METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS - CLASE 3

METABOLITOS
PRIMARIOS Y
SECUNDARIOS
Q.F. A. Sánchez U.
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.
ESQUEMA DEL METABOLISMO PRIMARIO Y SECUNDARIO
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
Hibridación
Poliploidismo
Cruzar individuos de
Mutaciones
diferente especie. Puede
Aumento del Nº de
usarse para aumentar la
cromosomas sin
La exposición a
reducción previa. Puede
radiaciones puede
resistencia a
cambiar la morfología o ser natural o artificial. Se enfermedades, aumento
del tamaño de fruto,
la naturaleza bioquímica realiza para aumentar la
cantidad de
de una planta.
mayor cantidad de
componentes activos,
constituyentes activos.
cambio de color, etc.
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.
Alelopatía
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.
Nutrición
Se relaciona con la
Esta interacción puede
luz debido a que son
ser beneficiosa o
organismos
perjudicial.
autótrofos.
Cuando distintas
Ej: el contenido de
plantas crecen una al
glicósidos del digital
lado de la otra,
es mayor en la tarde
pueden afectar el
desarrollo de las hojas que en la noche, ya
o la maduración de los
que hay mayor
frutos.
cantidad de
Ej: el crecimiento de la azúcares disponibles
belladona es inhibido
para formar
por plantas cercanas
glucósidos.
de mostaza.
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.
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
Evaporación
fresco, pero pardas con el
secado.
Durante el desecado según el
tiempo, sol, calor, se puede
Algunas enzimas producen
perder una parte de los aceites
oxidación de polifenoles
esenciales por evaporación,
(taninos, flavonoides), a las
aún más si se realiza un
quinonas correspondientes, las
desecado con calor.
que se polimerizan
espontáneamente dando
compuestos coloreados
oscuros.
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
Enranciamiento de
Racemización
Los aceites
las grasas
La forma racémica
esenciales por
Durante este proceso se
Volatilización
de la L hiosciamina
exposición al aire,
forman nuevos
es la atropina que
compuestos que
pueden formar
Ejemplo: en los
pueden
cambiar
la
tiene menor
aldehídos, cetonas,
aceites esenciales.
consistencia,
sabor
y
actividad.
ácidos y peróxidos.
Este problema
aroma. la rancidez
puede evitarse con
Los alcaloides del
Un importante
puede ser:
un
almacenamiento
ergot también se
problema es la
a. Acida (agua, lipasas)
hermético.
racemizan durante el
oxidación del ácido b. Cetónica o aldehídica
almacenamiento,
ascórbico,
(oxígeno y m.o)
perdiendo
actividad.
carotenoides y
c. Peroxídica
tocoferoles.
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
CARACTERISTICAS DE LOS PRINCIPIOS
ACTIVOS
OTROS PRINCIPIOS ACTIVOS
TANINOS
• Compuestos fenólicos
• Colorean marrón rojizo
los órganos que los tienen
• Utilizado en la curtiembre
• Es astringente, contraveneno.
VITAMINAS
ELEM. MINERALES
ANTIBIOTICOS
• 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 mostaza, cetona, terpénica de la
vellosilla (antibióticos) .
FLAVONOIDES
• Son colorantes, con
virtudes medicinales.
• Son generalmente de
pigmento amarillo.
• Muy próximos a la estructura de los taninos
• Se utiliza contra la
fragilidad capilar.
MARCHAS
FITOQUIMICAS
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.
MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR
¿Qué compuestos se determinan?
ALCALOIDES
SAPONINAS
FLAVONOIDES
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
+ gotas de HCl 1%
ALCALOIDES
• Dragendorff
• Mayer
+ agua (el doble de volumen)
Sacudir 30 seg.
SAPONINAS
• Prueba de la espuma
FLAVONOIDES
Shinoda
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
Solución ácida
ALCALOIDES
• Dragendorff, Mayer y otros
Concentrar, extraer con HCl 5%
Filtrar
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
Extract. Petróleo
Sol. A
CCD bidimensional silicagel
Extract. Petróleo: Acetona (80:20)
ESTEROIDES
residuo
Extraer con etanol:Agua (1:7) 60°C
Sol. B
Flavonoides Antraquinonas Taninos Saponinas
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%
Precipitado
filtrado
Ext. SCC
CCD silicagel
CHCl3:Me2CO(90:10)
Extraer con CHCl3, secar (Na2SO4),
Concentrar, CC alúmina neutra activada,
Eluir con CHCL3: MeOH (90:10)
CCD silicagel, CH2Cl2:MeOH:H2O
(87:12:1): CARDIOTÓNICOS
SESQUITERPENLACTONAS Y CUMARINAS
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
Aceites esenciales
Obtención:
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.
LONGITUDES DE ONDA PARA LECTURAS DE ACEITES ESENCIALES
UV: Absorciones intensas entre 202 y 210 nm
Indicada para compuestos saturados
UV: Absorciones entre 215 - 250 nm
Indicada para compuestos Insaturados
UV: Absorciones intensas entre 250 y 270 nm
Indicada para compuestos AROMÁTICOS
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. 0.4921 e IE 1,4039
El espectro de RMN: muestra un aceite esencial llamado:
CINEOL
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.
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.
BIOQUIMICA DEL VEGETAL Y SU IMPORTANCIA
PARA ENCONTRAR FITOCONSTITUYENTES
BIOQUIMICA DEL VEGETAL Y SU IMPORTANCIA
PARA ENCONTRAR FITOCONSTITUYENTES
FITOCONSTITUYENTES DE TIPO MONOTERPENOS Y
AROMÁTICOS VOLATILES
FITOCONSTITUYENTES DE TIPO MONOTERPENOS Y
AROMÁTICOS VOLATILES