El documento describe los procesos de biosíntesis de compuestos orgánicos en plantas. La fotosíntesis produce ATP y NADPH que se usan para fijar el carbono en carbohidratos. Los productos naturales se derivan de la ruta del ácido shikímico que conduce a fenilalanina y tirosina y luego a compuestos aromáticos como ácidos cinámicos, lignanos y estilbenos. Las plantas C3, C4 y CAM varían en cómo fijan el carbono.

1. Farmacognosia Biosintesis

2. BIOSÍNTESIS
• Todos los compuestos orgánicos están constituidos por carbono e
hidrógeno a menudo contienen oxígeno y nitrógeno y menos
frecuentemente azufre, fósforo y halógenos.
• La formación de los productos naturales en plantas superiores,
algas y algunas bacterias fotosintéticas; tiene como origen la
fotosíntesis, la energía solar es utilizada por células que contienen
clorofila la cual se encuentra en los cloroplastos.
• Los productos inmediatos de la absorción de energía lumínica son
ATP y el reductor NADPH, compuestos que más tarde se utilizan en
el proceso de fijación del carbono con la formación de enlaces
carbono-carbono y la reducción del CO2 para formar los
• carbohidratos (CH2O)n.

3. FOTOSÍNTESIS
• Únicamente en las células que contienen
clorofila
• Según la fuente de Energía que utilizan, las
células se clasifican en:
• 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

4. Fijaciòn del carbono
• 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.
• Ciclo de Calvin (Plantas C3)
• Melvin Calvin en 1946, incubó una micro alga verde Chlorella
pyrenoidosa en presencia de luz y le burbujeó 14CO2, la incubación se
llevaba a cabo en diferentes periodos de tiempo desde 3 segundos a
sesenta segundos, suspendiendo la incubación con vapores de alcohol;
se extraían los compuestos radioactivos y se cromatografiaban en
papel, revelándose luego con una placa fotográfica que marcaba las
sustancias radioactivas. A los tres segundos solo dio una sola mancha
correspondiente a 3-fosfoglicerato, pero a los treinta segundos dio
varias manchas

6. • Toda la fijación fotosintética del carbono tiene lugar a través de la
carboxilación de la ribulosa-1,5difosfato (C5), dando un compuesto
C6, (esta reacción es catalizada por la enzima Ribulosa-1,5-difosfato
carboxilaza conocida como rubisco), luego se hidroliza para producir
dos moléculas de fosfoglicerato (C3).
• En las llamadas plantas C3, la anatomía de las hojas presenta las
células del mesófilo distribuidas al azar en todo el tejido de la hoja y
son los sitios primarios de fijación del CO2.
Fig. 1 Anatomía de las hojas C3 (a) y C4 (b)

7. Plantas C4
• Algunas plantas que crecen en regiones semi-áridas
con elevada intensidad lumínica, poseen un sistema
adicional de fijación de carbono; aunque es menos
eficaz en la utilización de energia, si lo es para la
utilización de CO2, reduciendo la fotorespiración y
pérdida de agua, estas plantas son conocidas como
plantas C4 donde el fosfoenol piruvato es el aceptor
inicial del CO2; produciendo un compuesto C4, el
oxaloacetato; luego estas reacciones se invierten en
otra parte de la planta para dar CO2 que se recombina
con de la ribulosa-1,5 difosfato.

8. Las células de las plantas C4, a
diferencia de las plantas C3
• Las células del mesófilo, se encuentras organizadas en torno a las
células de la vaina del haz, siendo estas, mas prominentes que sus
equivalentes en las hojas C3; esta estructura se conoce como
“anatomía de Kranz” o guirnalda.
• En ambos casos intervienen células del mesófilo con cloroplastos en
la fijación del CO2. Sin embargo, en las hojas C3 la fijación de CO2
por el rubisco, tiene lugar en las células de la vaina del haz,
mientras que en las células del mesófilo C4, se especializan en la
incorporación inicial del CO2 en el ácido dicarboxílico oxaloacetato,
el cual pasa al cloroplasto para reducirse a malato por medio de
NADP-malato deshidrogenasa.
• 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.

