El documento describe los conceptos fundamentales de la farmacognosia y el metabolismo secundario en plantas. Explica que la farmacognosia estudia sustancias de origen biológico con propiedades terapéuticas o tóxicas. Luego clasifica los metabolitos en primarios, intermedios y secundarios, y describe que los secundarios se forman a través de reacciones enzimáticas específicas a partir de metabolitos intermedios. Finalmente, explica algunos mecanismos enzimáticos clave como alquilaciones, condensaciones

1. METABOLISMO
SECUNDARIO
GENERALIDADES

2. Farmacognosia: ¿Qué es?
Es el estudio de las materias primas de origen biológico, ya sea:
• Vegetal
• Microbiano (hongos y bacterias)
• Animal
La farmacognosia estudia:
• substancias que tienen propiedades, ya sea terapéuticas o
tóxicas
• Excipientes
• Substancias de interés farmacéutico
Por lo tanto, es la ciencia que estudia los aspectos botánicos,
químicos, biólogos y económicos de las drogas, con el objetivo de
producir medicamentos

4. Según los diferentes factores que
caracterizan a los productos naturales,
podemos dividirlos en tres grupos:
Metabolitos primarios:
moléculas fundamentales para los seres vivos
en distribución general. Sirven para la
producción de metabolitos secundarios
Metabolitos intermediarios:
Moléculas pequeñas que corresponden a un
metabolismo central. Producidos
directamente de ciclos metabólicos primarios.
Metabolitos secundarios:
Producto de un metabolismo específico,
originados de un metabolismo intermediario.
Con función metabólica específica,
almacenados en el interior de las vacuolas

6. Reacciones enzimáticas
La formación de metabolitos primarios, intermediarios y secundarios ocurre a través de
reacciones enzimáticas.
• Tienen naturaleza protéica
• Son muy difíciles de aislar y purificar, por lo que se les clasifica de acuerdo a su acción

7. Coenzimas
• Un grupo protéico:
que son cadenas de aminoácidos.
• Un grupo prostético no aminoacídico:
Que de acuerdo a su naturaleza, se le puede
asignar una clasificación:
Cromoproteínas Co, Mg, Fe
Glicoproteínas azúcares
Lipoproteínas ácidos grasos
Fosfoproteínas ácido fosfórico
Métaloproteínas Cu, Zn
*A este grupo prostético se le conoce como
coenzima
Las enzimas generalmente se componen de:

8. Mecanismos enzimáticos
Reacciones de alquilación
• Reacciones de sustitución nucleofílica
• De adición electrofílica
En estas reacciones se produce alargamiento de cadena

9. Mecanismos enzimáticos
Sustitución nucleofilica

10. formación de SAM
C-alquilación usando SAM
a: Las posiciones ortho y para son activadas por grupos OH.
b: Los grupos carbonilo aumentan la acidez y permiten la
formación del anión enolato
O y N alquilación usando SAM
* (SAM): Vía S-adenosil metionina

11. Mecanismos enzimáticos
Adición electrofílica

12. Condensación aldólica y
Claisen
• Son reacciones donde se forman
enlaces carbono-carbono.
• Se necesita un buen grupo saliente

13. Mecanismos enzimáticos
Reacciones de condensación

14. Vía fosfoenol pirúvico
Vía Isopentenil pirofosfato (IPP) o
dimetil alil pirofosfato (DMAPP)

15. Mecanismos enzimáticos
Reacciones de Carboxilación y
descarboxilación

16. Carboxilación

17. Epoxidación
depende de las características del grupo
saliente. En sistemas biológicos, el grupo
saliente más común es el Fosfato
Descarboxilación
OxoreducciónEliminación

18. Biosíntesis
• Es sinónimo de anabolismo, la formación de
moléculas complejas a partir de otras más sencillas.
• La formación de los productos naturales en plantas
superiores, algas y algunas bacterias fotosintéticas
tiene lugar en la fotosíntesis.
• Los productos inmediatos de la absorción de energía
lumínica: ATP y NADPH.
Posteriormente estos se utilizan en el proceso de
fijación de carbono y la reducción de CO2 para
formar carbohidratos

