Clase01_2013 - Estres - Percepcion - Transduccion

ECOFISIOLOGÍA DE LAS PLANTAS
Licenciatura en Ciencias Ambientales
Generalidades de la materia
Ubicación
Ubicación
•Tercer
•Tercer año
año (Ciclo
(Ciclo Profesional)
Profesional) (2003)
(2003)
•• Cuarto
Cuarto año
año (2008)
(2008)
•• Bimestral
Bimestral
•• Otorga
Otorga 33 créditos
créditos (16
(16 clases
clases –– 22 clases
clases semanales
semanales durante
durante 88 semanas)
semanas)
Correlativas
Correlativas en
en condición
condición regular
regular
Ecología
Ecología (aprobadas:
(aprobadas: Botánica
Botánica agrícola,
agrícola, Climatología
Climatología agrícola,
agrícola, Edafología
Edafología
yy Fisiología
Fisiología de
de las
las plantas).
plantas).
Genética
(aprobadas: Modelos
Modelos estadísticos
estadísticos yy Fisiología
Fisiología de
de las
las plantas)
plantas)
Genética (aprobadas:
Evaluación
Evaluación
•• Cumplir
Cumplir un
un 75%
75% de
de asistencia
asistencia aa las
las clases.
clases.
•• Dos
Dos parciales,
parciales, con
con opción
opción aa un
un recuperatorio.
recuperatorio.
•• Promoción:
Promoción: nota
nota ambos
ambos parciales
parciales ≥≥ 6,
6, asistencia
asistencia ≥≥ 75
75 %
%
•• Regular:
Regular: nota
nota ambos
ambos parciales
parciales ≥≥ 4,
4, asistencia
asistencia ≥≥ 75
75 %
%
•• Asistencia
Asistencia Cumplida:
Cumplida: asistencia
asistencia ≥≥ 75
75 %
%
Generalidades de la materia
Fundamentación
Fundamentación
•• Nexo
Nexo entre
entre las
las materias
materias del
del Ciclo
Ciclo General
General yy las
las del
del Ciclo
Ciclo Profesional,
Profesional,
empleando
empleando los
los conocimientos
conocimientos básicos
básicos para
para entender
entender el
el funcionamiento
funcionamiento
de
de las
las plantas
plantas en
en sistemas
sistemas más
más complejos.
complejos.
•• Funcionamiento
Funcionamiento de
de los
los procesos
procesos fisiológicos
fisiológicos en
en condiciones
condiciones naturales,
naturales,
con
con énfasis
énfasis en
en las
las conexiones
conexiones bióticas
bióticas yy entre
entre plantas
plantas yy otros
otros niveles
niveles
tróficos.
tróficos.
•• Elementos
Elementos básicos
básicos de
de Ecología
Ecología Molecular
Molecular
Generalidades de la materia
Objetivos
Objetivos
•• Comprender
Comprender el
el funcionamiento
funcionamiento de
de procesos
procesos ecofisiológicos,
ecofisiológicos, con
con
énfasis
énfasis en
en las
las conexiones
conexiones bióticas
bióticas yy entre
entre plantas
plantas yy otros
otros niveles
niveles
tróficos.
tróficos.
•• Entender
Entender las
las bases
bases fisiológicas
fisiológicas yy moleculares
moleculares de
de estos
estos procesos
procesos yy
apreciar
apreciar sus
sus implicancias
implicancias funcionales.
funcionales.
•• Entender
Entender los
los mecanismos
mecanismos que
que determinan
determinan las
las respuestas
respuestas
ecofisiológicas
ecofisiológicas de
de las
las plantas
plantas aa factores
factores múltiples
múltiples de
de estrés.
estrés.
•• Adquirir
Adquirir los
los elementos
elementos básicos
básicos para
para inferir
inferir yy predecir
predecir las
las respuestas
respuestas de
de
las
las plantas
plantas aa cambios
cambios en
en los
los factores
factores ambientales
ambientales en
en distintas
distintas escalas
escalas de
de
percepción
percepción yy complejidad.
complejidad.
