Terpenoides

TERPENOS
Las plantas producen una variedad de compuestos orgánicos
que no participan directamente en su desarrollo y crecimiento.
Estas sustancias fueron denominadas “metabolitos
secundarios” y generalmente están distribuidas en un número
limitado de grupos taxonómicos.
Muchas de sus funciones aún son desconocidas.
Se diferencian de los “metabolitos primarios” porque éstos sí
cumplen funciones metabólicas esenciales
METABOLISMO SECUNDARIO
 Comprende los procesos químicos únicos para una planta
dada y no universales.
 Partes de estos procesos son comunes a un cierto número
de especies o familias de plantas, pero el resultado obtenido
(producto natural) generalmente es diferente de una planta a otra.
 Precursores químicos comunes pueden producir resultados
diferentes.
 Los metabolitos secundarios no parecen ser necesarios para la
supervivencia de la planta, pero pueden conferirle una ventaja
competitiva.
 Los lípidos son biomoléculas formadas por C, H y O (P y N).
 Constituyen un grupo de moléculas de composición,
estructura y funciones muy diversas.
Poseen en común varias características:
• No se disuelven en agua (micelas).
• Solubles en disolventes orgánicos.
• Son menos densos que el agua.
Clasificacción:
 Lípidos saponificables: ácidos grasos, acil-glicéridos,
céridos, fosfoglicéridos y esfingolípidos.
 Lípidos no saponificables: esteroides, isoprenoides,
prostaglandinas)
Isoprenoides
Turpentine oil
(Pistacia terebinthus)
Trementina - Aguarrás
Terpenoides - Terpenos
ISOPRENOIDES
 Lípidos no saponificables.
 Grupo diverso y numeroso formado por alrededor de 30.000
compuestos.
 Ampliamente distribuidos en el Reino Plantae (abundantes en
algunas familias como Coniferae, Rutaceae y Lamiaceae).
 Insolubles a parcialmente miscibles en agua.
 Formados por unidades de isopreno (C5).
 La nomenclatura de las principales clases refleja el número
de unidades isoprenoides presentes.
Isopreno o metilbutadieno
CLASIFICACIÓN Y NOMENCLATURA
 Se clasifican según el número de unidades de isopreno presentes
(en compuestos muy modificados es difícil identificar al isopreno):
• Hemiterpenos: 1 unidad de isopreno (5 C)
• Monoterpenos: 2 unidades (10 C)
• Sesquiterpenos: 3 unidades (15 C)
• Diterpenos: 4 unidades (20 C)
• Triterpenos: 6 unidades (30 C)
• Tetraterpenos: 8 unidades (40 C)
Todos los tipos
se encuentran
en forma de
heterósidos
o ésteres.
o bien libres
• Politerpenos: más de 10 unidades isoprenoides.
Meroterpenos: metabolitos secundarios que se originan sólo
parcialmente de terpenos.
BIOSÍNTESIS
 Síntesis del precursor fundamental IPP
(isopentenil difosfato):
Ruta del ácido mevalónico (citosólica)
 Ruta alternativa (plastídica)
 Fases intermedias:
Preniltransferasas (elongación)
Terpeno sintasas (síntesis terpenos)
 Modificaciones secundarias y transformaciones
BIOSÍNTESIS
Isopentenil
pirofosfato
Isopentenil
pirofosfato
 Los terpenoides se bioseintetizan mediante un cierto número de
repeticiones de una molécula de cinco átomos de carbono (C5): el
pirofosfato de isopentenilo (IPP) o isopreno activo.
 El IPP puede ser sintetizado por dos rutas diferentes:
La ruta clásica, citosólica, del mevalonato que parte de Acetil CoA
 La ruta alternativa, plastídica, que consiste en la condensación de
gliceraldehído-3-P e hidroxietiltiamina (producto del la
descarboxilación del piruvato).
 El IPP se isomeriza a dimetil alil pirofosfato (DMAPP)
 El DMAPP actúa como “donante” a una molécula de IPP y forma el
geranil pirofosfato (GPP) mediante una reacción de condensación “cabezacola”.
 El GPP formado, a su vez, actúa como donante para otra molécula de
IPP y forma el farnesil pirofosfato (FPP).
 Este tipo de condensaciones de pirofosfatos alílicos con el IPP produce
los pirofosfatos prenílicos de mayor tamaño.
