UNIVERSIDAD JUAREZ DEL ESTADO DE DURANGOFACULTAD DE CIENCIAS QUMICASFARMACOGNOSIARUTAS METABOLICAS Y METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

4TO SEMESTRE QFBMAESTRA: DRA. TELMA LILIANA RAMOS LOMASEQUIPO:ESTEBAN DE JESUS ALCANTAR OROZCOYAZMIN MERCEDEZ AMADOR SEGOVIAJULIO CESAR RAMIREZ ESPAAKARLA DE JESUS SOTO GAYTANYOLANDA GUADALUPE TORRES ALVARESJOSE LUIS URBAN MARTINEZ

IntroduccinAlgunas rutas metablicas bsicas de las plantas parecen ser similares a las de los animales mientras que otras posen un mbito ms restringido.A los productos secundarios de las plantas (como a los que no estn necesariamente relacionados con el metabolismo esencial de la clula) es a los que la mayora de las drogas vegetales deben su actividad teraputica; por ello, es en estos, en los que los farmacognostas estn especialmente interesados.Las clulas vivas vegetales poseen una estructura altamente organizada con diversos orgnulos dotados de caractersticas bioqumicas diferenciadas. Estos permiten la creacin de ambientes qumicos en el interior de una clula.EnzimasMuchas reacciones que tienen lugar en la clula son enzimodependientes y, antes de que empezara a conocerse la naturaleza qumica de estas sustancias, se saba que eran catalizadores orgnicos, producidos por clulas animales y vegetales. Entonces se observ su amplia distribucin y la delicadeza de su forma de actuar y Bechhold escribi: Las enzimas son instrumentos para la desintegracin qumica o para la edificacin de las molculas.Al igual que otros catalizadores, las enzimas influyen en la velocidad de una reaccin sin cambiar el punto de equilibrio. La lipasa, por ejemplo cataliza, tanto la sntesis como la hidrolisis de los glicridos formados por el glicerol y cidos grasos; sin embargo, el punto final, de equilibrio es el mismo en ambos casos. En las plantas, algunas reacciones efectuarse en uno u otro sentido, segn las diferentes condiciones que dan lugar a variaciones diarias y estacionales de la acumulacin de metabolitos.Las enzimas son de naturaleza coloidal y se componen totalmente de protenas o bien tienen una parte esencial proteica. La mayora de las enzimas son solubles, tanto en agua como en soluciones salinas diluidas, y precipitan por el alcohol o la acetona, as como por elevadas concentraciones de sales. Son inactivadas mediante calor, luz ultravioleta y rayos X, o por cualquier otro tratamiento que conduzca a la desnaturalizacin de las protenas.La actividad de las enzimas se ve afectada, de forma muy evidente, por la reaccin del medio y la presencia de ciertas sustancias, como las sales. El efecto del calor sobre las enzimas tiene una importancia considerable en los procesos de desecacin de las drogas. A bajas temperaturas no ocurren generalmente cambios enzimticos marcados. Las temperaturas ptimas de actuacin de las distintas enzimas son variadas, pero generalmente se sitan entre 35C y 50 C.Naturaleza qumica.-A partir del aislamiento de la ureasa, se han obtenido en dicha forma muchas enzimas diferentes, establecindose su naturaleza proteica. Algunas enzimas que requieren la presencia de molculas orgnicas menores son denominadascoenzimaspara poder realizar su funcin, estn muy difundidas y participan en un nmero considerable de importantes reacciones bioqumicas. Unacoenzima importante es la coenzima A (CoA). Esta participa en el transporte de grupos acetilo y acilo y el acetilCoA (acetato activo) desempea un papel central en el metabolismo vegetal y animal.Clasificacin de las enzimasAl haberse aislado ms enzimas, resulta importante poseer un esquema preciso de clasificacin y nomenclatura. Se ha dado un paso en la nomenclatura utilizando el nombre del sustrato y la terminacin asa. Las clases de enzimas se han denominado de forma similar. As, el termino general esterasa abarca las lipasas que hidrolizan las grasas, la clorofilasa que hidroliza la clorofila, etc.Las enzimas se clasifican en seis grupos principales.