9. plantas CAM
• Metabolismo Ácido de las Crasulaceas, se denomina asi por que fue
• inicialmente en la familia de las Crasulaceas donde se observó un
incremento de ácido málico en horas de oscuridad. Otras grandes familias
como Liliaceas, Cactaceas y Euphorbiaceas poseen especies con una
bioquímica similar. 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, pero
lo hacen de manera distinta que las plantas C4, pues el mecanismo es
temporal (fase oscura y fase lumínica)

10. • En la oscuridad el CO2 es fijado al fosfoenolpiruvato
produciendo el oxaloacetato, este se oxida para dar malato,
el cual se fija en la vacuola. En la luz el malato pasa la
membrana entrar en los cloroplastos y descarboxilarse para
ser fijado por las enzimas del ciclo de Calvin o reducirse a
oxaloacetato.
• En general los tipos de fijación del dióxido de carbono CO2
son:

11. COMPUESTOS DERIVADOS DEL ACIDO
SHIKIMICO
• El ácido shikímico se aisló inicialmente en 1885 de la planta asiática "SHIKIMI-
NOKI” Illicium sp. (Fam. Illiciaceae) y es reconocido como el compuesto punto de
partida para un vasto número de sustancias naturales.
• Es el metabolito universal de las plantas superiores y de muchas clases de
organismos no mamíferos
• Es el precursor de la mayoría de constituyentes vegetales que contienen anillos
aromáticos; dando un patrón de oxigenación en el anillo aromático claro, que
permite reconocer los compuestos derivados de este; así, en compuestos
aromáticos derivados del ácido shikímico, las posiciones oxigenadas son de
• tipo catecol (orto) o pirogalol (diorto), y en el caso de los fenoles monooxigenados
son generalmente p-hidroxi-compuestos. En compuestos derivados de la ruta del
Acetato- Malonato los grupos oxigenados están en disposición meta entre sí, o sea
que los polifenoles son derivados tipo resorcinol.

12. BIOSÍNESIS DEL ÁCIDO SHIKÍMICO
• La formación del ácido shikímico ocurre a partir de
precursores de 3 y 4 átomos de carbono como son el ácido
fosfoenolpirúvico (PEP) y la eritrosa 4-fosfato (E4P) por una
condensación de tipo aldólica, produciendo un compuesto
C7 a través de una serie de etapas

13. Biosíntesis de fenilalanina y tirosina
(Aminoácidos aromáticos).
• Los aminoácidos fenilalanina y tirosina, se sintetizan
por reacciones posteriores del ácido shikímico con PEP,
• Vía del ácido corísmico como intermediario del ácido
prefénico para luego formar el fenilpirúvico. En
microorganismos y plantas, estos aminoácidos, se
forman separadamente a partir del ácido prefénico, Los
ácidos prefénico, fenilpirúvico y el p-
hidroxifenilpirúvico son los precursores de fenilalanina
y tirosina, estos aminoácidos son los constituyentes
universales de proteínas y es punto de partida de la
secuencia biosintética que lleva a los llamados
compuestos C6C3

14. Biogénesis de los ácidos cinámicos
• La ruta principal para la producción de los ácidos cinámico 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.
• En los mecanismos PAL (fenilalanina-amonioliasa) o el TAL (tirosina-
amonioliasa) las enzimas actúan sobre los grupos salientes en
posición trans, como una eliminación de tipo Hoffmann

15. • Las evidencias experimentales muestran al
parecer que la enzima (PAL) se encuentra
ampliamente distribuida en los vegetales,
mientras que la (TAL) se encuentra
principalmente en ciertas gramíneas. Estas
enzimas son esteroespecíficas ya que son capaces
de desaminar los L-aminoácidos pero no los D-
aminoácidos. Los ácidos cinámicos producidos
por acción de los aminoliasas, constituyen el
punto de partida para una cantidad enorme de
procesos metabólicos secundarios.

16. Fenilpropanoides C6C3, C6C2 Y C6C1.
• Compuestos C6C3 (Ácidos cinámicos)
La importancia fundamental de la secuencia de reacciones ácido shikímico
→ ácido prefénico → fenilalanina (o tirosina) → ácidos cinámicos, y la
amplia distribución natural de los ácidos cinámicos y sus productos de
biodegradación, lleva a la conclusión de que 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; la naturaleza ofrece muchos ejemplos de casi todos los niveles
de oxidación de la cadena lateral de estos compuestos.