Generalidades de la materia
Tema
Introducción - Concepto de estrés - Percepción de señales, transducción, respuestas
Percepción y respuestas a la competencia
Percepción y respuestas a la herbivoría
Interacciones entre competencia y herbivoría
Percepción y respuestas en interacciones planta-patógeno
Interacciones entre plantas y microorganismos benéficos
Integración Unidades 1 a 3 - Examen parcial.
Estrés abiótico: influencia del UV-B e implicancias sobre las interacciones bióticas
Procesos ecosistémicos y globales - Influencia del CO2 y la temperatura
Procesos ecofisiológicos a nivel de canopeo - Intercepción y uso de la radiación
Repaso e integración general de la asignatura. Consultas previas al parcial
Examen integrador
Examen recuperatorio
http://www.agro.uba.ar/users/ecofisio/cartelera.htm
http://www.agro.uba.ar/users/ecofisio/cartelera.htm
CONTENIDOS DE LA MATERIA
Unidad 1 Influencia de los factores ambientales sobre los
procesos ecofisiológicos
1
Definiciones. Orígenes de la ecofisiología.
Concepto de filtros. Estrés. Respuestas a
factores ambientales en distintas escalas de
tiempo: Respuesta inmediata; aclimatación;
adaptación. Recursos, condiciones, señales.
Efectos y respuestas en las relaciones entre las
plantas y el ambiente.
Lambers,
Cap. 1
1) Definiciones – Concepto de estrés
2) Señales del ambiente
Percepción: algunos tipos de receptores
Transducción: ejemplos comunes en plantas
Respuestas:
1) tipos generales de respuestas
2) metabolismo secundario
Definiciones
Ecofisiología:
Observaciones ecológicas < -- > Procesos fisiológicos
Patrones ecológicos < -- > Genes y moléculas
(ecología molecular)
Orígenes
Biogeografía
Agricultura
Ecología – estudios de impacto (CO2, UV, etc.)
Definiciones
Filtros
Lambers et al. 2nd Ed.
Definiciones
Filtros
Lambers et al. 2nd Ed.
Definiciones
Bases del conocimiento
Correlaciones: Qué valor informativo tienen?
Y
Experimentos: Para qué los hacemos?
X
Definiciones
Factores ambientales
Recursos:
Condiciones:
Señales:
Definiciones
Factores ambientales
Recursos: lo que un organismo usa o consume para su
crecimiento y mantenimiento. Al hacerlo, reduce la disponibilidad
de ese recurso para otros organismos (vg. Competencia)
(p. ej., agua, luz, nutrientes).
Condiciones: factores del ambiente que afectan el crecimiento del
organismo pero que no son usados o consumidos (temp, pH, etc.)
Señales: factores del ambiente que el organismo usa como fuente
de información (ej. dT, R:RL, fotoperíodo). Pueden ser recursos o
condiciones.
Definiciones
Aphalo and Ballaré 1995
Definiciones
Estrés
Factor del ambiente (biótico o abiótico) que reduce la tasa de un proceso
fisiológico (crecimiento, fotosíntesis) respecto de la potencial.
Operativamente:
FACTOR QUE RESTRINGE EL
CRECIMIENTO
(Grime)
No existe una definición externa e independiente del tipo de
requerimientos de una planta. Lo que es un nivel adecuado de un
factor para una especie puede ser un exceso para otra.