19. Método biosintético
Es el estudio de las técnicas y los procesos de formación de sustancias en los
organismos vivos. Para su comprensión se desglosan dos conceptos:
• Biosíntesis:
La formación de una sustancia en o por un organismo vivo (comprobado
experimentalmente)
• Biogénesis:
Las hipótesis de la formación de una sustancia en un organismo. Deben estar de
acuerdo a las reglas y las leyes de la bioquímica y la química orgánica

20. Los estudios biosintéticos pueden dividirse en dos grupos:
• los estudios de secuencias biosintéticas o análisis secuencial
• estudio de mecanismos biosintéticos

21. Análisis secuencial
Pretende establecer los pasos individuales
de una secuencia biogenética
Se basa en aparición de productos
relacionados entre si en diferentes etapas de
la formación de compuestos
Aspectos a considerar:
• El mismo precursor puede metabolizarse
de formas diferentes
• La diversidad de tejidos del órgano
productor de los metabolitos
• Si las velocidades de reacción son muy
diferentes, se pueden perder la pista de
algunas de interés
La detección se basa en buscar “moléculas claves” que originen los
diferentes metabolitos en condiciones biológicamente posibles:
pH ~ 7 Medio acuoso
Presión normal Temperatura ambiente

22. Isótopos estables e Isótopos radioactivos
• Los isótopos:
son los átomos del mismo elemento que contienen el mismo número de protones
pero diferente número de neutrones, y que por lo tanto tienen diferentes números de
masa
• Los radioisótopos
Isótopos con demasiados neutrones son inestables y tienden a degradarse para
formar un isótopo más estable, se convierten en otro elemento, y emiten radiaciones
de alta energía al desintegrarse

24. • En un estudio biosintético hay que tener en cuenta que
las conclusiones obtenidas pueden ser erróneas si no
se detecta bien la “molécula clave”
• Esta detección se dificulta igualmente cuando un
intermediario es fácilmente inter convertible con otro
metabolito que está fuera del camino directo
• D no es intermediario entre A C, sin embargo si se
suministra D marcado se obtendrá C marcado,
demostrar que D no pertenece al camino directo
implica hacer demostraciones mediante determinados
procedimientos.
Se debe demostrar que las siguientes
expresiones no son ciertas

25. ¿Y CÓMO REALIZAR
ESTAS
DEMOSTRACIONES?
• Un método para demostrar esto es aislar y purificar las enzimas de
cada uno de los procesos.
• El problema puede complicarse si la inter conversión entre B y D
no es un proceso enzimático.
• Para ello es imprescindible efectuar un estudio cinético cuidadoso
de las reacciones enzimáticas
Un ejemplo real es la biosíntesis de ciertas
lactonas esteroidales como la hellebrigenina:
• Esta biosíntesis de la hellebrigenina se
pudo demostrar fácilmente pues la
interconversión de pregnelonona a
progesterona es lenta comparada con los
otros pasos.
• Al utilizar pregnelonona marcada en el
protón 3α, se demostró que un porcentaje
de la marcación era retenido en el producto
final, indicando que la progesterona no era
un intermediario.
• si así lo fuera, la marca se hubiera perdido
totalmente, pues al formarse la
progesterona, se pierde ese protón.

26. EFECTIVIDAD DEL PRECURSOR
• En plantas superiores se aceptan incorporaciones del 0.1% como efectivas
• En microorganismos aproximadamente del 5%
• El grado de incorporación está dado por la siguiente ecuación:
Donde:
M1 y M2: [ ] Molares.
A1 y A2 : Actividades específicas molares del precursor y del producto (Medidas por el método de
centelleo)
GI: grado de incorporación

