As plantas estão constantemente sujeitas a estresses que podem ser:
- Estresses bióticos: causados por pragas, doenças e plantas daninhas, e
- Estresses abióticos: como secas e temperaturas extremas, salinidade, inundação, metais pesados, radiação UV e poluentes.
Para enfrentar esses desafios, elas desenvolveram mecanismos de defesa, entre os quais se destacam os metabólitos secundários. Esses compostos não são essenciais para o crescimento da planta, mas desempenham funções cruciais para a proteção contra os danos causados por estresses ambientais.
Por exemplo, as plantas emitem terpenos voláteis para repelir herbívoros e atrair insetos predadores, enquanto os alcaloides exercem efeitos tóxicos que aumentam a mortalidade dos insetos ou inibem o crescimento microbiano.
Além disso, produzem metabólitos secundários tóxicos que aumentam a mortalidade dos herbívoros e servem como defesas antibióticas contra microrganismos em seu sistema imunológico inato. Esses compostos não apenas protegem contra ameaças imediatas, mas também moldam interações ecológicas, como a recruta de vespas parasitas para controlar as populações de pragas.
A produção de metabólitos secundários é ativada em resposta ao estresse, ajudando a planta a se proteger contra a desidratação, ataques de patógenos e outros fatores adversos. A compreensão desses processos é crucial para o desenvolvimento de culturas mais resilientes e para a aplicação desses conhecimentos na agricultura sustentável. Acompanhe tudo sobre o assunto neste artigo.
Boa leitura!
O que são metabólitos secundários e como são produzidos?
Os metabolitos das plantas são amplamente classificados em duas categorias:
- Metabolitos primários: como proteínas, carboidratos, lipídios, aminoácidos e ácidos nucleicos, essenciais para o crescimento e reprodução das plantas.
- Metabólitos secundários: compostos que incluem alcaloides, flavonoides, ácidos fenólicos, pigmentos, entre outros, presentes em todas as células vegetais, com papel principalmente ecológico e de defesa.
Mais de 200.000 metabólitos secundários foram identificados nas plantas nas últimas décadas, refletindo sua vasta diversidade química e importância para a adaptação vegetal.
Os metabólitos secundários (MS) são compostos naturais produzidos pelas plantas que desempenham um papel essencial na defesa contra estresses ambientais. Ao contrário dos metabólitos primários — como açúcares e aminoácidos, envolvidos no crescimento — os MS atuam como mecanismos de proteção, ajudando a planta a lidar com pragas, doenças e condições adversas como seca, salinidade e excesso de metais pesados.
Os metabólitos secundários de plantas podem ser classificados em quatro grupos principais, que são subdivididos com base em características estruturais e padrões de substituintes (Figura 1) em:
- Compostos fenólicos: como ácidos fenólicos, flavonoides, taninos, ligninas e lignanas. Atuam como antioxidantes e reforçam a estrutura da planta.
- Terpenos: que incluem carotenoides e compostos voláteis — são importantes na comunicação entre plantas e outros organismos, além de ajudarem na regulação hormonal.
- Compostos nitrogenados: como alcaloides, glicosídeos cianogênicos e aminoácidos não proteícos, que funcionam como substâncias tóxicas para repelir herbívoros e microrganismos.
- Compostos com enxofre: como glucosinolatos, fitoalexinas, defensinas e glutationa, ajudam a combater o estresse oxidativo e fortalecem a resistência contra patógenos.
Além de protegerem as plantas, os metabólitos secundários também têm valor na agricultura sustentável. Eles podem ser explorados no desenvolvimento de cultivares mais resistentes e no uso de estratégias naturais de controle de pragas e doenças, reduzindo a dependência de produtos químicos.
Fonte: Jahan et al. (2025).
Vias de biossíntese dos metabólitos secundários
As vias de biossíntese dos metabólitos secundários são ativadas em plantas sob condições de estresse e estão intimamente integradas ao metabolismo primário, formando uma rede dinâmica de transformações químicas que favorecem a adaptação a estresses bióticos.
Essas vias são reguladas por fatores de transcrição (TFs), responsáveis pela ativação de genes, além do transporte e armazenamento dos metabólitos em diferentes tecidos e compartimentos celulares.
A Figura 2 apresenta um panorama das principais rotas metabólicas envolvidas na biossíntese de metabólitos secundários em plantas. Ela destaca as conexões entre o metabolismo primário (como o ciclo do ácido cítrico e a glicólise) e as rotas especializadas, como as vias do mevalonato (MVA), do metileritritol fosfato (MEP), do ácido chiquímico (shikimate) e do ácido malônico.
Fonte: Jahan et al. (2025).
As vias MEP (metileritritol fosfato) e MVA (mevalonato) produzem precursores para a síntese de terpenoides. A via do ácido chiquímico é responsável pela formação de compostos fenólicos e alcaloides aromáticos, a partir de aminoácidos como fenilalanina, tirosina e triptofano. A via do ácido malônico contribui principalmente para a produção de poliquetídeos. As interconexões com o metabolismo primário incluem a glicólise, o ciclo do ácido cítrico (TCA) e a via das pentoses fosfato.
