química de productos naturales:metabolitos secundarios comunes en plantas y organismos marinos y terrestres

1. Dra. Haydelba D’ Armas, PhD
Mayo de 2014

2. METABOLITOS PRIMARIOS
Metabolitos primarios: son moléculas de baja masa molecular que
intervienen, bien como productos finales o intermediarios, en las
distintas rutas anabólicas y catabólicas.
Por ejemplo: aminoácidos, vitaminas, nucleótidos, alcoholes, ácidos
orgánicos
Son necesarios para el crecimiento del microorganismo que los
produce
Se producen como productos únicos
Son producidos por todos los organismos (son universales)
La producción no puede perderse fácilmente por mutación
espontánea

3. METABOLITOS SECUNDARIOS
Metabolitos secundarios: se producen cuando la velocidad de
crecimiento es baja, no tienen pues una función esencial en el
crecimiento. Por ejemplo: antibióticos, toxinas, alcaloides,
flavonoides, pigmentos
No tienen funciones metabólicas directas aparentes
Generalmente, se producen como mezclas de productos muy
relacionados químicamente entre sí, siendo importantes para la
supervivencia e interacción con el entorno
La producción puede perderse fácilmente por mutación
espontánea
Cada uno de estos productos es producido por un grupo muy
reducido de organismos

4. METABOLITOS SECUNDARIOS
El interés en los metabolitos secundarios surgió por su gran utilidad
como colorantes, herbicidas, aceites, ceras, perfumes y drogas.
Con el tiempo se evaluaron las posibles funciones que estos
compuestos tendrían en las plantas, especialmente en el contexto de
las interacciones ecológicas.
En general, los biólogos no le dieron importancia a estos productos
secundarios que consideraron productos de desecho y sí lo hicieron
los químicos orgánicos que investigaron intensamente sus
propiedades estructurales.

5. METABOLITOS SECUNDARIOS
Ahora se sabe que muchos de estos productos juegan roles
importantes en procesos de defensa, necesarios para la
supervivencia de la planta, contra herbívoros y microorganismos
patógenos
También pueden cumplir funciones importantes como soporte
estructural (lignina) o como pigmentos (antocianinas) y favorecer
la polinización
Por estos motivos actualmente se prefiere la denominación de
“Productos Naturales” en lugar de metabolitos secundarios

6. CLASIFICACIÓN
Los Productos Naturales pueden dividirse en cinco grupos
principales:
Terpenos o terpenoides
Compuestos fenólicos (fenilpropanoides,
taninos, flavonoides)
Compuestos nitrogenados (alcaloides)
Los metabolitos secundarios no se diferencian de los primarios por
sus estructuras químicas, sus moléculas precursoras o su origen
biosintético

7. METABOLITOS SECUNDARIOS
Metabolitos primarios Metabolitos secundarios
Ácido kaurenoico
Ácido abietico
Prolina Ácido pipecolico

8. TERPENOIDES
Los terpenos o terpenoides constituyen el grupo mayoritario, son
insolubles en agua (lípidos) y tienen en común el origen biosintético
a partir de Acetil CoA o intermediarios de la glicólisis.
Los primeros fueron aislados de la trementina (terpentina)
Derivan de un precursor de 5 C ramificado: el isopentano:

9. TERPENOIDES
Estas estructuras básicas suelen llamarse “unidades de isopreno”
Así también a los terpenos se los llaman isoprenoides
Isopreno

10. CLASIFICACIÓN DE TERPENOIDES
Se clasifican por el número de unidades de 5C que presentan
Una simple unidad de isopreno :hemiterpeno
Dos unidades de isopreno:monoterpeno
Tres unidades de isopreno:sesquiterpeno
Cuatro unidades de isopreno:diterpeno
Cinco unidades de isopreno:triterpeno
Seis unidades de isopreno:tetraterpeno

11. BIOSÍNTESIS
Los terpenos son biosintetizados a
partir de metabolitos primarios al
menos por dos rutas diferentes: la
del ácido mevalónico es la más
estudiada
Tres Acetil CoA se unen para dar
finalmente ácido mevalónico

12. BIOSÍNTESIS
El ácido mevalónico es fosforilado,
descarboxilado y deshidratado
para dar isopentenilpirofosfato
(IPP)
El IPP es el bloque activado de 5 C
de los terpenos
El IPP también puede formarse a
partir de intermediarios de la
glicólisis o glucólisis

13. SÍNTESIS DE IPP EN PLÁSTIDOS

14. SÍNTESIS DE IPP EN PLÁSTIDOS
El IPP y su isómero DPP son los bloques activados de 5C que se
unen para formar los terpenos más grandes

15. TERPENOIDES
El hemiterpeno o isopreno es un producto volátil liberado en tejidos
fotosintéticamente activos.
La isoprenosintasa está presente en los cloroplastos de plantas C3
Los monoterpenos fueron los primeros aislados. Son esencias
volátiles de las flores.
Muchos de ellos son tóxicos para los insectos. Por ej. Los piretoides
presentes en hojas y flores de crisantemos. Se utilizan como
insecticidas
En las coníferas se acumulan en los canales resiníferos. Ej. alfa
pineno, beta pineno, limoneno y mirceno

16. Monoterpenos (C10)
Myrceno α-pineno
(-)-limoneno
β-pineno

17. Sesquiterpenos (C15)
Los más conocidos son las sesquiterpenolactonas, agentes
antiherbívoros que se encuentran en pelos glandulares de la
familiaAsteraceae
El gossypol es un dímero. Es un
agente de defensa de insectos y
patógenos (hongos y bacterias)
Se caracterizan por un anillo
lactona , un éster cíclico de 5 C
Gossypol
(sesquiterpeno dimero)
Costunolido
(repelente de insectos-tóxico en mamíferos)

18. Diterpenos (C20)
Las euforbiáceas, leguminosas y coníferas producen estos terpenos.
Phorbol
Taxol (Irritante y carcinogénico)
(droga anticancerígena)

19. Triterpenos (C30)
Incluyen esteroides. Algunos alcoholes esteroidales son importantes
componentes de las membranas celulares de las plantas.
Disminuyen la permeabilidad de las mismas
Las fitoedicsonas presentan la misma estructura básica que las
hormonas de algunas insectos. Su ingesta es letal

20. Otros triterpenos son compuestos antiherbívoros
Cardenólidos
Son cardiotónicos
Limonoides, s ustancias
amargas
Triterpenos (C30)
Azadirachtin
(repelente de insectos)
Digitoxigen
la aglicona del digitoxin, un cardenólido
(tratamiento de enfermedades cardíacas)

21. Politerpenos([C5]n)
Son moléculas de elevada masa molecular (n>9). Las gomas son los
polímeros mejor conocidos y contienen 1500 a 15000 unidades de
isopreno, como por ejemplo el caucho. El árbol más conocido es la
Hevea brasieliensis
Algunos herbívoros evaden el efecto tóxico de los metabolitos
secundarios. Por ej. detoxifican los productos lipofílicos como los
terpenos, convirtiéndolos en solubles y los eliminan. Otros se
convierten en tóxicos para otros predadores, ej. monarca

22. Agradecimiento
Senescyt (ecuador) a través del proyecto prometeo
Universidad técnica de machala: institución de
vinculación