produtos pesticidas.

Classificação

Os terpenos são classificados de acordo com o número de unidades de isopreno que os compõem, conforme citado anteriormente: hemiterpenos (C5); monoterpenos (C10); sesquiterpenos (C15); diterpenos (C20); sesterpenos (C25); triterpenos (C30); tetraterpenos (C40); polyterpenths (C5) n, com mais de 8 unidades.

Hemiterpenos

São conhecidos cerca de 50 tipos de hemiterpenos, que são terpenos constituídos por uma única unidade de isopreno. O 3-metil-2-buten-1-ol (prenol) é bem conhecido e pode ser encontrado no óleo extraído das flores da árvore Cananga odorata e do lúpulo (Humulus lupulus).

Monoterpenos

Monoterpenos são terpenos constituídos por 2 unidades de isopreno. Existem as acíclicas e as cíclicas e, no total, existem cerca de 1.500 espécies químicas documentadas.

Estrutura química do limoneno, um monoterpeno (Fonte: Leyo, via Wikimedia Commons)

A maioria dos monoterpenos acíclicos são derivados de 2,6-dimetiloctano e têm suas unidades de isopreno anexadas "cabeça com cauda". Alguns desses compostos enriquecem os tecidos florais dos gerânios (Pelargonium sp.) E estão na cera que cobre a plumagem de alguns pássaros.

Monoterpenos monocíclicos são aqueles que possuem uma porção cíclica em sua estrutura e os mais comuns são aqueles que possuem anéis de ciclopropano, ciclobutano e cicloexano. Existem também os monoterpenos bicíclicos, que possuem dois anéis.

Sesquiterpenos

Os sesquiterpenos são terpenos compostos por 3 unidades de isopreno, portanto, têm 15 átomos de carbono.

Existem os Farnesianos (que são responsáveis ​​pelos sabores da cobertura de maçãs, peras e outras frutas), os Germacranianos e Elemans, os Humulanos, os Eudesmans e Furanoeudesmans, os Eremofilanes, Furanoeremophilanes, e Valerans, os Cardinans, os Drimans, os guainanos e cicloguainanos, entre muitos outros.

Diterpenos

Os diterpenos têm 4 unidades de isopreno (C20) e também são um grupo bastante variado de terpenos, que incluem fitanos, ciclofitanos, labdans, pimarans e isopimarans, beyerans, atisans, giberelans, cembrans, etc.

Sesterpenes

São compostos por 5 unidades de isopreno e podem ser cíclicos ou acíclicos. Esses compostos raramente ocorrem em plantas "superiores" e foram relatados em algumas esponjas marinhas e outros animais marinhos.

Triterpenos

Compostos por 6 unidades de isopreno (C30), os triterpenos são moléculas características de algumas plantas, pois fazem parte de brassinosteróides, fitoalexinas, algumas toxinas e certas ceras protetoras.

Muitos deles são compostos lineares, muitos dos quais são derivados do esqualeno, com duas unidades de farneseno ligadas cauda a cauda; Existem também triterpenos cíclicos.

Tetraterpenos

Os tetraterpenos são compostos de 7 unidades de isopreno, portanto, têm 35 átomos de carbono. Nesse grupo estão os carotenóides, os mais abundantes na natureza.

Os carotenóides são todas variantes estruturais ou derivados da degradação do β-caroteno que possuem entre 11 e 12 ligações duplas conjugadas. Os carotenóides são encontrados nas folhas, caules e raízes das plantas superiores, respondendo por até 0,1% do peso seco de uma planta inteira.

Estrutura do B-caroteno, um tetraterpeno (Fonte: NEUROtiker / Domínio público, via Wikimedia Commons)

Funcionam como "filtros de cor" para a fotossíntese nas folhas e são responsáveis ​​pelas colorações amareladas e avermelhadas das folhas de algumas árvores durante o outono, pois se degradam mais lentamente que a clorofila (verde).

Embora não tenham o mesmo número de funções que as antocianinas e flavonóides nas plantas, os carotenóides contribuem para a coloração das flores e frutos de muitos vegetais.

Politerpenos

Estes são os isoprenóides de mais de 8 unidades de isopreno. A "borracha natural", obtida a partir da coagulação do látex da Hevea brasiliensis, é constituída essencialmente por cis-poliisoprenóides.

Os dolicóis com 14-20 unidades de isopreno são encontrados como ésteres de ácido fosfórico nas membranas lipídicas das células nervosas e em algumas glândulas endócrinas. Eles atuam na transferência de oligossacarídeos para a síntese de glicolipídeos e glicoproteínas.

Exemplos de terpenos

- Triene

O óleo extraído das folhas de manjericão, louro e laranja amarga é rico em monoterpenóides acíclicos conhecidos como "trieno", entre os quais se destacam o β-mirceno e os isômeros conformacionais do β-ocimeno.

Estrutura química do mirceno, um monoterpeno (Fonte: Jan Herold, Leyo / Domínio público, via Wikimedia Commons

- Limonene

Limoneno, um monoterpeno presente na casca de frutas cítricas e nas folhas de suas árvores, bem como em plantas como hortelã, zimbro, maconha, alecrim e pinheiro, é explorado industrialmente em fármacos, cosmetologia, biotecnologia e na indústria alimentar.

Possui propriedades antidepressivas, ansiolíticas, antibacterianas e imunoestimulantes, o que o torna muito atraente sob vários pontos de vista.

- Carotenóides

Os carotenóides são terpenos que funcionam como pigmentos naturais em muitas espécies de plantas, fungos e bactérias. São essenciais para a síntese da vitamina A em animais e devem ser consumidos com alimentos, uma vez que o corpo humano e de outros mamíferos não é capaz de sintetizá-los.

Referências

1. Bouvier, F., Rahier, A., & Camara, B. (2005). Biogênese, regulação molecular e função dos isoprenóides vegetais. Progress in lipid research, 44 (6), 357-429.
2. Breitmaier, E. (2006). Terpenos: sabores, fragrâncias, fármacos, feromônios. John Wiley & Sons.
3. Holstein, SA e Hohl, RJ (2004). Isoprenóides: notável diversidade de forma e função. Lipids, 39 (4), 293-309.
4. Kandi, S., Godishala, V., Rao, P., & Ramana, KV (2015). Significado biomédico dos terpenos: uma visão. Biomedicina, 3 (1), 8-10.
5. Tetali, SD (2019). Terpenos e isoprenóides: uma grande variedade de compostos para uso global. Planta, 249 (1), 1-8.