Condensación
de 3 moléculas
de Acetil CoA
Reducción de la
HMG CoA
Descarboxilación
Ruta del
mevalonato
Ruta del ácido
mevalónico
El ácido mevalónico es
fosforilado, decarboxilado y
deshidratado para dar
isopentenilpirofosfato (IPP)
El IPP es el bloque activado
de 5 C de los terpenos
La ruta del Mevalonato
origina isoprenoides
mitocondriales y citosólicos
o Ubiquinona
o Esteroles
o Citoquininas
o Brasinosteroides
En el citosol
y/o retículo
endoplásmico
Síntesis alternativa de IPP en plástidos
La ruta alternativa
origina en los plástidos
IPP y sus derivados
isoprenoides
o Monoterpenos
o Carotenoides
o La cadena lateral de las clorofilas
o Plastoquinona (fotosíntesis)
o Tocoferoles (Vitamina E)
o Giberelinas (hormona)
o Acido Abscísico (hormona)
La síntesis de terpenos ocurre a partir de dos precursores
universales de naturaleza isoprenoide: IPP y DMAPP
El IPP y su isómero DMAPP
son los bloques activados de
5C que se unen para formar
los terpenos de mayor PM
La síntesis de terpenos utiliza la química de los
carbocationes
 Las reacciones de alargamiento de cadena y ciclación
del metabolismo de los terpenos son alquilaciones
electrofílicas en las que se forma un nuevo enlace simple
carbono-carbono por reacción de un carbocatión altamente
reactivo (electrófilo) con un doble enlace carbono-carbono
(nucleófilo).
 Desde el punto de vista químico, el paso limitante es el
de generación de carbocationes.
 La naturaleza ha seleccionado diferentes estrategias
para catalizar este proceso:
 Ruptura del enlace carbono-oxígeno de un éster
difosfato alílico.
 Protonación de un doble enlace carbono-carbono.
DMAPP
IPP
La isomerización de IPP a
DMAPP crea un doble
enlace alílico, a partir del
cual se generan
carbocationes estabilizados
por resonancia
Esta incorporación
sucesiva de residuos de
IPP forma geranil
pirofosfato (GPP), farnesil
pirofosfato (FPP), geranil
geranil pirofosfato (GGPP).
Una prenil transferasa
cataliza la transferencia de
IPP en un receptor de
grupo prenilo (DMAPP) vía
sustitución nucleofílica.
La elongación de la
cadena prenílica tiene
lugar mediante diferentes
prenil transferasas que
catalizan reacciones
cabeza-cola, cabezacabeza o cabeza-centro.
 Síntesis del precursor fundamental IPP
(isopentenil difosfato):
Ruta del ácido mevalónico (citosólica)
 Ruta alternativa (plastídica)
 Fases intermedias:
Preniltransferasas (elongación)
Terpeno sintasas (síntesis terpenos)
 Modificaciones secundarias y transformaciones
Preniltransferasas
Adiciones
secuenciales de
unidades C5 al
isopentenil
pirofosfato (IPP)
También puede
actuar en átomos de
C, O, N y S, sobre
un amplio rango de
compuestos noterpenoides,
incluyendo las
proteínas.
Elongación
Prenilación:
Terpeno sintasas
Catalizan la formación de
terpenos a partir de:
GPP (monoterpeno sintasas)
FPP (sesquiterpenos sintasas)
GGPP (diterpeno sintasas)
Reacciones de ciclación
(terpeno ciclasas)
Por ejemplo:
 Las sesquiterpeno sintasas, también conocidas como
terpeno ciclasas, catalizan la conversión del sustrato farnesil
difosfato (FPP) en más de 300 productos de ciclación, los
cuales presentan gran diversidad estructural y
estereoquímica.
 Estas enzimas se caracterizan por su homología
estructural, mostrando todas ellas la procedencia de un
ancestro común, a pesar de la escasa similitud entre sus
secuencias de aminoácidos.
 Entre ellas se encuentran enzimas altamente específicas y
otras que producen numerosos sesquiterpenos a partir de un
mismo sustrato.
Funciones de los terpenos
FUNCIONES
PRIMARIAS
Hormonas: ABA, GAs,
brasinoesteroides.
 Esteroles
(membranas).
 Dolicoles (transporte
de azúcares).
 Carotenoides
(pigmentos
fotosintéticos).
FUNCIONES SECUNDARIAS
 Tóxicos (piretrinas, resinas,
aceites esenciales).
 Fitoalexinas (sesquiterpenos
de Solanáceas).
 Disuasores alimentarios
(lactonas de sesquiterpenos).
 Atrayentes de polinizadores y
dispersores (carotenoides).
 Alelopatía.