Definiciones
Déficit no es sinónimo de estrés
Déficit = Precipitacion < ET
Nivel de un
Proceso (ej,
Fotosíntesis)
1
0
100
ESTRÉS
DEFICIT
Agua disponible en
el suelo (PMP-CC)
Definiciones
Respuestas de las plantas al estrés
Se distinguen tres respuestas distintas de las plantas al estrés en
función del cambio en la escala temporal:
1. Respuesta al estrés
Efecto negativo inmediato sobre un
procesos fisiológico
segundos – horas
(órganos)
2. Aclimatación (plasticidad fenotípica)
Ajuste morfológico y fisiológico de la planta
días – semanas
individual (p. ej., compensa la caída en la tasa
(ciclo de vida de un individuo)
de un proceso luego de la exposición al agente
de estrés)
3. Adaptación
Respuesta evolutiva que resulta de un cambio en
la frecuencia génica de una población, tendiente
a una compensación morfológica y fisiológica
ante la caída en el desempeño de un proceso en
condiciones de estrés
Tiempo evolutivo
(varias generaciones)
Definiciones
Respuestas de las plantas al estrés
Tasa del Proceso
Estrés
Respuesta
al estrés
Adaptación
Compensación
Homeostática
Aclimatación
Min
Día
Mes
Generación
Tiempo
Evolutivo
Factores múltiples de estrés
FACTORES MÚLTIPLES DE ESTRÉS
ESTRÉS TÉRMICO
(heladas)
ESTRÉS LUMÍNICO
DÉFICIT HÍDRICO
(P < 100 mm)
DÉFICIT
NUTRICIONAL
Factores múltiples de estrés
Marcos teóricos para el análisis del efecto de factores múltiples
1. Factores limitantes (Liebig, s. XIX)
Las plantas están limitadas por un factor a la vez; aquel que es mas escaso en
términos de requerimientos relativos
respuesta
Respuesta no lineal,
Comienza a estar limitado por otro factor
(disminuye eficiencia)
Respuesta lineal, el proceso está limitado por
el factor
SUPUESTO PRINCIPAL: Efectos aditivos e
independientes, no hay interacciones entre factores
Nivel de un factor
Factores múltiples de estrés
Marcos teóricos para el análisis del efecto de factores múltiples
2. Limitaciones múltiples o colimitación
Biomasa por
Planta (g)
Fósforo al 100 %
Fósforo al 15 %
Existe respuesta al segundo factor aún
a niveles muy bajos de N
Nitrógeno relativo (%)
Salisbury, 1975 en: Salisbury & Ross, 2000. Fisiología de las Plantas
Factores múltiples de estrés
Ejemplos de interacciones
1. Ante una limitación por N, el agregado de P puede promover el
crecimiento en profundidad de raíces y permitir a la planta acceder a N que
se encuentra a mas profundidad.
2. El aumento de la disponibilidad de agua acelera la mineralización
microbiana de N y facilita el flujo de nutrientes del suelo a la planta, etc.
3. Limitaciones nutricionales restringen la tasa de crecimiento de las
plantas y evitan el agotamiento rápido de la reserva de agua en situaciones
que dependen del agua acumulada en el suelo (ej. clima mediterráneo).
4. Déficit hídrido protege a plantas de heladas: producción de moléculas
“de protección” (e.g. dehidrinas, heat shock proteins); las heladas
producen efectos semejantes al stréss hídrico.
5. Compuestos protectores frente a alto UV pueden tener funciones antiherbívoro.
Señales del ambiente:
percepción, transducción y respuestas
Percepción: algunos tipos de receptores
Transducción: ejemplos comunes en plantas
Respuestas:
1) tipos generales de respuestas
2) metabolismo secundario
Aphalo & Ballaré 1995
Señales del ambiente:
percepción, transducción y respuestas
Señales del ambiente: introducción
Las plantas perciben señales del medio que las rodea, y son capaces de integrar
una multitud de estímulos y generar respuestas complejas a dichos estímulos.
Señales del ambiente: introducción
Existen una enorme cantidad de factores,
bióticos y abióticos, que pueden afectar el
crecimiento y desarrollo de las plantas.
El estudio de la influencia de los factores
ambientales se puede estudiar a distintos
niveles de organización: ecosistema,
población, individuo, o …
Señales del ambiente: introducción
… a nivel celular.
Los eventos que ocurren en las
células pueden agruparse en:
Percepción de la señal
Cadena de transducción
de la señal
Respuestas
Señales del ambiente: Percepción
• Para que se genere una respuesta a una señal, es necesario en
primer lugar detectar la señal.
• En algunos caso la señal puede ser percibida en forma relativamente
inespecífica (ej., daño generado por radiación UV-B) o ser la consecuencia
de otro proceso (por ej. las relaciones NAD+/NADPH o ADP/ATP, que son
modificadas por la luz).
• Para una gran cantidad de estímulos existen receptores
específicos.
