METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

Presentación del tema: "METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS"— Transcripción de la presentación:

1 METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS
Q.F. A. Sánchez U.

2 Metabolitos primarios y metabolitos secundarios
Primarios o esenciales, (son imprescindibles para mantener las funciones vitales de los seres vivos, su crecimiento y reproducción. Incluyen: Carbohidratos (azúcares), Lípidos (grasas y aceites), Péptidos (aminoácidos), Vitaminas, Acidos nucleicos, entre otros. Secundarios: su presencia no tiene que ver con las funciones vitales de cada individuo, se vinculan a la relación con el medio ambiente y sus exigencias ecológicas.

3 ESQUEMA DEL METABOLISMO PRIMARIO Y SECUNDARIO

4 Variación en la concentración de los metabolitos secundarios
El contenido en metabolitos secundarios y la relación entre distintos constituyentes no son valores estáticos, sino que varían durante la vida de la planta en relación a la interacción de factores internos o externos. Factores genéticos o endógenos Mutaciones La exposición a radiaciones puede cambiar la morfología o la naturaleza bioquímica de una planta. Poliploidismo Aumento del Nº de cromosomas sin reducción previa. Puede ser natural o artificial. Se realiza para aumentar la cantidad de constituyentes activos. Hibridación Cruzar individuos de diferente especie. Puede usarse para aumentar la resistencia a enfermedades, aumento del tamaño de fruto, mayor cantidad de componentes activos, cambio de color, etc.

5 Variación en la concentración de los metabolitos secundarios
Efectos ecológicos o exógenos Clima o luz Por ejemplo: los carbohidratos producido por las hojas están en relación a la intensidad luminosa recibida. Las temperaturas bajas disminuyen la velocidad de las reacciones enzimáticas. Altitud o latitud La latitud es importante para la producción de grasas. Por ejemplo: las plantas tropicales presentan mayor contenido de ácidos grasos saturados que las plantas de climas subtropicales. Alelopatía Esta interacción puede ser beneficiosa o perjudicial. Cuando distintas plantas crecen una al lado de la otra, pueden afectar el desarrollo de las hojas o la maduración de los frutos. Ej: el crecimiento de la belladona es inhibido por plantas cercanas de mostaza. Nutrición Se relaciona con la luz debido a que son organismos autótrofos. Ej: el contenido de glicósidos del digital es mayor en la tarde que en la noche, ya que hay mayor cantidad de azúcares disponibles para formar glucósidos.

6 Variación en la concentración de los metabolitos secundarios
Etapas del desarrollo de la planta Los órganos de las plantas jóvenes o viejas pueden variar en su contenido de metabolitos secundarios. En muchos casos los aceites esenciales de las flores son producidos por pelos glandulares y llegan al máximo justo antes de que la flor abra, más que cuando el desarrollo de los pelos glandulares es máximo, para bajar luego de abierta la flor. En algunos casos el contenido de alcaloides es mayor en plantas jóvenes; pero en general aumenta con la edad de las plantas cuando son perennes.

7 Variación en la concentración de los metabolitos secundarios
EFECTO DE LA PRESERVACIÓN Y EL PROCESAMIENTO Durante el secado Actividad enzimática En el material desecado, las enzimas no están completamente destruidas y pueden recuperar su actividad bajo condiciones apropiadas. Ventajas: secado de vainilla, cacao, hojas de té. Desventajas: algunas enzimas pueden deteriorar la actividad de los componentes de las plantas. Ej: en el opio una peroxidasa puede producir la disminución del 50% de la morfina. Oscurecimiento La chinchona, cáscara sagrada, canela y otras cortezas son blanco amarillentas en estado fresco, pero pardas con el secado. Algunas enzimas producen oxidación de polifenoles (taninos, flavonoides), a las quinonas correspondientes, las que se polimerizan espontáneamente dando compuestos coloreados oscuros. Evaporación Durante el desecado según el tiempo, sol, calor, se puede perder una parte de los aceites esenciales por evaporación, aún más si se realiza un desecado con calor.