17. • Compuestos C6C2
Una clase de compuestos C6C2 que provienen de
compuestos C6C3 por un proceso de
descarboxilación, estos compuestos son
derivados tipo estireno, fenil etanoide y
acetofenona.

18. • 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.
El derivado del ácido benzoico así originado, puede descarboxilarse para generar
compuestos C6, o sufrir una o varias etapas de reducción para generar derivados
tipo benzaldehído, alcohol bencílico y compuestos derivados del tolueno.

19. • Compuestos C6
Son pocos los compuestos C6, que han sido aislados en la naturaleza,
los más comunes son la arbutina (el β-D-glucopiranósido de la
hidroquinona) y su éter metílico. La arbutina es derivada de la ruta del
ácido shikímico→fenilalanina; esto se comprobó por experimentos en
los cuales se administró fenilalanina, ácido cinámico, tirosina y ácido
shikímico marcados con 14C, a hojas de Pera, Pyrus communis (familia
Rosaceae), demostrando que la arbutina era originada a partir de estos
precursores ya que efectivamente se aisló arbutina radiactiva. Estos
resultados y la posterior demostración experimental de la formación de
arbutina a partir de fenilalanina marcada en Grenvillea robusta (Fam.
Proteaceae) confirmaron este hallazgo.

20. COMPUESTOS C6C2C6 (ESTILBENOS)
• Los eltilbenos son compuestos naturales de frecuente aparición en diferentes
familias de plantas como Cyperaceae, Dipterocarpaceae, Gnetaceae y Vitaceae,
pueden encontrarse libres o como glicósidos. Pertenecen al grupo de los
polifenóles no flavonóidicos, su esqueleto estructural comprende dos anillos
bencénicos unidos por un puente etileno (C6-C2-C6) donde el resveratrol (3, 5, 4’-
trihidroxiestilbenceno), con gran actividad antioxidante; es de anotar que el
resveratrol proviene de dos vías metabólicas diferentes, vía acetato (el primer
anillo) y vía ácido shikímico el segundo anillo.
• El resveratrol de Vitus vinifera (Vitaceae) y otros estilbenos como la
combrestastatina A-4, del sauce africano Rhus lancea (Anacardiaceae) mediante
inhibiciones enzimáticas, se ha demostrado que actúan como compuestos
quimiopreventivos del cancer, capaces de prevenir, inhibir o reversar procesos de
carcinogénesis.

21. COMPUESTOS (C6C3)2 (LIGNANOS)
• Los 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, se pueden distinguir varios grupos:
Los lignanos propiamente dichos: son dímeros oxigenados de
fenilpropanos sencillos con puente β-β' en la cadena lateral.
• Los lignanos propiamente dichos, dependiendo de las cadenas laterales,
se pueden dividir en cinco grupos de estructuras fundamentales:
– Diaril butanos cuando las cadenas laterales no son sustituidas como el caso
del ácido guairético
– Butirolactonas, una de las cadenas es un ácido carboxílico y la otra un alcohol
que al deshidratarse forman una lactona, pueden ser saturadas o insaturadas.
– Furanos y Furanoides
– Furofuranos o Difuranos
– Ariltetrahidronaftalenos (Tetralinas)
– Neolignanos: son compuestos cuyas uniones son diferente a β-β‘
• Lignanos conjugados: Dentro de esta clase de sustancias existen los
lignanos conjugados con otros compuesto fenólicos como los
flavolignanos: condensación entre un lignano y un flavonoide,
constituyentes de Sylibum marianum (Asteraceae) o cardo mariano.

