ROTAS METABÓLICAS E OS MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HERBICIDAS
Eng° Agr° Dr. Leandro Vargas
INTRODUÇÃO
O que são herbicidas
Uso e importância
Evolução dos herbicidas
Seletividade
Tolerância
Resistência (tipos e mecanismos)
Toxicidade para humanos e animais
Herbicidas podem causar a morte de
plantas interferindo em:
Processos fisiológicos:- Divisão celular- Desenvolvimento dos tecidos
- Formação de clorofila e cloroplastos
Processos bioquímicos:
- Fotossíntese
- Respiração e transporte de elétrons
- Metabolismo do ácido nuclêico e síntese de proteínas
- Síntese de lipídios
- Absorção de água e nutrientes
- Atividade enzimática
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HERBICIDAS
VACUOLO
Cp
1. Fotossistemas2. Biossíntese de clorofila3. Síntese de caroteno4. Peroxidação induzida pela luz
5. Metabolismo do NH46. Biossíntese de
aminoácidos
Biossíntese celulose
M
Herbicidas auxínicos
RNA
NUMt
Interferem com aformação de microtúbulos
Destruidoresde membrana
Pl
Formaçãode ác. graxos
Ex: Inibição Atividade Enzimática
Enzima = C
Herbicida
A
B
+
Inibição Atividade Enzimática(Representativo)
A
B
+ Enzima
A
B
= CEnzima
Herbicida
ACCas
e
(Inib. de
ACCase)
Lipídios
DNA/RNA e bases nitrogenadas
Bases nitrogenadas e aminoácidos
Síntese proteínas
Síntese proteínas
Inibição Atividade Enzimática(Representativo)
Inibição Atividade Enzimática(Representativo)
Treonina
-cetobutirato
-aceto- -hidroxi butirato
- -dihidroxi- -metilvalerato
ISOLEUCINA
Piruvato
-acetolactato
VALINA
LEUCINA
ALS
Piruvato
Mecanismo de ação dosinibidores da ALS
Treonina
-cetobutirato
-aceto- -hidroxi butirato
- -dihidroxi- -metilvalerato
ISOLEUCINA
Piruvato
-acetolactato
VALINA
LEUCINA
ALS
Piruvato
Mecanismo de ação dosinibidores da ALS
HERBICIDAS
INIBIDORES
ALS
EFEITOS NAS PLANTAS
Inibição síntese: valina, leucina e isoleucina
Inibição do metabolismo (Imediato)
Afeta o balanço hormonal
Síntese de RNA
Paralisa o crescimento
Clorose
Morte lenta
Ex. Ally, Chloimuron, Imazethapyr, Hussar, Spider....
Mecanismos de resistência
Mutação na enzima ALS (Aas 122, 197,205, 574 ou 653);
Metabolização (culturas e PD).
Mecanismo de ação dos inibidores da EPSPs
glicose
PEP
E4P
+ DAH7P Shiquimato+ PEP
EPSP
enzimaEPSPs
corismatofenilalaninatirosina
triptofano
(aminoácidosaromáticos)
EFEITOS NAS PLANTAS
Inibição síntese: fenilalanina, tirosina e triptofano
Inibição do metabolismo (imediato)
Afeta síntese de lignina
Paralisa o crescimento
Clorose
Morte lenta
Ex. glifosato
Mecanismos de resistência
Mutação na enzima EPSPs;
Absorção;
Translocação;
Metabolização;
Compartimentalização;
Culturas RR
Mecanismo de ação dos inibidores da ACCase
EFEITOS NAS PLANTAS
Inibição da síntese de lipídios
Paralisa o crescimento
Clorose (pontos de crescimento)
Morte lenta
Ex. graminicidas (Poast, Select, Verdict...)
Mecanismos de resistência
Mutação na enzima ACCase (isoleucina por
leucina posição 1781 da enzima);
Diferentes níveis de resistência aos APP x CHD;
Metabolização
- Cit P450 monoxigenase responsável em L. rigidum
resistência ALS, FSII e ACCase.
Com Herbicida
Cloroplasto
Glutamato CLOROFILA
PROTOX
Aminole- porfibili- protoporfiri- protoporfiri-vulinato nogen nogen IX na IX
Mg
fitol
1o. pirrol
A
CITOPLASMAprotoporfiri-na IX .
destruição de peroxidação O2
membranas de lipídios
B
Inibidores da PROTOX
EFEITOS NAS PLANTAS
Ocorrência de radicais livres
Rompimento de membranas
Pontos necrosados nos tecidos
Paralisa o crescimento
Necrose
Morte rápida
Ex. Cobra, Flex, Boral...