8 Variación en la concentración de los metabolitos secundarios
EFECTO DEL ALMACENAMIENTO Las transformaciones que se producen en el procesamiento son más rápidas pero como el tiempo de almacenamiento puede ser largo, las transformaciones pueden llegar a ser importantes. Procesos enzimáticos Si no se han usado métodos de estabilización, las enzimas no son totalmente destruidas con el secado. El vegetal debe almacenarse en envases cerrados con agentes desecantes o en envases sellados. Procesos oxidativos Los aceites esenciales por exposición al aire, pueden formar aldehídos, cetonas, ácidos y peróxidos. Un importante problema es la oxidación del ácido ascórbico, carotenoides y tocoferoles. Enranciamiento de las grasas Durante este proceso se forman nuevos compuestos que pueden cambiar la consistencia, sabor y aroma. la rancidez puede ser: a. Acida (agua, lipasas) b. Cetónica o aldehídica (oxígeno y m.o) c. Peroxídica Volatilización Ejemplo: en los aceites esenciales. Este problema puede evitarse con un almacenamiento hermético. Racemización La forma racémica de la L hiosciamina es la atropina que tiene menor actividad. Los alcaloides del ergot también se racemizan durante el almacenamiento, perdiendo actividad.

9 CARACTERISTICAS DE LOS PRINCIPIOS ACTIVOS
Sustancias nitrogenadas que aparecen en cualquier órgano: Nicotina (raíces del tabaco), Quinina (corteza) Formados por glúcidos unidos a su genina (excreción) Digitalina, salicósido, etc. Heterósidos Alcaloides Aceites esenciales Desechos del metabolismo de la planta: esencias y las resinas Son emulsiones, que vierten de la planta por los canales exteriores

10 CARACTERISTICAS DE LOS PRINCIPIOS ACTIVOS
OTROS PRINCIPIOS ACTIVOS TANINOS VITAMINAS ELEM. MINERALES ANTIBIOTICOS FLAVONOIDES Compuestos fenólicos Colorean marrón rojizo los órganos que los tienen Utilizado en la curtiembre Es astringente, contravene- no. Suministran catalizadores bioquímicos. Ca, N, K, Na, etc. Oligoelementos: Zinc, Hierro, Cobalto, cobre, Manganeso, Litio, Niquel. La penicilina (hongo). Las esencias sulfuradas de ajo, heterósidos de mosta- za, cetona, terpénica de la vellosilla (antibióticos) . Son colorantes, con virtudes medicinales. Son generalmente de pigmento amarillo. Muy próximos a la estruc- tura de los taninos Se utiliza contra la fragilidad capilar.

11 MARCHAS FITOQUIMICAS

12 CONCEPTO Son una serie de métodos para la detección preliminar de los diferentes constituyentes químicos de una planta, basados en la extracción de estos a través de solventes apropiados y en la aplicación de pruebas de coloración.

13 MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR
¿Qué compuestos se determinan? ALCALOIDES SAPONINAS FLAVONOIDES

14 MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR
Muestra seca y molida 2-3 g + 20 mL de metanol, etanol, cloroformo o Éter isopropílico; calentar 5-10 min a Ebullición, filtrar Extracto + agua (el doble de volumen) Sacudir 30 seg. + gotas de HCl 1% ALCALOIDES Dragendorff Mayer SAPONINAS Prueba de la espuma FLAVONOIDES Shinoda

15 MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR PARA ALCALOIDES
Muestra seca y molida 50 g Etanol 95° reflujar 1 hora filtrar Extracto alcohólico Concentrar Aprox. 15 g extraer HCl 5%, Alcalinizar NaOH 20% Extraer con CHCl3 y CHCl3:Etanol (3:2) Extracto clorofórmico y Ext. Clorofórmico-alcohólíco Separado Concentrar, extraer con HCl 5% Filtrar Solución ácida ALCALOIDES Dragendorff, Mayer y otros

16 MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR PARA FLAVONOIDES, ANTRAQUINONAS, TANINOS Y SAPONINAS
Muestra seca y molida 50 g Etanol 95° reflujar 1 hora filtrar Extracto alcohólico Concentrar 20 g extraer con éter de petróleo residuo Extract. Petróleo Sol. A CCD bidimensional silicagel Extract. Petróleo: Acetona (80:20) ESTEROIDES Extraer con etanol:Agua (1:7) 60°C Sol. B Flavonoides Antraquinonas Taninos Saponinas