22. EXTRACCIÓN DE LIGNANOS
• Los lignanos se pueden aislar por extracciones con
metanol seguidas por particiones con solventes de
diferentes polaridades. Los lignanos que poseen grupos
fenólicos, se pueden separar por precipitación; a las
soluciones alcohólicas se les adiciona KOH acuoso
concentrado, estos se precipitan como sales de potasio
o con acetato de plomo, precipitan como sales de
plomo, en este último caso, los fenoles se liberan por la
adición de H2S a la suspención alcohólica. Una vez
obtenido el extracto, se monitorea por cromatografía
en capa fina (ccf) y las manchas se observan en UV a
254 nm o con vapores de yodo

23. INTERÉS BIOLÓGICO DE LOS LIGNANOS
• Gran número de lignanos y neolignanos poseen diferentes
usos terapéuticos, en especial como inhibidores
enzimáticos y antihipertensivos como los derivados del
pinoresinol, potencializadores de la acción de piretros,
como el aceite de sésamo, hepatoprotector como la
schisandrina B aislado de los frutos de Schisandra chinensis
Fam. Magnoliaceae, etc. pero solo los derivados
hemisintéticos de la podofilotoxina, con propiedades
citostáticas y antimitóticas, y los flavolignanos del cardo
mariano, con propiedades antioxidantes y
hepatoprotectoras, se encuentran con formulaciones
farmacéuticas y son explotadas terapéuticamente.

24. Taninos
• Son sustancias de origen vegetal y de estructura polifenólica, peso molecular entre
500 y 3000; son amorfas, de sabor astringente, solubles en agua, en alcohol y en
acetona en forma de soluciones coloidales, pero su solubilidad depende del grado de
polimerización, son insolubles en solventes apolares;, por su capacidad de precipitar
proteínas, se usan para curtir la piel.
• Se encuentran repartidos en la mayoría de las especies vegetales, especialmente en
familias como: Coniferae, Ericaceae, Labiadas, Leguminosae, Myrtaceae, Poligonaceae,
Rosaceae Rubiaceae, Fagaceae, fabaceae, etc.
• Desde el punto de vista farmacológico, presentan acciones derivadas de su capacidad
de formar complejos y precipitar metales, alcaloides y proteínas:
– Astringentes y antidiarreicos, se unen y precipitan las proteínas presentes en las secreciones.
– Antimicrobianos y antifúngicos.
– 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.
• Se localizan en vacuolas, combinados con alcaloides y proteínas y desempeñan una
función defensiva frente a insectos: agallas, maduración de los frutos.
• Se pueden encontrar en todos los órganos de la planta:
– Corteza: roble (Quersus colombiana), castaño (Sterculia apetala), eucalipto (Eucalyptus globulus),
granada (Punica granatum), canela (Cinnamomum zeilanicum), quina (Cinchona sp.)
– Madera: mangle (Rhysophora mangle), acacia (Delonix regia).
– Hoja: hamamelis (Hamamelis virginiana), té (Thea sinensis), guayaba (Psidium guajava), almendro
(Terminalia catappa).
– Flores: rosa roja (Rosa canina).
– Granos o semillas: café (Coffea sp.), kola (Cola nitida).
– Tejidos patológicos y órganos viejos: agallas de alepo (corteza de roble resultado de la
descomposición debido a la ovoposición de las avispas

25. • Taninos hidrolizables: galotaninos y elagitaninos, que pueden ser
hidrolizados por ácidos o enzimas, son formados por varias
moléculas de ácidos fenólicos derivados del shikímico unidos por
enlaces éster a un núcleo central de glucosa.
• Taninos condensados o proantocianinas o también llamados
catecol taninos, son moléculas más resistentes a la ruptura y cuyas
unidades son derivados flavonóidicos . Algunos ejemplos Eucalipto,
castaño, corteza de roble.
• Estos taninos pueden ser hidrolizados por enzimas cono la tanasa,
secretada por Aspergillus sp. y Penicillum sp., hidrolizando la
glucosa y liberando los ácidos que los conforman.
• Las soluciones acuosas de los taninos precipitan con sales de
metales pesados Cu, Fe, Hg, Pb, Zn. Con sales férricas los taninos
hidrolizables producen una coloración azul oscura y los taninos
condensados una coloración verdosa.