Mecanismos de resistência
Metabolização
- Cit P450 monoxigenase
- Conjugação com glutathiona
Testar com organofosforados (inibem metabolismo)
Outros – adaptação, menos protoporfirinogênio, absorção,
translocação......
carotenos
2(acetil-CoA)
acetoacetil-CoA
mevalonato (MVA)
isopentenil pirofosfato
dimetilalilpirofosfato(DMAPP)
fitoeno
PDS
fitoflueno
4-hidroxifenilpiruvato
homogentisate
quinonas
fotossíntese
diterpenos
fitol
clorofila
clomazone
norflurazon
isoxaflutole HPPD
Inibidores de pigmentos
EFEITOS NAS PLANTAS
Inibição da síntese de clorofila
Inibição da síntese de caroteno
Albinismo
Paralisa o crescimento
Necrose
Morte
Ex. Callisto, Gamit....
Mecanismos de resistência
Mutação na fitoeno desaturase
Metabolização
- Cit P450 monoxigenase
- Conjugação com glutathiona
Testar com organofosforados (inibem metabolismo)
HERBICIDAS E A FOTOSSÍNTESE
FSII – Triazinas: Atrazine, Cyanazine, Metribuzin, Simazine, Ametrina.
Uréias: Diuron, linuron....
FSI – Bipiridílios: Reglone, Gramoxone e Gramocil (Paraquat + Diuron).
H2O
P680
P680*
QA
QB
P700
P700*
Energia
Ferredoxina**
FS 1
FS 2
NADP+
NADPH
ATP
Luz
D1
Herbicidas inibidores do fotossistema II
interior do cloroplastopH=7,0
exterior do cloroplastopH = 5,0
H2O 4e- + O2 + 4H+
luz solarQA
FSII
P680
QB
Cit.FSI
P710
NADP + H+ NADPH
ADP + Pi ATP
luz solar
H+
H+
H+
D1
Herbicidas inibidores do fotossistema II
exterior do cloroplastopH = 5,0
interior do cloroplastopH=7,0
H2O 4e- + O2 + 4H+
luz solarQA
FSII
P680
Cit.FSI
P710
NADP + H+ NADPH
ADP + Pi ATP
luz solar
H+
H+
H+
D1QB
EFEITOS NAS PLANTAS
Inibição do fluxo de elétrons (Qa-Qb) lig D1
Paralisação da fotossíntese
Ocorrência de radicais livres
Rompimento de membranas
Paralisa o crescimento
Necrose (da borda para o centro da folha)
Morte rápida
Mecanismos de resistência
Mutação na D1 (serina por glicina posição 264)
Metabolização
- Cit P450 monoxigenase
- Conjugação com glutathiona
Testar com organofosforados (inibem metabolismo)
Inibidores do Fotossistema I (FSI)
2H2O 4e- + O2 + 4H+
interior cloroplasto
exterior cloroplasto
luz solar
QA
FSII
P680
NADPH + H+ NADPH2
ADP + Pi ATP
QB
Cit.
8H+
FSI
P710
luz solar
Fd Paraquate-
.O2
O2H2O2
H+ + H2O
Destruiçãodas membranas
Paraquat+
e-Paraquat++
N N+ ClCl
.
N+ N+ ClCl
.
EFEITOS NAS PLANTAS
Ocorrência de radicais livres
Rompimento de membranas
Pontos necrosados nos tecidos
Paralisa o crescimento
Necrose
Morte rápida (2 dias)
Herbicida não seletivo
Herbicidas inibidores do FSII aumentam a ação dos inibidores do FSI
Mecanismos de resistência
Armazenamento no vacuolo
Metabolização (Enzimas protetivas)
- Superoxide dismutase;
- Ascorbate peroxidase, ;
- Glutathione;
- Reductase;
- Dehydroascorbate reductase;
-Catalase e peroxidase
MIMETIZADORES DE AUXINA
2,4-D
Outros
EFEITOS NAS PLANTAS
Aumento da síntese de DNA e RNA
Aumento da síntese de proteínas
Epinastia
Bloqueio do floema
Morte
Mecanismos de resistência
Alteração nos receptores de auxinas
Metabolização
- Ligação com proteínas;
- Conjugação
HERBICIDAS E A DIVISÃO CELULAR
Se
m o
herb
icid
aC
om
o h
erb
icid
a
EFEITOS NAS PLANTAS
Multiplicação de células anormais
Paralisa o crescimento
Morte
Mecanismos de resistência
Ateração do local de ação
- Treonina 239 por isoleucina
RESISTÊNCIA DE PLANTAS DA HERBICIDAS
Modelo de inibição da proteína QB(Planta suscetível)
QA
e-
QB
e-
Cytocromo
Plastoquinona
e-
e-sem o herbicida
QA
e-
QBCytocromo
Plastoquinona
com o herbicida
H
Modelo de inibição da proteína QB(Planta resistente)
QA
e-
QB Cytocromo
Plastoquinona
Planta resistente com ou sem o herbicida H
e-
e-
e-
PERGUNTAS?