Señales del ambiente: Percepción
Los receptores pueden
• estar asociados a membranas
• ser solubles
• reversibles
• saturables
• selectivos
Señales del ambiente: Percepción
Tres tipos comunes de receptores:
(A) Ligados a proteína G
(B) Ligados a enzima
(C) Canales iónicos
Señales del ambiente: Percepción
(A) Ligados a proteína G
Señales del ambiente: Percepción
(A) Ligados a proteína G
La proteína G puede activar enzimas, por ejemplo las fosfolipasas C y A
Ejemplo 1:
activación de
fosfolipasas C
mediante
proteína G
Señales del ambiente: Percepción
(A) Ligados a proteína G
La proteína G puede activar enzimas, por ejemplo las fosfolipasas C y A
Ejemplo 2: activación
de fosfolipasas A
mediante proteína G
Señales del ambiente: Percepción
(B) Ligados a enzima
Ejemplo 1: receptor de etileno
(autofosforilación)
Señales del ambiente: Percepción
(B) Ligados a enzima
Ejemplo 2: receptor de R:RL (autofosforilación)
Señales del ambiente: Percepción
(B) Ligados a enzima
Ejemplo 3: receptores de auxinas y ácido jasmónico (E3 ligasas)
Auxinas
Ácido Jasmónico
Señales del ambiente: Percepción
(C) Canales iónicos
Señales del ambiente: Percepción
(C) Canales iónicos
Señales del ambiente:
percepción, transducción y respuestas
Percepción: algunos tipos de receptores
Transducción: ejemplos comunes en plantas
Respuestas:
1) tipos generales de respuestas
2) metabolismo secundario
Señales del ambiente: Transducción
Existe una gran cantidad de moléculas involucradas en la
transducción de las señales (mensajeros secundarios)
Dos de los principales elementos en las cadenas de
transducción de señales en plantas son:
• el Ca2+
• las quinasas de proteínas
Señales del ambiente: Transducción
• el Ca2+
Al ser un mensajero
secundario importante en
numerosas respuestas, las
concentraciones
citoplasmáticas de Ca2+ se
encuentran altamente
reguladas, y presentan
valores relativamente
bajos.
Señales del ambiente: Transducción
• el Ca2+
En respuesta a una señal se
abren los canales de Ca2+,
y éste difunde según su
gradiente electroquímico
Ca2+ ATPasas y
probablemente antiportes
Ca2+/H+ restauran los
valores citoplasmáticos
Señales del ambiente: Transducción
• el Ca2+
Onda de Ca2+ generada en un tejido a partir de la
aplicación de estrés por frío en un cotiledón (asterisco
en la primera foto)
Señales del ambiente: Transducción
• el Ca2+
Se sabe o se piensa que el calcio está involucrado en la transducción de las señales de:
golpes, viento, shock térmico, elicitores fúngicos, daño mecánico, estrés
oxidativo, luz roja, luz azul, anaerobiosis, ABA, campos eléctricos, estrés
osmótico, nutrición mineral
¿Cómo es posible que un mismo mensajero secundario esté involucrado en la transducción de
distintas señales, y producir distintas respuestas?
En parte es debido a diferencias del lugar donde ejerce su acción (distintos tejidos, edad,
momento del ciclo de vida de la planta, presencia de otros mensajeros secundarios, etc.)
Señales del ambiente: Transducción
• el Ca2+
Por otro lado, la intensidad, duración, posición intracelular o patrón de oscilación de la
“onda de Calcio” pueden ser característicos en una determinada señal.
Señales del ambiente: Transducción
• las quinasas de proteínas (protein-kinases)
Son proteínas capaces de fosforilar y de esta manera alterar la actividad de otras proteínas.
Transfieren un fosfato desde el ATP a
residuos aminoacídicos (serina, treonina
o tirosina) de las proteínas blanco
Su efecto está controlado por fosfatasas
específicas que remueven el fosfato
agregado
Suelen existir cadenas de fosforilaciones
secuenciales
Señales del ambiente: Transducción
• las quinasas de proteínas (protein-kinases)
¿Por qué sería necesaria la existencia de
numerosos elementos en la cadena de
transducción de una señal, en lugar de una
respuesta directa (p. ej., que un receptor
active directamente a un determinado gen)?
• Una quinasa activada puede fosforilar a
cientos de sustratos, amplificando una señal
débil.
• La especificidad de las distintas quinasas
es variable. En general las MAPKKK son
capaces de fosforilar numerosos sustratos,
mientras que las MAPK son mucho más
específicas. Esto permite que las distintas
señales no generen respuestas lineales sino
que se genere una red en las cadenas de
transducción.