El hemiterpeno o isopreno
es un producto volátil
liberado en tejidos
fotosintéticamente activos.
LA EMISIÓN DE ISOPRENO:
-Aumenta con la temperatura
-Es mayor en la luz
-Favorece la formación de O3
(en la troposfera) y de otros
compuestos que tienen efecto
invernadero
Monoterpenos (C10)
 Metabolitos lipofílicos, volátiles e incoloros.
 Componentes de aceites esenciales.
 Son ubícuos en plantas superiores y algas. Se acumulan
especialmente en Umbelíferas (Apiaceas) y Pináceas,
 Principales funciones: Interacciones planta-insecto.
 Atraer polinizadores (aromas florales).
 Defensa (partes vegetativas).
 Tóxicos
 Disuasores alimentarios
 Atracción de depredadores
 Alelopatía (Interacción planta-planta: canfor, mirtenal, mentofurano)
 Usos: perfumería, saborizantes, propiedades farmacológicas.
 Se clasifican en: Acíclicos, Monocíclicos, Policicicos e irregulares
ACICLICOS
POLICICLICOS
MONOCICLICOS
IRREGULARES
Monoterpenos (C10)
Distribución
Localizacíón
 Myrtaceae
 Asteraceae
 Zingiberaceae
 Lauraceae
 Apiaceae
 Piperaceae
 Rutaceae
 Cupressaceae
 Lamiaceae
 Poaceae etc.
Flores (bergamota, nardo)
 Hojas (melisa, eucalipto, laurel)
 Cortezas (canela);
 Leño (l.de rosa, sándalo);
 Raíces (vetiver)
 Rizomas (cúrcuma, jengibre);
 Frutos (arañuela, anís verde,
anís estrellado)
 Semillas (nuez moscada)
Se sintetizan y acumulan en estructuras histológicas: células con
aceites esenciales, pelos secretores, glándulas secretoras, canales
resiníferos, etc.
Monoterpenos (C10)
Monoterpenos (C10)
Melisa officinalis
Coriandrum sativum
(cilantro)
Humulus lupulo
Pelargonium sp
(geranio)
Rosa sp
Monoterpenos (C10)
 Son esencias volátiles
de las flores.
 Muchos de ellos son
tóxicos para los
insectos. Los piretoides
presentes en hojas y
flores de crisantemos se
utilizan como
insecticidas.
 En las coníferas se
acumulan en los
canales resiníferos. Alfa
y beta pineno, limoneno
y mirceno, son algunos
ejemplos
Chrisantemum sp
Pinus sp
Monoterpenos (C10)
ACEITES ESENCIALES
Mezcla de mono y sesquiterpenos
Disuasores alimentarios
 Industria alimentaria
 Perfumería
Limoneno
Monoterpenos (C10)
Atrayentes de
polinizadores
 Linalool
 1,8-Cineol
(eucaliptol)
Linalool
Eucaliptus sp
Cymbopogon sp
Eucaliptol
Limoneno
Monoterpenos (C10)
Gran importancia industrial
- perfumes
- insecticidas
- aditivos alimentarios
- resinas
- medicamentos
Monoterpenos (C10)
ACCIONES FARMACOLÓGICAS
TOXICIDAD
 Actividad antimicrobiana
 Actividad espasmolítica
 Crónica: efectos cancerígenos
deriv. fenilpro.(asarona,
safrol,estragol)
 Acción irritante
 Otras acciones
 Melisa: reduce colesterol
 Clavo, nuez moscada:
inhb.agregación plaquetaria
 Manzanilla: antiinflamatoria
 Aguda: SNC, aparato respiratorio
y cardiovascular(cetonas
terp.tuyona pinocanfona) ,
Alteraciones del comportamientonuez moscada;
 Abortivos: ruda, menta poleo,
enebro, etc.
Sesquiterpenos (C15)
Sesquiterpenos (C15)
 Grupo más abundante de compuestos terpénicos
 Presentes en aceites esenciales junto a monoterpenos
 Reguladores del crecimiento
 Mecanismos de defensa
 Fitoalexinas de SOLANÁCEAS: sesquiterpenos cíclicos
 Elicitores fúngicos:
 Aumentan la actividad sesquiterpeno ciclasa
 Disminuyen la escualeno sintasa
Sesquiterpenos (C15)
 POR ELICITORES
FITOALEXINAS
+
Sesquiterpeno ciclasa
Farnesil-PP
ELICITORES
FÚNGICOS
Escualeno sintasa
_
ESCUALENO
 POR EL PROGRAMA DE DESARROLLO
Síntesis licopeno
Sesquiterpenos (C15)
Lactonas sesquiterpénicas
Sufijo “ólido”: presencia de la agrupación lactónica
Sesquiterpenos (C15)
Distribución botánica y
localización
Hongos
Principios amargos
 Briofitas
 Marcadores
 Angiospermas
quimiotaxonómicos
(Magnoliáceas, Ilicáceas,,
 Actividades Farmacológicas
Apiáceas, Lauráceas, y
 Citotóxicas, antitumorales
Asteráceas
 Antiinflamatorios
(mayoritariamente).