GrupoNombre comnNombre sistemtico

1. OxidorreductasasGlucosa deshidrogenasa-D-Glucosa: NAD(P)-

Oxidorreductasa

-Difenil oxidasa (lactasa)-Difenol: O2

Oxidorreductasa

PeroxidasaDonador: H2O2oxidorreductasa

CatalasaH202: H202oxidorreductasa

2. Transferasas-Glucan fosforilasa-1,4-Glucan: ortofosfato-

glucosil-transferasa

3. HidrolasasLipasaGlicerol-ester hidrolasa

ClorofilasaClorofil-clorofilido-

Hidrolasa

TanasaTanino acil-hidrolasa

-Amilasa-1,4 Glucan 4-glucano-

hidrolasa

InulasaInulina 1-fructanohidrolasa

4. LiasasAdoliasaCetosa-1-fosfato aldehido-

liasa

5. IsomerasasMaleato isomerasaMaleatocis-trans-

isomerasa

6. LigasasAsparagina sintetasaL-Aspartato: amonio

(Sintetasas)ligasa (ADP)

Oxidorreductasas: Enzimas que utilizan oxigeno molecular como aceptor convierten las sustancias fenolicas en quinonas. Entre las oxidasas estn la lacasa presente en la laca, y la ascorbato oxidasa ampliamente distribuida en las plantas. La oxalato oxidasa es una flavoproteina presente en los mohos y en las hojas de plantas superiores, que oxida el acido oxlico a dixido de carbono.

Hidrolasas.Comprende muchos tipos diferentes, de los cuales los que citamos tienen importancia farmacutica.1. Hidrolisis de esteres.Se incluyen aqu las lipasas que pueden ser de origen vegetal o animal y que hidrolizan los glicridos. Otras esterasas son la clorofilasa, que hidroliza la clorofila, y la tanasa que hidroliza los enlaces ester en los taninos.2. Hidrolisis de azucares y heterosidos.Todas las enzimas que hidrolizanazucares, carbohidratos y heterosidos, pertenecen al importante grupo de las glucosidohidrolasas. Entre las que hidrolizan azucares estan: fructofuranosidasa (sucrasa, sacarasa o invertasa), lactosa, maltosa, genciobiasa y trealasa. Entre las enzimas que hidrolizanheterosidosestan la glucosidasa oDglucosidoglucohidrolasa.3. Hidrolisis del enlaceCN.Hay muchas enzimas que actan sobre los enlaces peptidicos. En las enzimas vegetales estan la papana (de laCarica papaya) y ficina(de diversas especies de higueras) Otras enzimas que actan sobre amidas de cadena lineal son la asparaginasa (presente en el regaliz y muchas otras plantas) y la ureasa.FOTOSINTESISLa fotosntesis es un proceso mediante el cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energa en forma de luz y la transforman en energa qumica, es uno de los ciclos fundamentales de los que depende, la vida en la Tierra. Reaccin bsica general: La fotosntesis tiene lugar en los cloroplastos. Separados del resto de la clula, los cloroplastos pueden realizar el proceso completo de la fotosntesis. Durante el proceso de fotosntesis se producen: Oxgeno, Coenzimas y azcaresLa fotosntesis se realiza en dos etapas: La velocidad de la primera etapa, llamada reaccin lumnica, aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos lmites), pero no con la temperatura. En la segunda etapa, llamada reaccin en la oscuridad, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos lmites), pero no con la intensidad luminosa.Fase primaria o lumnicaLa fase lumnica de la fotosntesis es una etapa en la que se producen reacciones qumicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila. Los productos de esta fase son:Oxgeno:La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molcula de agua (H2O), separando el hidrgeno (H) del oxgeno (O); es decir, el enlace qumico que mantiene unidos al hidrgeno y al oxgeno de la molcula de agua, se rompe por efecto de la luz.Coenzimas:Los cloroplastos transforman la energa solar en energa qumica, esta energa es almacenada por los enlaces qumicos de dos sustancias: ATP (Adenosn Trifosfato), molcula universal que da energa a toda clula viva y NADPH (Nicotinamida adenina dinucletido fosfato reducido). Estas dos sustancias proporcionan energa para provocar la produccin de carbohidratos en la fotosntesis. La produccin de ATP y NADPH se lleva a cabo por medio de un proceso llamado fotofosforilacin, que consiste en la absorcin de luz por las molculas de clorofila que provocan reacciones de transferencia de electrones que liberan el oxigeno del agua y producen ATP y NADPHFase secundaria u oscuraLa fase oscura de la fotosntesis es una etapa en la que no se necesita la luz, aunque tambin se realiza en su presencia. Ocurre en los cloroplastos y depende directamente de los productos obtenidos en la fase lumnica.En esta fase, el hidrgeno formado en la fase anterior se suma al dixido de carbono gaseoso (CO2) presente en el aire, dando como resultado la produccin de compuestos orgnicos, principalmente carbohidratos.Este proceso se desencadena gracias a que se enva la energa almacenada en el ATP y NADPH para formar carbohidratos a partir del CO2.A partir de estos productos, la planta elabora lpidos y protenas necesarios para la formacin del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.UTILIZACION DE LOS GLUCIDOSLa reserva glucdica, como el almidn de las plantas o el glucgeno de los animales, se destina a la produccin de energa, mediante un proceso que comprende la conversin a piruvato y, posteriormente, a acetato, actualmente acetil coenzima A, integrndose sta a continuacin en el ciclo de los cidos tricarboxlicos (Fig. 47). Como resultado de ello, los carbohidratos ricos en energa son eventualmente oxidados a dixido de carbono y agua. Durante el proceso, los tomos de hidrgeno liberados son transportados por enzimas al sistema citocromo, en el que la energa es cedida paulatinamente con posible formacin de ATP a partir de ADP y fosfato inorgnico. El hidrgeno termina por combinarse con oxgeno para formar agua. Se conocen ciertas rutas del metabolismo inicial de la glucosa en varios tejidos vivos. Una de ellas concierne a compuestos que se encuentran en el ciclo de la fotosntesis y parece como una reversin de este ciclo, pero el mecanismo es, al parecer, muy diferente. Se han estudiado ampliamente los sistemas cinticos y enzimticos que intervienen en las rutas anteriormente citadas. Debe sealarse que una molcula de glucosa puede dar lugar a dos molculas de piruvato, cada una de las cuales es convertida en acetato y una molcula de anhdrido carbnico. Una vuelta completa del CAT representa la oxidacin de un acetato a dos molculas de dixido de carbono, dando lugar a doce molculas de ATP. La reaccin general del metabolismo de una molcula de glucosa, entrando en juego ADP y ATP, es:C6H12O6 + 6O2 t 38ADP + 38P (inorgnico) > 6H2O + 6CO2 + 38ATPLos anteriores esquemas son fundamentales, no solamente en la construccin y demolicin de las reservas alimenticias, sino tambin en el sentido de que los intermediarios estn disponibles para la biosntesis de todos los restantes grupos de compuestos encontrados en las plantas.