Señales del ambiente: Transducción
• Las dos figuras de abajo pretenden enfatizar que las respuestas no son lineales. Una
misma señal puede activar varias vías de señalización, distintas señales pueden activar la
misma vía, y la transducción de distintas señales, al tener actores comunes, pueden
interaccionar entre sí (“cross talk”).
Señales del ambiente:
percepción, transducción y respuestas
Algunos aspectos comunes en las
redes que controlan respuestas
plásticas de las plantas
• Señalización redundante
• Activación de respuestas por
inactivación de elementos
represores
Ballaré 2009, PCE
• Modulación de la respuesta por
mecanismos de feedback negativo
Señales del ambiente:
percepción, transducción y respuestas
Percepción: algunos tipos de receptores
Transducción: ejemplos comunes en plantas
Respuestas:
1) tipos generales de respuestas
2) metabolismo secundario
Señales del ambiente: Respuestas
Las señales percibidas por las plantas
generan respuestas, es decir cambios en
algún/os atributo/s.
Señales del ambiente: Respuestas
Si un perro tiene sed, busca un lugar para
tomar agua.
Si encuentra un
competidor, ladra.
Las plantas son organismos sésiles (sujetos a
un sustrato), lo que limita en gran medida las
respuestas comportamentales que son capaces
de desarrollar.
Sin embargo, a pesar de la imposibilidad de
cambiar de lugar, son capaces de una enorme
cantidad de respuestas que les permiten ajustar
su fenotipo a las condiciones ambientales en las
que se desarrollan.
Señales del ambiente: Respuestas (morfológicas)
A diferencia de los animales, que nacen básicamente ya desarrollados
y en gran medida solamente aumentan su tamaño a lo largo de su
vida, …
… las plantas crecen y se
desarrollan a lo largo de
toda su vida.
En gran medida esto es
posible gracias a su
estructura modular
(fitómeros).
Señales del ambiente: Respuestas (químicas)
Algunas de las respuestas a señales del ambiente fueron cubiertas en la materia
Fisiología de las Plantas. En general (aunque no exclusivamente) eran respuestas
asociadas al metabolismo primario.
Si bien no existe una diferencia clara y concisa entre metabolismo primario y
secundario, en forma muy general se puede utilizar la aproximación que sigue.
Metabolitos primarios: se encuentran en todas las plantas y cumplen funciones
metabólicas esenciales.
Metabolitos secundarios (productos naturales): con estructuras enormemente
variables, en general se encuentran presentes en grupos taxonómicos limitados, no
cumplen funciones metabólicas esenciales, pero tienen un desempeño preponderante
en las interacciones ecológicas de las plantas con el ambiente.
Señales del ambiente: Respuestas (morfología vs. química)
De: KERRY L. METLEN, ERIK T. ASCHEHOUG & RAGAN M. CALLAWAY, PCE 2009
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Los metabolitos secundarios son extraordinariamente
diversos en estructura. De la misma manera, su función
incluye un muy amplio abanico de roles ecológicos.
• Los principales grupos de metabolitos secundarios son tres:
terpenoides, alcaloides y compuestos fenólicos.
• Se encuentra descriptos alrededor de 25.000
terpenoides, 12.000 alcaloides y 8.000 fenólicos.
• Entre muchos otros roles, se pueden mencionar:
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
• Colores de flores (muchos compuestos fenólicos)
• Olores (muchos terpenoides)
• Compuestos antiherbívoros (tóxicos) (alcaloides, fenólicos,
terpenoides)
• Compuestos antifúngicos/antimicrobianos. Por ejemplo
taninos y ligninas (fenólicos).
• Interacción con organismos del suelo, por ejemplo
nematodos o rhizobium (flavonoides).
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Además de la gran cantidad de roles ecológicos realizados por
los metabolitos secundarios, revisten mucha importancia para
el hombre.
Los cultivos son fuente de energía y biomasa (proteínas,
lípidos, hidratos de carbono, macro y micronutrientes). Estas
funciones son cumplidas en gran medida por los productos
del metabolismo primario de las plantas.
Pero no hay que olvidar la importancia de los compuestos
naturales en la vida y la historia de la humanidad: especias,
hierbas aromáticas, lociones, remedios, etc.