27. ¿Cómo detectar posibles
precursores?
• Determinar el lugar y la fecha de formación
• Cuando se presume la naturaleza del
precursor, este se puede introducir
artificialmente en el método biológico y seguir
su destino
• Para seguir el destino existen dos métodos:
1. Marcado isotópicamente
Isótopos radioactivos
Isótopos estables
2. Método biológico, usando:
mutantes
inhibidores enzimáticos específicos
Suministro
El suministro del metabolito depende del estado
físico del sustrato:
• Si es un gas: (O2 o CO2 marcado con
14C o 13C) se hace crecer el material en la
atmósfera del gas
• Si es líquido o sólido: se aplica en solución
(estas deben ser solubles en medio fisiológico)
• Se pueden aplicar por:
Riego (en cultivos hidropónicos)
Por adsorción en tallos cortados
Por inyección de la solución en el sitio
biosintético
Por infiltración a presión reducida

28. Fotosíntesis
El proceso de fotosíntesis tiene lugar únicamente en la células que contienen clorofila y
en ciertos organelos como los comatóforos (que se encuentran en el interior de las
células, como los cloroplastos y cromoplastos)
Las células pueden clasificarse según la fuente de energía que utilizan:
• Fototróficas:
Obtienen la energía directamente de la luz (células vegetales)
• Quimiotróficas:
Obtienen la energía de la oxidación de los alimentos (células animales y células
vegetales en oscuridad)

29. FIJACIÓN DEL CARBONO (PLANTAS C3)
• La fijación del carbono es la incorporación
fotosintética del CO2 atmosférico a
compuestos orgánicos, mientras que la
Carboxilación es la adición de una unidad de
CO2 a un compuesto orgánico
• Una planta “normal” (que no tiene
adaptaciones fotosintéticas para reducir la
fotorrespiración) se llama planta C3
• Toda la fijación fotosintética del carbono tiene
lugar a través de la Carboxilación de la ribulosa-
1,5-difosfato (C5)
• Esto produce un compuesto C6 , y luego se
hidroliza para producir dos moléculas de
fosfoglicerato (C3)

30. FIJACIÓN DEL CARBONO
(PLANTAS C4)
• Algunas plantas que crecen en regiones semi-áridas con
elevada intensidad lumínica, poseen un sistema adicional de
fijación de carbono.
• Menos eficaz en la utilización de energía, pero eficaz para la
utilización de CO2. Se reduce la fotorespiración y pérdida de
agua.
• Las reacciones dependientes de la luz y el ciclo de Calvin
están separadas físicamente:
Células del mesófilo: las reacciones dependientes de la luz
Células del haz vascular: ciclo de Calvin
• El transporte de malato entre la célula del mesófilo y la
célula de la vaina del haz, origina a la vez el transporte
de CO2 entre ambas células.
• en las hojas C4 ,la fijación de CO2 por el rubisco
tiene lugar en las células de la vaina del haz.

31. Metabolismo ácido de las Crasuláceas
(CAM)
• se conocen como plantas CAM (Metabolismo Ácido de las Crasuláceas,
se denomina así por que fue inicialmente en la familia de las Crasuláceas)
• Al igual que en las plantas C4, se trata de una adaptación del ciclo
fotosintético en vegetales en situación de sequia, pues también capturan
CO2 para producir inicialmente oxaloacetato,
fase lumínica:
El malato se puede descarboxilar y pasar membrana y entrar en los cloroplastos para ser fijado
por las enzimas del ciclo de Calvin o reducirse a oxaloacetato
• Realizan este proceso de manera distinta que las plantas C4, pues el
mecanismo es temporal:
fase oscura:
El CO2 es fijado al fosfoenolpiruvato produciendo el oxaloacetato, este se oxida
para dar malato, el cual se fija en la vacuola.