 Antipalúdicos,
 Pelos secretores (hojas)
 Antimigrañosos
 Flores.
 Antimicrobiano
 Semillas y en
 Alergeno por contacto
 Tallos y raíces (+ raro)
Lactonas sesquiterpénicas
Sesquiterpenos (C15)
Humulus lupulo
Chrisantemum sp
Cannavis sativa
Eugenia caryophyllata
(clavo de olor)
Piper nigrum
Guaiacum officinale
Sesquiterpenos (C15)
Cedrus sp
Pinus sp
Sesquiterpenos (C15)
Artemisina
Antimalaria
Sesquiterpenos (C15)
GOSIPOL
Gossypium, spp
Sesquiterpenos (C15)
ACIDO ABSCÍCICO (ABA)
Un aumento en la
concentración de esta
hormona en la hoja
como respuesta a un
estrés hídrico causa el
cierre de estomas,
disminuye la
transpiración, inhibe el
crecimiento de la
planta y el desarrollo
de las semillas y los
frutos
Sesquiterpenos (C15)
Función de los aceites esenciales




Polinización. Atrayentes de insectos (semioquímicos)
Defensa contra depredadores (ej. irritantes)
Sustancias de reserva de la planta
Función protectora en procesos de cicatrización
(resinas y bálsamos) y actividad antimicrobiana
 Regulación de los procesos de evaporación de agua
 Deshechos del metabolismo vegetal
 Mecanismo de defensa contra otros vegetales
(alelopatía).
Sesquiterpenos (C15)
H
OH
CHO
H
HO
grandisol
(atractor sexual
del gorgojo del
algodón)
-cadineno
(presente en
los cedros)
citronelal
(repelente de insectos)
COOCH3
HOOC
Bixen (colorante amarillo dorado usado en alimentos)
Ambrosina
O
O
O
Sesquiterpenos (C15)
Menta sp
Órganos vegetales
• Flores (rosa, jazmín)
• Hojas (menta, eucalyptus)
• Leños (alcanfor)
• Raíces (lirio, vetiver)
• Cortezas (canela)
• Frutos (anís, cítricos)
• Semillas (almendras)
jazmín)
rosa
Eucalyptus sp
Illicium verum
(anis estrellado)
vetiver
Cinnamomum camphora
alcanfor)
Sesquiterpenos (C15)
Tejidos vegetales
• Pelos glandulares, ej. Labiatae
(menta, lavanda).
• Células modificadas del parénquima,
ej. Piperaceae (pimienta).
• Tubos oleíferos ó vitas ,
ej. Lauraceae (canela)
• Tubos esquizógenos,
ej. Umbelliferae (anis, hinojo)
• Canales lisígenos, ej. Pinaceae (pinos)
• Canales esquizógenos, ej. Rutaceae (ruda)
Diterpenos (C20)
Diterpenos (C20)
Diterpenos (C20)
Diterpenos (C20)
Ciclación de diterpenos
A partir del GGPP las ciclasas pueden iniciar la formación de
enlaces siguiendo 2 rutas:
Tipo A: el grupo Pirofosfato se
disocia, con ataque subsecuente
por el doble enlace
Tipo B: el doble enlace es protonado,
generando un catión que es atacado por
otro doble enlace
Diterpenos (C20)
 Derivan del GGPP siempre con reordenamientos de la
cadena carbonada
 Se hayan principalmente en plantas superiores y hongos
 Incluyen a las giberelinas (GAs): hormonas de
crecimiento
 Acidos resínicos de las gimnospermas: ac. pimárico y
sus isómeros y ácidos abiéticos .
 Son generalmente cíclicas con algunas excepciones (fitol).
 Distribución restringida (Lamiáceas y Asteráceas)
Diterpenos (C20)
Diterpenos (C20)
 Ésteres del forbol: activación PKC estimulan
crecimiento de células.
 Estructura compleja, lábiles.