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Bonus: ejemplos de metabolitos secundarios
Terpenoides
Monoterpenos
Monoterpenos
Alcaloides
Tetraterpenos
Tetraterpenos
Fenólicos
Fenilpropanoides
Fenilpropanoides
Flavonoides
Flavonoides
Diterpenos
Diterpenos
Sesquiterpenos
Sesquiterpenos
Triterpenos
Triterpenos
~ 25.000 compuestos
Ligninas
Ligninas
~ 12.000 compuestos
Cumarinas
Cumarinas
Taninos
Taninos
~ 8.000 compuestos
COOH
NH2
Derivan del isopentenil pp
OPP
Origen diverso
Derivan de la fenilalanina
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Tetraterpenos
(C40)
Diterpenos
(C20)
Monoterpenos
(C10)
2X
Triterpenos
(C30)
Sesquiterpenos
(C15)
2X
2X
OPP
OPP
OPP
Fitoeno
Geranil geraniol PP
Geranil PP
Isopentenil PP
Farnesil PP
Escualeno
Dimetil alil PP
Terpenoides
OPP
Monoterpenos
Monoterpenos
OPP
Tetraterpenos
Tetraterpenos
Diterpenos
Diterpenos
Sesquiterpenos
Sesquiterpenos
Triterpenos
Triterpenos
La estructura básica de los terpenoides se encuentra
generada por polimerización, cuyas unidades básicas
~ 25.000 compuestos
son dos isómeros de 5 carbonos (IPP y DMAPP)
Derivan del isopentenil pp
OPP
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
CHO
HO
CH2OH
Citral A
Bergamot, carrot, coriander,
lavender, lemon, lime,
nutmeg, orange, rose,
blueberry and blackberry
Geranio.
Olor a rosas. Antioxidante.
Repelente de insectos.
Posible acción anticancer.
Perfumería. Señalización en
abejas.
Alcanfor
Limoneno
Linalol
Geraniol
Lemongrass
Irritante.
O
Monoterpenos
(C10)
cilantro, bergamota,
menta, laurel,
canela, cítricos. Olor
agradable
Cítricos.
Olor de cítricos.
CHO
O
α-pineno
Cymbopogon citratus
β-pineno
Cineol
Citronelal
Eucalyptus,
Cymbopogon.
Insecticida.
Terpenoides
Cinnamomum camphora.
Repelente de insectos,
antimicrobiano, bálsamo
(similar al mentol).
Pinos.
Insecticida.
Cardamomo, eucaliptus.
Cocina, perfumería, reduce
inflamaciones. Atractande
de abejas en orquídeas.
Eucayptus citriodora
Monoterpenos
Monoterpenos
Tetraterpenos
Tetraterpenos
Diterpenos
Diterpenos
Sesquiterpenos
Sesquiterpenos
Triterpenos
Triterpenos
~ 25.000 compuestos
Derivan del isopentenil pp
Elettaria cardamomum
Los monoterpenos suelen ser volátiles.
OPP
Muchos con olores cítricos.
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Diterpenos
(C20)
CH2OH
Fitol
OPP
CH2OPP
Ácido abiético. Pinos.
Insecticida. Componente
primario de la resina
inducida por daño en grand
fir (Abies grandis).
Copalil PP
Geranil geraniol PP
Terpenoides
Monoterpenos
Monoterpenos
Kaureno
Tetraterpenos
Tetraterpenos
Diterpenos
Diterpenos
Sesquiterpenos
Sesquiterpenos
Giberelinas
Triterpenos
Triterpenos
COOH
CHO
GA12-aldehído
~ 25.000 compuestos
Derivan del isopentenil pp
Los diterpenos dan origen a moléculas
OPP
sumamente importantes para las plantas
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Matricaria recutita
OH
Farneseno
Sesquiterpenos
(C15)
Bisabolol
(+)-germacreno
H2OH
Varias coníferas. Olor de manzana
verde. Repele insectos. Feromona
de algunos insectos. En manzana
se induce por etileno
Muy variados.Cítricos.
Insecticida,
antimicrobiano,
feromona de algunos
insectos.
Matricaria recutita.
Anti-irritante, fragancia
floral, aumenta la
penetración cutánea.
Antimicrobiano.