33. COMPUESTOS
DERIVADOS DEL ÁCIDO
SHIKIMICO

34. CARACTERÍSTICAS
el ácido shikímico es el precursor de la mayoría de
constituyentes vegetales que contienen anillos
aromáticos
En compuestos aromáticos derivados del ácido
shikímico:
• las posiciones oxigenadas son de tipo catecol
(orto) o pirogalol (diorto)
• en el caso de los fenoles monooxigenados son
generalmente p-hidroxi-compuestos

35. • La formación del ácido shinkímico ocurre a partir de
precursores de 3 y 4 átomos de Carbono como PEP Y
E4P por una condensación aldólica, produciendo un
compuesto C7
(PEP) : ácido fosfoenolpirúvico (E4P) : eritrosa 4-fosfato
• Fenilalanina y Tirosina, se sintetizan por reacciones
posteriores del ácido shinkímico con PEP, seguida de las
transformaciones vía del ácido corísmico como
intermediario del ácido prefénico para luego formar
fenilpirúvico.
• Ácido prefénico, fenilpirúvico y el p-hidroxifenilpirúvico
son los precursores de fenilalanina y tirosina. Son los
constituyentes universales de proteínas.
• Es el punto de partida de la secuencia biosintética que
lleva a los compuestos C6C3

36. • En el caso de animales, se produce la Hidroxilación
directa de la fenilalanina a tirosina y luego a
dihidroxifenil alanina (L-DOPA), precursor de las
catecolaminas como noradrenalina y adrenalina.
Biogénesis de ácidos cinámicos
La ruta principal para la producción de ácidos cinámicos a
partir de fenilalanina o tirosina se reveló cuando se
encontró que los tejidos vegetales contienen sistemas
enzimáticos capaces de catalizar la remoción de amoníaco
de estos aminoácidos

37. En los mecanismos PAL (fenilalanina-monioliasa) o el TAL (tirosina-amonioliasa)
las enzimas actúan sobre los grupos salientes en posición trans, como una
eliminación de tipo Hoffman
Eliminación de tipo
Hoffman.

38. FENIL PROPANOIDES

39. Compuestos C6C3
(Ácidos cinámicos)
Una característica estructural general en este tipo de sustancias es
la presencia de funciones oxigenadas en posiciones 4, 3y 4, 4 y 5 y
3, 4 y 5 (las mismas posiciones oxigenadas en el ácido shinkímico.
Muchos compuestos naturales que
contienen cadenas laterales de 3 átomos de
carbono ligados a núcleos fenólicos, son
productos de reducciones biológicas de los
ácidos cinámicos
Entre los derivados de los ácidos cinámicos, se
encuentra:
• el cloranfenicol (cloromicetina): agente
bacteriostático de amplio espectro.
• la p-aminofenilalanina (L-PAPA): que luego
de una serie de reacciones produce el
cloranfenicol.
Localización de las funciones oxigenadas en
ácidos cinámicos
Formación de fenil propanos a partir de fenil alanina y tirosina

40. Compuestos C6C2
Una clase de compuestos C6C2 que
provienen de compuestos C6C3 por
un proceso de descarboxilación.
estos compuestos son derivados
tipo acetofenona, estilbenos y
feniletanoides
Compuestos C6C1
A partir de los ácidos cinámicos las plantas pueden
generar compuestos aromáticos C6C1, formando
inicialmente el éster de la coenzima A del ácido
cinámico, el cual puede sufrir degradación de la
cadena lateral, mediante un proceso enzimático
similar a la β oxidación de los ácidos grasos.
Compuestos C6
Los más comunes son la arbutina y éter
metílico.
Son pocos los compuestos C6 aislados en la
naturaleza.

41. COMPUESTOS (C6C3)2 (LIGNANOS)
son una clase de compuestos derivados de fenilpropanos ampliamente distribuidos en la naturaleza,
formados por dimerización oxidativa de unidades C6C3. Dentro de esta clase de compuestos,
podemos distinguir:
• Los lignanos propiamente dichos: dímeros oxigenados de fenilpropanos sencillos con puente β-β´
en la cadena lateral. Se dividen en diaril butanos, butirolactonas, furanos y furanoides, difuranos y
tetralinas
• Neolignanos: son compuestos cuyas uniones son diferente a β-β´
• Lignoides: O los Oligómeros de lignanos, con este término se designa al resultado de la
condensación de tres a cinco unidades de fenilpropanos
• Lignanos diversos
• Lignanos conjugados: Dentro de esta clase existen los lignanos conjugados con otros compuestos
fenólicos como los flavolignanos ( condensación entre un lignano y un flavonoide)