HetersidosLos hetersidos son el resultado de la condensacin de una o varias osas (azcares simples), con una estructura no glucdica llamada genina. Las propiedades de los glucsidos dependen de la naturaleza de la genina. La genina es su parte activa. Para que esta parte se libere y ejerza los efectos fisiolgicos es necesario que se produzca la reaccin qumica correspondiente de hidrlisis catalizada por una enzima. Se forman en la naturaleza por la interaccin de azucares con el grupo alcohlico o fenlico del 2do compuesto. Sin embargo existen otros heterosidos en los que la unin se realiza a travs de un azufre (S-hetersidos), nitrgeno (N-hetersidos) o carbono (C-hetersidos).Los heterosidos no reducen el reactivo de Fehling por s mismos, los azucares sencillos que ellos originan por hidrlisis, lo reducen dando un precipitado de xido cuproso rojo.Los azucares encontrados en los hetersidos pueden ser monosacridos como la glucosa, o ms raramente desoxiazcares.

AmigdalinaAmigdalinaSe compone de dos unidades de glucosa (azcar), una unidad de benzaldehdo y una de cianuro, estrechamente ligadas. Se encuentra naturalmente en las semillas del chabacano (aproximadamente de 4 a 5 gramos), manzana, uva, sandas, ciertas nueces y, particularmente en las almendras. La orto medicina lo relacion inicialmente con la cura del cncer, con el nombre vitamina B17, pero los estudios han demostrado que carece de efectividad alguna para ello. En sobredosis, esta substancia puede ser peligrosa.

Lpidos y cidos GrasosLas grasas son triglicridos compuestos de cidos grasos, saturados o no, de cadena larga y, como tales, constituyen un importante alimento de reserva para animales y plantas (especialmente en las semillas).Relacionados con las grasas simples estn los glcidos complejos, la mayora de los cuales son diesteres.Los cidos grasos, una vez liberados de grasa, son utilizables para la produccin de acetil- CoA, por eliminacin de unidades C2. El conocimiento de esta espiral se debe en gran parte a Lynen y se investig primeramente en tejidos animales.Degradacin de los cidos grasos