Cada classe principal de metabólitos secundários segue uma rota biossintética distinta:
- Compostos fenólicos: derivam, em sua maioria, da via do chiquimato, que utiliza eritrose-4-fosfato e fosfoenolpiruvato como precursores para formar o ácido chiquímico. Este caminho leva à produção de aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina e triptofano), que são precursores de ligninas, flavonoides e alcaloides. A via do ácido malônico também contribui para a síntese de fenólicos, especialmente em situações de estresse, com enzimas-chave como fenilalanina amônia-liase (PAL) e chalcona sintase (CHS) desempenhando papéis essenciais.
- Terpenos: são sintetizados a partir de unidades de isopentenil difosfato (IPP) e dimetilalil difosfato (DMAPP), via duas rotas distintas — a via do mevalonato (MVA), no citosol, a partir do acetil-CoA, e a via do metileritritol-4-fosfato (MEP), nos plastídeos, a partir do piruvato. Esses compostos têm funções críticas na defesa da planta, na síntese de fitocompostos e na interação com o ambiente.
- Compostos nitrogenados: incluem alcaloides e glucosinolatos, derivados de aminoácidos como lisina, tirosina e triptofano. A biossíntese dessas moléculas é rigidamente regulada em níveis transcricional, pós-transcricional e pós-traducional, garantindo sua produção em tecidos específicos e em resposta a estímulos ambientais.
O avanço de tecnologias genômicas e multi-ômicas, como transcriptômica e metabolômica, tem permitido a identificação de genes e enzimas envolvidos nessas vias, além de revelar como essas rotas são coordenadas frente a estresses. Estratégias de biologia sintética e edição genética (como CRISPR/Cas9) têm sido utilizadas para otimizar essas vias, visando aumentar a produção de metabólitos de interesse e melhorar a resistência das plantas.
Papel dos metabólitos secundários na defesa contra estresses
Os estressores bióticos, como insetos, fungos, bactérias e vírus, atuam como elicitores naturais que desencadeiam respostas defensivas nas plantas. Um dos principais mecanismos ativados é a síntese de metabólitos secundários (MS), que funcionam como agentes antimicrobianos, repelentes ou atrativos de inimigos naturais das pragas, além de fortalecerem barreiras físicas como a parede celular.
Esses compostos podem atuar de forma direta, por meio da toxicidade contra patógenos e herbívoros, ou indireta, como nos casos em que voláteis atraem predadores e parasitoides dos insetos (Figura 3). Por exemplo, a emissão de terpenos voláteis por folhas danificadas pode atrair vespas parasitas, contribuindo para o controle biológico de pragas.
Fonte: Jahan et al. (2025).
Além disso, os metabólitos secundários participam de mecanismos de reforço estrutural das células, como a deposição de lignina e suberina, que dificultam a penetração de patógenos. Também regulam respostas de defesa mediadas por genes, como a produção de calose nas áreas lesionadas, a ativação de proteínas relacionadas à resistência e a indução de fechamento estomático para impedir a entrada de patógenos.
A produção e o acúmulo de MS são altamente dependentes do tipo e intensidade do estresse, variando entre tecidos, fases de desenvolvimento e espécies vegetais. Essa plasticidade é fundamental para a adaptação das plantas a ambientes hostis e tem implicações diretas para o desenvolvimento de cultivares mais tolerantes.
Funções dos principais metabólitos secundários
Vejamos a seguir a função dos principais metabólitos secundários das plantas:
Terpenos: o que são e como atuam na planta
Os terpenos formam a classe mais diversa de metabólitos secundários, com mais de 50.000 compostos identificados. Derivados a partir de unidades de C5, como o difosfato de dimetilalil (DMAPP) ou o difosfato de isopentenila (IPP), são categorizados com base no número de unidades que contêm. As categorias incluem hemiterpenos (C5), monoterpenos (C10), sesquiterpenos (C15), diterpenos (C20), triterpenos (C30) e politerpenos (C40).
Esses compostos exercem múltiplas funções defensivas e ecológicas. Voláteis como o β-cariofileno, por exemplo, podem repelir insetos herbívoros e ao mesmo tempo atrair seus inimigos naturais. Já diterpenos como as fitoalexinas são produzidos sob ataque patogênico e apresentam potente atividade antimicrobiana.
Além disso, os terpenos regulam processos fisiológicos importantes, como o crescimento (via fitormônios como giberelinas e brassinosteroides) e a proteção contra estresses abióticos, atuando como antioxidantes e estabilizadores de membranas celulares frente a altas temperaturas, salinidade e radiação UV.
Compostos fenólicos
Os fenólicos abrangem compostos com estruturas baseadas em anéis aromáticos com grupos hidroxila, como os ácidos fenólicos, lignina, lignanas, taninos e cumarinas. São produzidos principalmente pela via do ácido chiquímico e estão entre os metabólitos mais abundantes nas plantas.