42. Biogénesis de lignanos
• Se basa en el acoplamiento oxidativo de fenoles,
por dimerización de los precursores C6C3 .
• Luego del acoplamiento oxidativo de fenoles,
actúan NADPH H+ y aromatizar los anillos
El acoplamiento mediante radicales libres permite
determinar las posiciones activas del anillo las cuales
son en para y meta a la cadena lateral.
• En la estructura IV, el radical libre se
encuentra en la posición β de la cadena.
• Cuando se unen dos estructuras del tipo IV se
forma un lignano, cuando se unen dos
estructuras diferentes a IV-IV se forma un
neolignano.

43. ESTRUCTURAS POLIMÉRICAS
• A partir de derivados del ácido shinkímico, se forman tres tipos de
polímeros.
• Derivados de la tirosina, pasando por dopamina y que generan la
melanina responsable de la pigmentación de la piel.

44. Ligninas
• Se detecta la lignina con el test
de floroglusinol en HCl dando
un color rojo o también con el
test de Maüle, que se puede
determinar la clase de material
vegetal, se trata el material con
KmnO4 seguido de HCl y luego
amoniaco.
• Produce un color púrpura para
las Gynnospermas y un color
marrón para las Angiospermas
dependiendo de cual sea el
residuo.
• Son polímeros de unidades C6-C3 con peso molecular alto
correspondiente a ≈ 40 unidades.
• contienen tres tipos de residuos aromáticos: el Guaiacil o
coniferil, el siringil o sinapil y el p-cumaril.

45. Taninos
presentan acciones derivadas de su capacidad de formar complejos y precipitar
metales, alcaloides y proteínas:
• Astringentes y antidiarreicos: se unen y precipittan las proteínas presentes en
las secreciones
• Antimicrobianos y antifungicos
• Antídotos para el envenenamiento con alcaloides y metales pesados: su
toxicidad en general es baja y deriva de la posible intolerancia gástrica y
estreñimiento que pueden causar
Son sustancias de origen vegetal y de
estructura polifenólica,
• amorfas.
• de sabor astringente.
• solubles en agua, en alcohol y en
acetona en forma de soluciones
coloidales.
• su solubilidad depende del grado de
polimerización.
• son insolubles en solventes
apolares, por su capacidad de
precipitar proteínas, se usan para
curtir la piel.

46. Cumarinas
Presentan un amplio rango de actividad biológica, como efectos de:
• Anticoagulante y antibacterial del dicumarol
• Antibiótica de la novobiocina
• Hepatoxicidad y carcinogenicidad de ciertas aflatoxinas
• Estrogénica del cumestrol
• Foto sensibilizadora de ciertas furanocumarinas
• Hepatoprotectora de la silimarina
• Son metabolitos típicos de plantas
superiores y algunos pocos
microorganismos
• Su núcleo es venzo 2 pirona o
benzo α pirona.
• Son lactonas insaturadas y comprenden
otra clase de compuestos C6C3
• La propiedad física más importante de
estos compuestos es la fluorescencia
generada con la luz UV (365 nm),
propiedad ampliamente usada para su
detección
…(continuación)

47. Cumarinas simples
Las cumarinas simples pueden
tener sustituciones oxigenadas en
las posiciones 6, 7 y 8 del núcleo
bencénico.

48. También se originan a partir del ácido sinkímico: las cumarinas piránicas y
furánicas
A su vez se dividen en lineares y angulares dependiendo de la posición
donde se condensa el isopententil pirofosfato para luego ciclarse y formar el
heterociclo
Furanocumarinas
• También denominados psoralenos, son
ampliamente distribuidas en plantas .
• Las plantas que contienen sporalenos,
son usadas interna o externamente en
“PUVAterapéutico”, en el tratamiento de
la psoriasis, vitíligo, y otras afecciones
de la piel o para producir bronceado
CUMARINAS
COMPLEJAS
Piranonocumarinas
tienen el núcleo pirano unido en posiciones
6-7: tipo xantiletina y 7-8: tipo sesilina.