26. •
CUMARINAScomún de la haba tonca
Las cumarinas su nombre viene de “Coumarou” nombre
(Dipteryx odorata Willd., Coumarouna odorata Aubl. Fam.
Leguminosae/Fabaceae), son metabolitos típicos de plantas superiores y algunos
pocos microorganismos, su núcleo es benzo 2 pirona o benzo α pirona. En general
son lactonas insaturadas y comprenden otra clase de compuestos C6C3,
prácticamente todas las cumarinas, a excepción de la cumarina propiamente
dicha, poseen un sustituyente oxigenado en posición 7, ya sea hidroxilado como
sucede en la umbeliferona, o combinado (metilo, azúcares, etc.).
• Se han aislado unas 1000 cumarinas naturales en unas 150 especies distribuidas
en aproximadamente 30 familias, principalmente en Umbeliferae/Apiaceae,
Rutaceae, Leguminosae/Fabaceae, Papilionaceae, Rubiaceae, Lamiaceae,
Asteraceae, Solanaceae, Gramineae, etc. En forma libre o como glicósidos. La
propiedad física mas importante de estos compuestos es la fluorescencia generada
con la luz ultravioleta (365 nm), propiedad ampliamente usada para su detección.
• Estos compuestos presentan un amplio rango de actividad biológica, podemos
citar: la acción anticoagulante y antibacterial del dicumarol, la acción antibiótica
de la novobiocina, la hepatoxicidad y carcinogenicidad de ciertas aflatoxinas, la
acción estrogénica del cumestrol, la acción fotosensibilizadora de ciertas
furanocumarinas, etc., se destaca además, el uso de cumarinas como saborizantes
y en perfumería
• Las cumarinas se clasifican en:
• Cumarinas simples
• Cumarinas complejas Estas a su vez, se clasifican en Furanocumarinas y
Piranocumarinas, las cuales, dependiendo de la posición del anillo furano o pirano,
se subclasifican en lineales y angulares.
• Cumarinas diversas

27. Las cumarinas simples

28. Cumarinas complejas
• También se originan a partir del ácido shikímico las llamadas cumarinas
piránicas y furánicas, que se dividen en lineales y angulares .
• Furanocumarina: El bergapteno (psoroleno metoxilado en posición 5) de
Citrus bergamia y posteriormente la xantotoxina (8 metoxi psoroleno); en
1940 se identificaron estos compuestos como los responsables de producir
fotodermatitis, estos compuestos son altamente fluorescentes bajo luz UV y
aun en la región visible.
• Los Psoralenos o furanocumarinas lineales, son ampliamente distribuidas en
plantas como: Umbeliferae (Apiaceae) y Rutaceae.
• Psoraleno, bergapteno (visnagina), xantotoxina (metoxaleno) e
isopimpinelina (kelina), son usadas para ratamiento fotoquimioterapeutico
donde se utiliza el Psoraleno con la luz ultravioleta A –cercana al visible-
vitiligo, y otras afecciones de la piel o para producir bronceado.
• El metoxaleno o xantotoxina: Ammi majus Umbeliferae (Apiaceae), (apio
cimarrón) es usado para facilitar la repigmentación de la piel, en casos de
vitiligo y psoriasis, administrado via oral y luego exposición a la luz UV,
minimiza el riesgo de quemaduras extremas y cáncer de piel, el metoxaleno
reacciona con las bases pirimídicas del DNA inhibiendo la replicación y
reduciendo la rata de división celular.

29. Cumarinas diversas
• El dicumarol se forma por fermentación bacteriana de tréboles y
pasto, se aisló de hojas descompuestas de Melilotus albus
Leguminosae/Fabaceae. El dicumarol (bishidroxicumarina)
antogoniza con la protombina y otras proteínas necesarias para la
coagulación de la sangre. Análogos sintéticos del dicumarol son
utilizados vía oral como anticoagulantes para el tratamiento de la
trombosis, como es el caso de las sales de warfarina y
acenocumarol (nicumalona).
• Las aflatoxinas son un grupo de sustancias relacionadas
estructuralmente con las cumarinas; son micotoxinas producidas
por Aspergillus flavum y A. versicolor y que han sido la causa de
mortalidad animal por ingestión de alimentos enmohecidos,
provocando lesiones hepáticas

30. Técnicas de extracción de cumarinas
• La extracción de las cumarinas puede
realizarse tanto sobre material seco como
fresco, con solventes de polaridades
diferentes, dependiendo de los tipos de
estructura, algunas son ligeramente solubles
en solventes apolares y a menudo pueden
cristalizar directamente en ellos por
enfriamiento o concentración del solvente.

31. • Gracias