Sua principal função é atuar como antioxidantes, protegendo as células vegetais do estresse oxidativo. Além disso, fortalecem as paredes celulares e inibem diretamente o crescimento de microrganismos patogênicos. Também estão envolvidos na sinalização de defesa e podem servir como barreiras químicas e físicas contra invasores.
Flavonoides
Com mais de 9.000 compostos identificados, os flavonoides representam o grupo mais diverso dos fenólicos. São pigmentos responsáveis por coloração de flores e frutos, além de atuarem na proteção contra radiação UV, regulação hormonal e comunicação planta-microrganismo.
Na defesa, os flavonoides funcionam como antioxidantes, quelantes de metais pesados e antimicrobianos. Compostos como a rutina e os flavonoides metoxilados já mostraram atividade contra fungos como Botrytis cinerea e Fusarium spp.
Taninos
Os taninos são compostos fenólicos de alto peso molecular, divididos em taninos condensados e hidrolisáveis. Sua principal função é inibir a digestão de herbívoros, complexando-se com proteínas e dificultando a ação de enzimas digestivas.
Além disso, os taninos apresentam atividade antimicrobiana e antioxidante, sendo mais comuns em folhas de espécies lenhosas. Estão entre os compostos que surgiram tardiamente na evolução das plantas, reforçando a proteção contra predadores.
Lignanas e Ligninas
As lignanas são dímeros fenólicos com potente ação antioxidante, antimicrobiana e alelopática. Já a lignina é um polímero estrutural essencial à formação da parede celular secundária, conferindo rigidez, resistência mecânica e proteção contra estresses bióticos e abióticos.
Além de sua função estrutural, a lignina atua como barreira física à penetração de patógenos e é sintetizada em resposta ao estresse, especialmente em tecidos feridos ou infectados.
Conexão entre metabólitos secundários e o microbioma
Os metabólitos secundários exercem influência direta e indireta sobre a composição e o funcionamento do microbioma associado às plantas — seja na rizosfera, no filoplano ou em tecidos internos. Esses compostos podem atuar como sinais químicos que modulam as interações entre a planta e microrganismos benéficos, ou como barreiras contra organismos patogênicos.
Por exemplo, compostos fenólicos, terpenos e alcaloides secretados pelas raízes são capazes de moldar o microbioma do solo, favorecendo a colonização por bactérias e fungos promotores de crescimento e indutores de resistência sistêmica. Ao mesmo tempo, esses mesmos compostos podem suprimir microrganismos potencialmente patogênicos, exercendo um efeito seletivo que contribui para a saúde da planta.
A interação entre metabólitos e microbioma é dinâmica: em situações de estresse, especialmente por patógenos, as plantas intensificam a produção de certos metabólitos secundários, o que pode alterar profundamente a composição microbiana ao redor da raiz e dentro dos tecidos vegetais. Essa mudança pode favorecer organismos que atuam como biocontrole natural ou como “aliados metabólicos” — microrganismos capazes de metabolizar ou até sintetizar compostos com atividade defensiva.
Além disso, há evidências de que o microbioma também afeta a produção dos próprios metabólitos secundários da planta. Microrganismos simbióticos podem induzir vias biossintéticas específicas, como as que produzem flavonoides e fitoalexinas, contribuindo para uma defesa mais eficaz e adaptativa.
Esse diálogo químico entre planta e microbiota representa uma fronteira promissora para o desenvolvimento de estratégias sustentáveis de manejo agrícola. O uso de bioestimulantes microbianos que promovem a síntese de metabólitos secundários ou a seleção de cultivares com microbiomas favoráveis à produção desses compostos pode ser uma alternativa eficiente ao uso excessivo de defensivos químicos.
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Referências
JAHAN, T.; HUDA, M.N.; ZHANG, K.; HE, Y.; LAI, D.; DHAMI, N.; QUINET, M.; ALI, M.A.; KREFT, I.; WOO, S.-H.; GEORGIEV, M.I.; FERNIE, A.R.; ZHOU, M. Plant secondary metabolites against biotic stresses for sustainable crop protection. Biotechnology Advances. V. 79, 108520, 2025. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2025.108520
KHAN, A.; KANWAL, F.; ULLAH, S.; FAHAD, M.; TARIQ, L.; ALTAF, M.T.; RIAZ, A.; ZHANG, G. Plant Secondary Metabolites—Central Regulators Against Abiotic and Biotic Stresses. Metabolites. v. 15, article 276. 2025. DOI: https://doi.org/10.3390/ metabo15040276 https://doi.org/10.3390/ metabo15040276.
Sobre a autora:
Beatriz Nastaro Boschiero
Especialista em Conteúdo na Agroadvance
- Pós-doutora pelo CTBE/CNPEM e CENA/USP
- Mestra e Doutora em Solos e Nutrição de Plantas (ESALQ/USP)
- Engenheira Agrônoma (UNESP/Botucatu)
Como citar este artigo
BOSCHIERO, B.N. Metabólitos secundários: o que são, tipos e como eles ajudam as plantas a enfrentarem estresses. Blog Agroadvance. 2025. Disponível em: https://agroadvance.com.br/blog-metabolitos-secundarios-das-plantas/. Data de acesso: 13 abr. 2026.
