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

METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS. Q.F. A. Sánchez U. 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), - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

Q.F. A. Sánchez U.

Page 2: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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

Page 4: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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

MutacionesLa 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.

Page 5: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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.

Page 6: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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.

Page 7: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

Variación en la concentración de los metabolitos secundarios

EFECTO DE LA PRESERVACIÓN Y EL PROCESAMIENTO

Durante el secado

Actividad 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.

Page 8: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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 oxidativosLos 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

VolatilizaciónEjemplo: en los

aceites esenciales. Este problema

puede evitarse con un almacenamiento

hermético.

RacemizaciónLa 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.

Page 9: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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

Page 10: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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.

Page 11: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

MARCHAS

FITOQUIMICAS

Page 12: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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.

Page 13: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

MARCHA FITOQUIMICA PRELIMINAR

¿Qué compuestos se determinan?

ALCALOIDES

SAPONINAS

FLAVONOIDES

Page 14: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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.

Page 15: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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

Page 16: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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

Page 17: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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

Page 18: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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

Page 19: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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.

Page 20: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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

Page 22: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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.

Page 23: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

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.

Page 24: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

BIOQUIMICA DEL VEGETAL Y SU IMPORTANCIA PARA ENCONTRAR FITOCONSTITUYENTES

Page 25: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

BIOQUIMICA DEL VEGETAL Y SU IMPORTANCIA PARA ENCONTRAR FITOCONSTITUYENTES

Page 26: METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

FITOCONSTITUYENTES DE TIPO MONOTERPENOS YAROMÁTICOS VOLATILES

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FITOCONSTITUYENTES DE TIPO MONOTERPENOS YAROMÁTICOS VOLATILES