 Marcada toxicidad (reacciones inflamatorias en
contacto con la piel y mucosas).
 Potencial terapéutico:
 Actividad antihipertensora (forskolina)
 Acción antitumoral: Taxol (Taxus brevifolia)
Diterpenos (C20)






Mezclas naturales complejas
Más o menos sólidas amorfas
Transparentes y fractura vítrea
Se ablandan por calentamiento (funden)
Insolubles en agua, éter de petróleo
Solubles en cloroformo, EtOH, éter etílico
Aceites esenciales
(oleo-resinas, bálsamos)
Gomas(gomo-óleo-resinas
Diterpenos (C20)
 Ácidos alcoholes y ésteres: benzoato y cinamato
de bencilo, ác. benzoico ác. cinámico, alcohol
coniferílico,etc. (Bálsamos).
 Derivados diterpénicos: ác. abiético y pimárico
(Trementinas)
 Derivados triterpénicos: ác. siamresinólico
(Benjuí de Siam)
 Derivados del lignano: podofilotoxinas (Podófilo)
Diterpenos (C20)
Triterpenos (C30)
Triterpenos (C30)
Triterpenos (C30)
 Esteroides. Algunos alcoholes esteroidales son importantes
componentes de las membranas vegetales.
 Limonoides. Son tóxicos o disuasores alimentarios (azadiractina y
sustancias amargas de los limones).
 Cardenólidos:
 Digitalis purpurea (dedalera): activas sobre el músculo cardiaco
 Asclepias sp (algodoncillo): uso en defensa por mariposa monarca
 Saponinas. Glucósidos de triterpenos y esteroides con propiedades
detergentes por tener una parte insoluble (triterpeno) y una soluble
(azúcar) Son tóxicas por formar complejos con los esteroles.
 Yamogenina, del ñamé (Dioscorea) se emplea como anticonceptivo
 Fitoedicsonas. Presentan la misma estructura básica que las
hormonas de algunas insectos. Su ingesta es letal.
Triterpenos (C30)
Beta-sitosterol.
Soja
Girasoll
Triterpenos (C30)
Triterpenos (C30)
REGULADOR VEGETAL
Triterpenos (C30)
GLUCÓSIDOS
CARDIACOS
* Digitoxina
* Digitoxigenina
* Gilatoxigenina
Digitalis purpurea
Triterpenos (C30)
Asclepias curassavica
Triterpenos (C30)
Planta tóxica
Hojas son ricas en sustancias
digitálicas (oleandrina) muy activa,
(mieles tóxicas)
Nerium oleander
La intoxicación por adelfa es parecida
a la intoxicación digitálica, entre 4-12
horas después de la ingesta se
producen alteraciones
gastrointestinales acompañadas de
náuseas y vómitos, con deposiciones
diarreicas sanguinolentas, vértigo,
ataxia, midriasis, excitación nerviosa
seguida de depresión, disnea y
convulsiones tetaniformes.
Triterpenos (C30)
Glicósido cardiotónico Planta que lo contienen
Ouabaína
Convalotoxina
Digitoxina
Cimarina
Strophantus kombe
Convallaria majallis
Digitalis sp
Adonis vernalis
Localización
Semillas
Hojas y raíces
Látex
Raíz
Convalaria majalils
Adonis vernalis
Triterpenos (C30)
Saponinas
 Expectorante
 Diurética
 Hemolítica
Alfa-solanina
Chenopodium quinoa
(quinoa)
Quillaja saponaria
Tetraterpenos (C40)
Tetraterpenos (C40)
Tetraterpenos (C40)
Tetraterpenos (C40)
Tetraterpenos (C40)
CAROTENOIDES: CAROTENOS Y XANTOFILAS
 Aparato fotosintético
 Protección frente a especies reactivas de oxígeno
 Disipación exceso de E (ciclo delas xantofilas)
 Pigmentos accesorios
 Precursores del ABA
 Atracción polinizadores y dispersores (flores y
frutos).
Tetraterpenos (C40)
Tetraterpenos (C40)
Tetraterpenos (C40)
Capsaicina (Capsicum sp)
Crocina (Croccus sativus)
Bixina (Bixa orellana)
Capsicum sp
Croccus sativus
Bixa orellana
Tetraterpenos (C40)
Politerpenos (C40)
Politerpenos (C40)
Meroterpenos (C40)
Meroterpenos (C40)
ALCALOIDES TERPÉNICOS
 Vinblastina
 Vincristina
Catharanthus roseous