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

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METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

Q.F. A. Sánchez U.

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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.

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ESQUEMA DEL METABOLISMO PRIMARIO Y SECUNDARIO

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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.

Variación en la concentración de los metabolitos secundarios

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.

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Variación en la concentración de los metabolitos secundarios

Efectos ecológicos o exógenos

Clima o luzPor 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.

AlelopatíaEsta 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.

NutriciónSe 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.

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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.

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Variación en la concentración de los metabolitos secundarios

EFECTO DE LA PRESERVACIÓN Y EL PROCESAMIENTO

Durante el secadoActividad enzimáticaEn 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.

OscurecimientoLa 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.

EvaporaciónDurante 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.

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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.

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CARACTERISTICAS DE LOS PRINCIPIOS ACTIVOS

HeterósidosAlcaloides

Aceites esenciales

Sustancias nitrogenadas que aparecen en cualquier órgano: Nicotina (raíces del

tabaco), Quinina (corteza)

Formados por glúcidos unidosa su genina (excreción)

Digitalina, salicósido, etc.

Desechos delmetabolismo de

la planta: esencias y las resinasSon emulsiones, que vierten de la planta

por los canales exteriores

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CARACTERISTICAS DE LOS PRINCIPIOS ACTIVOS

OTROS PRINCIPIOS ACTIVOS

TANINOSVITAMINAS

ELEM. MINERALESANTIBIOTICOS

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.

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MARCHAS

FITOQUIMICAS

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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.

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MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR

¿Qué compuestos se determinan?

ALCALOIDES

SAPONINAS

FLAVONOIDES

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MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR

ALCALOIDES• Dragendorff

• Mayer

SAPONINAS• Prueba de la espuma

FLAVONOIDESShinoda

Muestra seca y molida2-3 g

Extracto

+ 20 mL de metanol, etanol, cloroformo oÉter isopropílico; calentar 5-10 min aEbullición, filtrar

+ gotas de HCl 1% + agua (el doble de volumen)Sacudir 30 seg.

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MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR PARA ALCALOIDES

Extracto clorofórmico yExt. Clorofórmico-alcohólíco

Separado

Muestra seca y molida50 g

Extracto alcohólico

Etanol 95° reflujar 1 hora filtrar

Aprox. 15 g extraer HCl 5%, Alcalinizar NaOH 20%Extraer con CHCl3 y CHCl3:Etanol (3:2)

Concentrar

Concentrar, extraer con HCl 5%Filtrar

Solución ácidaALCALOIDES

• Dragendorff, Mayer y otros

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MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR PARA FLAVONOIDES, ANTRAQUINONAS, TANINOS Y SAPONINAS

Extract. PetróleoSol. ACCD bidimensional silicagelExtract. Petróleo: Acetona (80:20)ESTEROIDES

Muestra seca y molida50 g

Extracto alcohólico

Etanol 95° reflujar 1 hora filtrar

20 g extraer con éter de petróleo

Concentrar

Extraer con etanol:Agua (1:7) 60°C

residuo

Sol. B

Flavonoides Antraquinonas Taninos Saponinas

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MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR PARA FLAVONOIDES, ANTRAQUINONAS, TANINOS Y

SAPONINAS

Precipitado

Muestra seca y molida50 g

Extracto alcohólico

Etanol 95° reflujar 1 hora filtrar

Aprox. 10 g pptar. Con Pb(AcO)2 5%

Concentrar

Extraer con CHCl3, secar (Na2SO4),Concentrar, CC alúmina neutra activada,Eluir con CHCL3: MeOH (90:10)

filtrado

Ext. SCC

CCD silicagelCHCl3:Me2CO(90:10)

SESQUITERPENLACTONAS Y CUMARINAS

CCD silicagel, CH2Cl2:MeOH:H2O

(87:12:1): CARDIOTÓNICOS

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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

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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 KOHPrecipitado 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.

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UV: Absorciones intensas entre 202 y 210 nmIndicada para compuestos saturados

LONGITUDES DE ONDA PARA LECTURAS DE ACEITES ESENCIALES

UV: Absorciones entre 215 - 250 nmIndicada para compuestos Insaturados

UV: Absorciones intensas entre 250 y 270 nmIndicada para compuestos AROMÁTICOS

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DETERMINACIONES DE LOS ACEITES ESENCIALES

Valores de Indice de Refracción, gravedad, rotaciónEspecífica, 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

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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.

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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.

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BIOQUIMICA DEL VEGETAL Y SU IMPORTANCIA PARA ENCONTRAR FITOCONSTITUYENTES

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BIOQUIMICA DEL VEGETAL Y SU IMPORTANCIA PARA ENCONTRAR FITOCONSTITUYENTES

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FITOCONSTITUYENTES DE TIPO MONOTERPENOS YAROMÁTICOS VOLATILES

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FITOCONSTITUYENTES DE TIPO MONOTERPENOS YAROMÁTICOS VOLATILES