Biosntesis de cidos grasosCondensacin

Reduccin del Acetoacetil -ACP

Deshidratacin

Reduccin de Crotonil-ACP

Biosntesis aromtica.Los fenoles de las plantas son sintetizados por muchas vas distintas y por lo tanto tambin son un grupo heterogneo desde el punto de vista metablico, pero dos vas bsicas estn involucradas: la va del cido shikmico y la va del cido malnico.Laruta del cido shikmicoparticipa en la biosntesis de la mayora de los fenoles de las plantas superiores. Utiliza como sustratos la eritrosa-4-fosfato (de lava de las pentosas fosfato) y el cido fosfoenolpirvico (proveniente de la gluclisis). Uno de los productos de esta va es lafenilalanina, de la que se deriva la mayora de los fenoles. La fenilalanina, un aminocido esencial parte del metabolismo primario de las plantas y animales, entra al metabolismo secundario cuando la enzimafenilalanina amonio liasa(PAL) cataliza la eliminacin de un amonio convirtiendo a la fenilalanina encido cinmico.Lava del cido malnicoes una importante fuente de fenoles en bacterias y hongos, y en las plantas superiores existe aunque no es tan utilizada como en aqullos. Su sustrato es elacetil-CoA. Junto con la va del cido shikmico participa en la biosntesis de losflavonoides, laligninay otros fenoles.Ruta del prefenato: Biosntesis de los aminocidos aromticosLas rutas de los aminocidos aromticos L-fenilalaninay L-tirosinaa partir del cido prefnico pueden variar de acuerdo al organismo, y en muchos casos puede operar ms de una ruta en una especie. En esencia, tres tipos de reaccin estn implicadas: Transaminacin, aromatizacin descarboxilativa e hidroxilaciones, pero lo que cambia en los organismos es el orden en el que se llevan a cabo. As, en algunos organismos se pueden producir tanto sustratos del cido arognico como del prefnico. Muchas bacterias y plantas tienden a sintetizar la fenilalanina y la tirosina por separado.Aminocidos.Unaminocidoes unamolcula orgnicacon un grupoamino(-NH2) y un grupocarboxilo(-COOH). Los aminocidos ms frecuentes y de mayor inters son aquellos que forman parte de lasprotenas.

"R" representa lacadena lateral, especfica para cada aminocido. Tanto el carboxilo como el amino songrupos funcionalessusceptibles de ionizacin dependiendo de los cambios depH, por eso ningn aminocido en disolucin se encuentra realmente en la forma representada en la figura, sino que se encuentraionizado.

Clasificacin.Segn las propiedades de su cadena.

Propiedadescido-bsicas.-Se refiere al comportamiento de cualquier aminocido cuando se ioniza. Cualquier aminocido puede comportarse como cido y como base, por lo que se denominan sustanciasanfteras.Los aminocidos y las protenas se comportan como sustanciastampn.pticas.-Todos los aminocidos excepto laglicinatienen 4 sustituyentes distintos sobre su carbono asimtrico lo que les confiere actividad ptica; esto es, sus disoluciones desvan el plano de polarizacin cuando un rayo de luz polarizada las atraviesa. Si el desvo del plano de polarizacin es hacia la derecha, el compuesto se denomina dextrgiro, mientras que si se desva a la izquierda se denominalevgiro. Un aminocido puede en principio existir en sus dos formasenantiomricas(una dextrgira y otra levgira), pero en la naturaleza lo habitual es encontrar slo una de ellas.Estructuralmente, las dos posibles formasenantiomricasde cada aminocido se denominan configuracin D o L dependiendo de la orientacin relativa en el espacio de los 4 grupos distintos unidos al carbono alfa. Todos los aminocidos proteicos son L-aminocidos, pero ello no significa que sean levgiros.Se consideran L-aminocidos los que estructuralmente derivan de L-gliceraldehdo y D-aminocidos los derivados del D-gliceraldehdo.Qumicas.-Las que afectan algrupo carboxilo, como ladescarboxilacin. Las que afectan algrupo amino, como ladesaminacin. Las que afectan al grupo R o cadena lateral.Solubilidad.-No todos los aminocidos son solubles en agua debido a la diferente naturaleza de su cadena lateral, por ejemplo si sta es ionizable el aminocido ser ms soluble.