17 SESQUITERPENLACTONAS Y CUMARINAS
MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR PARA FLAVONOIDES, ANTRAQUINONAS, TANINOS Y SAPONINAS Muestra seca y molida 50 g Etanol 95° reflujar 1 hora filtrar Extracto alcohólico Concentrar Aprox. 10 g pptar. Con Pb(AcO)2 5% filtrado Precipitado Extraer con CHCl3, secar (Na2SO4), Concentrar, CC alúmina neutra activada, Eluir con CHCL3: MeOH (90:10) Ext. SCC CCD silicagel, CH2Cl2:MeOH:H2O (87:12:1): CARDIOTÓNICOS CCD silicagel CHCl3:Me2CO(90:10) SESQUITERPENLACTONAS Y CUMARINAS

18 RECORDEMOS El estudio de las plantas comprende 4 etapas bien definidas: Recolección y clasificación botánica de la especie en estudio Extracción, separación y purificación de constituyentes químicos. Determinación estructural Ensayos biológicos y farmacológicos

19 Aceites esenciales Obtención: Reacciones de Identificación:
Materia prima fresca: Destilación por arrastre de vapor de agua Reacciones de Identificación: Colorimetría y precipitación de acuerdo a los grupos funcionales que tengan: Precipitado color amarillo (xantatos): Ms CS2 y KOH Precipitado color rojo (Aldehídos y cetonas): Ms 2,4DNFH Coloración púrpura (ésteres): Hidroxilamina + FeCl3. Decoloración de las insaturaciones con Bromo en CCl4 o por una solución acuosa de KMnO4. Análisis espectrométrico: Es utilizado para obtener una información sobre su posible composición y asumir la presencia o ausencia de algún grupo funcional.

20 LONGITUDES DE ONDA PARA LECTURAS DE ACEITES ESENCIALES
UV: Absorciones intensas entre 202 y 210 nm Indicada para compuestos saturados UV: Absorciones entre nm Indicada para compuestos Insaturados UV: Absorciones intensas entre 250 y 270 nm Indicada para compuestos AROMÁTICOS

21 DETERMINACIONES DE LOS ACEITES ESENCIALES
Valores de Indice de Refracción, gravedad, rotación Específica, rango de temperatura de ebullición, punto de Cristalización, I.A. IE, etc Ejemplo de Aplicación: ACEITE ESENCIAL DE EUCALIPTO: De la destilación por arrastre de vapor de hojas frescas de eucalipto Se obtiene un aceite esencial de I.A e IE 1,4039 El espectro de RMN: muestra un aceite esencial llamado: CINEOL

22 ANALISIS PARA ALCALOIDES
EXTRACCION: Solución acuosa o alcohólica débilmente ácida (HCl 1N ó H2SO4 1N), luego el extracto alcalinizado con amoniaco, hidróxido de calcio o carbonato de sodio; y los alcaloides liberados y los alcaloides extraídos finalmente con solventes orgánicos (cloroformo, diclorometano, éter etílico, obteniéndose el extracto crudo. Es preferible desgrasar todo el material antes de iniciar el proceso.

23 ANALISIS PAR ALCALOIDES
REACCIONES DE COLORACION Y DE PRECIPITACIÓN: Para ello se utilizan diferentes reactivos generales: Mayer, Dragendorff, Wagner, Donneschein, etc. TECNICAS CROMATOGRAFICAS: La más utilizada es la CCD que utiliza silicagel. Cada técnica cromatográfica y sus componentes son específicos para cada aplicación. Ejem: En silicagel G alcalino (con KOH 0,5N): EtOH 70°:NH3 25% (99:1) identifica alcaloides tropánicos.

24 BIOQUIMICA DEL VEGETAL Y SU IMPORTANCIA
PARA ENCONTRAR FITOCONSTITUYENTES

25 BIOQUIMICA DEL VEGETAL Y SU IMPORTANCIA
PARA ENCONTRAR FITOCONSTITUYENTES

26 FITOCONSTITUYENTES DE TIPO MONOTERPENOS Y
AROMÁTICOS VOLATILES

27 FITOCONSTITUYENTES DE TIPO MONOTERPENOS Y
AROMÁTICOS VOLATILES