CH2OH
Sirenina
Varias coníferas.
Feromona de hongos.
Atrae las gametas masculinas.
Los sesquiterpenos son en
general muy volátiles.
HO
Terpenoides
Monoterpenos
Monoterpenos
Sesquifelandreno
Zingilbereno
Cedrol
Varias coníferas.
Efecto sedante.
Tetraterpenos
Tetraterpenos
β-bergamoteno
Diterpenos
Diterpenos
Sesquiterpenos
Sesquiterpenos
Triterpenos
Triterpenos
~ 25.000 compuestos
OH
α-bergamoteno
Derivan del isopentenil pp
Biciclogermacreno
OPP
Endesmol
Cariofileno
Humuleno
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
N
Triterpenos
(C30)
N
O
HO
Taraxasterol
Xyl
Solanáceas. Induce apoptosis en
células cancerosas del páncreas.
Antioxidante. Antiinflamatorio.
O
Gal
Gluc Gluc
Gluc
Tomatina
Gal
O
α-solanina
Rham
Solanáceas. Dos glicoalcaloides
derivados de triterpenos. Gusto
amargo. Tóxicos.
Tetraterpenos
(C40)
Licopeno
OH
β-caroteno
HO
Zeaxatina
Terpenoides
OH
O
Monoterpenos
Monoterpenos
Tetraterpenos
Tetraterpenos
Diterpenos
Diterpenos
Sesquiterpenos
Sesquiterpenos
O
HO
Violoxatina
Triterpenos
Triterpenos
~ 25.000 compuestos
OH
O
Derivan del isopentenil pp
OPP
O
OH
Ácido absícico
(ABA)
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Terpenoides
Monoterpenos
Monoterpenos
Alcaloides
Tetraterpenos
Tetraterpenos
Fenólicos
Fenilpropanoides
Fenilpropanoides
Flavonoides
Flavonoides
Diterpenos
Diterpenos
Sesquiterpenos
Sesquiterpenos
Triterpenos
Triterpenos
~ 25.000 compuestos
Ligninas
Ligninas
~ 12.000 compuestos
Cumarinas
Cumarinas
Taninos
Taninos
~ 8.000 compuestos
COOH
NH2
Derivan del isopentenil pp
OPP
Origen diverso
Derivan de la fenilalanina
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
COOH
NH2
Fenilalanina
PAL
COOH
Ác. cinámico
C6
C3
CHS
C6
C3
C1
C6
C6
Fenólicos sencillos
C3
C6
Fenólicos
Flavonoides
Fenilpropanoides
Fenilpropanoides
C6
C6
C3
Ligninas
n
C3
Flavonoides
Flavonoides
C6
n
Taninos condensados
Ligninas
Ligninas
Cumarinas
Cumarinas
Taninos
Taninos
~ 8.000 compuestos
COOH
NH2
Derivan de la fenilalanina
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Cumarinas
Aegopodium
O
O
O
O
H3CO
OH
Escopoletina
Avena sativa
Muchas. Amarillo.
Controla bacterias.
Antifúngico. Regula la
presión sanguínea.
OH
Umbeliferona
Apiáceas (umbelíferas). Zanahoria,
coriandro. Amarillo. Protector solar
(UV). Se usa en lociones.
Fenólicos
Dipteryx odorata
O
O
Cumarina
Fenilpropanoides
Fenilpropanoides
Ligninas
Ligninas
Cumarinas
Cumarinas
Flavonoides
Flavonoides
Taninos
Taninos
~ 8.000 compuestos
Varias - Dipteryx odorata (árbol
leguminoso del trópico), lavanda.
Pesticida, funguicida. Tóxico para
humanos.