Aminocidos en las plantas. Bio-Sntesis de la Protena.-Los L-aminocidos solamente puede ser asimilados por las plantas, en cambio los D-aminocidos no son reconocidos por las enzimas y no participan en el proceso bio-sinttico de las plantas. Fotosntesis.-La glicina y el cido glutmico son metabolitos fundamentales en la formacin de tejido vegetal y en la sntesis de la clorofila. Estos aminocidos elevan la concentracin de clorofila en las plantas que a su vez aumenta la absorcin de energa luminosa, la cual conduce a un mayor rendimiento de la fotosntesis. Quelacin.-Los aminocidos tienen un efecto quelante en cuanto a los nutrientes. Cuando se aplican en conjunto con elementos micros, la absorcin y transportacin dentro de la planta se simplifica. Esto es originado por la permeabilidad de la quelacin y la membrana. Los aminocidos L- glicina y L- cido glutmico son reconocidos como agentes quelantes muy efectivos. Aminocidos y fitohormonas.-Los aminocidos son los precursores o activadores de las fitohormonas y substancias del crecimiento. . L-Metionina es un precursor del etileno y otros factores de crecimiento como el esperamino y esperadimina, los cuales son sintetizados de 5-adenosil metionina.L- triptfano es un precursor de la sntesis de auxina, est disponible solamente si se usa la hidrlisis proteica en su extraccin.

Pptidos y protenas.Los pptidos muestran diferencias marcadas en cuanto a sus propiedades fsicas, qumicas y farmacolgicas. Los miembros ms inferiores van de slo dos molculas de aminocidos, pero los miembros superiores tienen muchas unidades de aminocidos y forman pptidos, protenas simples (albuminas, globulinas, prolaminas, glutalinas, etc.) o protenas ms complejas conjugadas, en las cuales forman parte de la molcula otros agrupamientos, por ejemplo glcidos en las mucoprotenas ; la sumamente compleja molcula clorofila en la protena de los cloroplastos; nucleoprotenas en las que las protenas estn combinadas con cido nucleico; lipoprotenas del citoplasma en las que la protena se combina con lpidos. Todos estos compuestos ms o menos complejos tienen dos o ms molculas de aminocidos, unidas por un enlace peptdico que resulta de la eliminacin de agua procediendo un OH de un aminocido y un H del otro.

De la Sapindcea Blighia spida, se ha aislado un dipptido con propiedades hipoglucemicas. La sntesis de protenas tiene lugar en asociacin con los ribosomas.

Ejemplos mencionados:

AlbuminaBlighia spida

Hemoglobina

Histona y ADN

Sntesis de protenas

Compuestos isoprenoides Los terpenos, o terpenoides, constituyen el grupo ms numeroso de metabolitos secundarios (ms de 40.000 molculas diferentes).Los terpenos Suelen ser insolubles en agua y derivan todos ellos de la unin de unidades de isopreno (5 tomos de C).El descubrimiento del acetil-coenzima A, denominado . El descubrimiento del cido mavelonico y la demostracin de su incorporacin, por parte de los tejidos vivos, a los compuestos a los que se aplican la regla del isopreno. El compuesto 5-C, era el isopentenil pirofosfato; deriva del pirofosfomevalonato por descarboxilacin y deshidratacin. Despus sigue la sntesis isoprenoide por condensacin del isopentil pirofosfato con el dimetil-alil-pirofosfato ismero, para dar geranil pirofosfato.

Metabolitos secundariosLas rutas metablicas bsicas constituyen los orgenes del metabolismo secundario de las plantas, dando lugar a una vasta serie de compuestos; algunos responsables de olores caractersticos, causticidad y colores de los vegetales; otros comunican a la planta sus virtudes culinarias, medicinales o venenosas. Los metabolitos secundarios (en la mayora de los casos) no parecen ser necesarios para la supervivencia de las plantas, pero pueden suponer una ventaja competitiva considerable.Los metabolitos secundarios poseen otras caractersticas, como son:No tener funciones metablicas directas aparentes.Ser importantes para la supervivencia e interaccin con el entorno.Presentar diferente distribucin en el reino vegetal.No ser clasificados como secundarios basndose en su estructura, ruta biogentica o tipo de distribucin.

Compuestos de estrsSon compuestos que se acumulan en la planta a un nivel ms elevado de lo normal, como resultado de alguna forma de alteracin o disturbio de su metabolismo. Pueden ser productos del metabolismo primario o secundario. Una serie de factores ambientales y biolgicos promueven la sntesis de compuestos de estrs, entre los que se incluyen lesiones mecnicas de la planta, radiacin ultravioleta, deshidratacin, tratamiento con sustancias qumicas e infeccin microbiolgica.Qumicamente, los compuestos de estrs son de extrema variabilidad y comprenden: fenoles, resinas, carbohidratos derivados del cido hidroxicinamico, cumarinas, sesquiterpenos biciclos, triterpenos y compuestos esteroides.