COOH
NH2
Derivan de la fenilalanina
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
OH
Flavonoides
COOH
3 Malonil-CoA
HO
OH
HO
O
OH
OH
OH
OH O
Quercetina
OH
Ác. p-cumárico
CHS
OH O
Tetrahidroxichalcona
OH
HO
O
OH
OH O
Kaempferol
OH
OH
FLAVONA
O
HO
Estructura básica de
distintos flavonoides
HO
O
OH
O-Rutinosido
OH O
Rutina
OH O
OH
FLAVONOL
HO
O
HO
OH O
O
Fenólicos
OH
ISOFLAVONA
OH O
Fenilpropanoides
Fenilpropanoides
OH
OH
Flavonoides
Flavonoides
+
O
HO
ANTOCIANINA
Ligninas
Ligninas
O-Azucar
Cumarinas
Cumarinas
Taninos
Taninos
OH
+
O
HO
ANTOCIANIDINA
OH
OH
Pelagordina 4´-OH
Cianidina 3´-OH, 4´-OH
Delfinidina 3´-OH, 4´-OH, 5´-OH
Peonidina 3´-OCH3, 4´-OH
Petunidina 3´-OCH3, 4´-OH, 5´-OCH3
~ 8.000 compuestos
COOH
NH2
Derivan de la fenilalanina
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Flavonoides
Ejemplos de antocianas
OH
FLAVONA
O
HO
Estructura básica de
distintos flavonoides
OH O
OH
FLAVONOL
HO
O
HO
OH O
O
Fenólicos
OH
ISOFLAVONA
OH O
Fenilpropanoides
Fenilpropanoides
OH
OH
Flavonoides
Flavonoides
+
O
HO
ANTOCIANINA
Ligninas
Ligninas
O-Azucar
Cumarinas
Cumarinas
Taninos
Taninos
OH
+
O
HO
ANTOCIANIDINA
OH
OH
Pelagordina 4´-OH
Cianidina 3´-OH, 4´-OH
Delfinidina 3´-OH, 4´-OH, 5´-OH
Peonidina 3´-OCH3, 4´-OH
Petunidina 3´-OCH3, 4´-OH, 5´-OCH3
~ 8.000 compuestos
COOH
NH2
Derivan de la fenilalanina
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Hassan & Mathesius, JEB 2012
Flavonoides
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Terpenoides
Monoterpenos
Monoterpenos
Alcaloides
Tetraterpenos
Tetraterpenos
Fenólicos
Fenilpropanoides
Fenilpropanoides
Flavonoides
Flavonoides
Diterpenos
Diterpenos
Sesquiterpenos
Sesquiterpenos
Triterpenos
Triterpenos
~ 25.000 compuestos
Ligninas
Ligninas
~ 12.000 compuestos
Cumarinas
Cumarinas
Taninos
Taninos
~ 8.000 compuestos
COOH
NH2
Derivan del isopentenil pp
OPP
Origen diverso
Derivan de la fenilalanina
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Los alcaloides son un grupo muy
numeroso y variado de compuestos que
contienen nitrógeno, en general en
anillos heterocíclicos.
Las rutas biosintéticas por las que se
generan los alcaloides en plantas son
Aislada por primera vez en
1806 por Friedrich Sertürner
El uso de la
morfina es muy
antiguo.
extremadamente diversas.
Alcaloides
~ 12.000 compuestos
Diosa del sueño, 1200 A.C.
Origen diverso
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
El que sigue es un ejemplo de
alcaloides derivados de un único
precursor (Estrictosidina).
OPP
Geranil PP
Terpenos
(C10)
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Vinblastina: Varias. Se une a la
tubulina, e inhibe la formación de
microtúbulos. Se usa en quimioterapia.
Se investiga bastante.
Catharanthus roseus
Ajmalicina: Rauwolfia
serpentina, Catharanthus
roseus. Antimicótico.
Cinchona sp.
Quinina: Cinchona sp. (Árbol de
sudamérica). Antimalaria.
Analgésico. Antiinflamatorio.
Rauwolfia serpentina
Señales del ambiente: Respuestas – Metabolismo secundario
Yohimbina: Catharanthus roseus
(Vicaria. Pequeño arbusto perennifolio
de hasta 60 cm de altura),
Pausinystalia yohimbe (árbol africano).
Aumenta la presión sanguínea y el
ritmo cardíaco. Dicen que sirve para
tratar la disfunción eréctil.
Catharanthus roseus
Pausinystalia yohimbe
Vinca minor
Vincamina: Vinca minor,
Catharanthus roseus.
Vasodilatador, incrementa el
flujo sanguíneo hacie el cerebro.
Estricnina: Strychnos nux
vomica. Extremadamente
tóxico. Sistema nervioso. Muy
amargo (1ppm). Roedores.
Strychnos nux vomica