Tema 11. Metabolismo secundario (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Microbiología - 1º curso
Asignatura Fisiologia Vegetal
Año del apunte 2014
Páginas 3
Fecha de subida 15/03/2015
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METABOLISMO SECUNDARIO – CONEXIÓN CON PRIMARIO, VÍAS Y FUNCIONES En un principio, los compuestos o substancias que no actuaban en la fotosíntesis y no se encontraban en todas las plantas se denominaban metabolitos secundarios, y las vías que seguían se llamaban metabolismo secundario.
Se denomina de forma errónea secundario, ya que este metabolismo es muy importante.
Tienen importancia económica y tecnológica (industrial, farmacéutico, ecológico).
Se calcula que hay unas 200.000 substancias químicas en el metabolismo vegetal. Muchos son específicos para determinadas especies, otro no tanto. Se estudian principalmente desde el punto de vista medicinal (drogas con activada farmacológica).
El metabolismo secundario es el responsable de la síntesis de la mayoría de los principios activos de la mayoría de drogas vegetales. Están producidos la mayoría de ellos en algunas especies determinadas y están relacionados con la función de defensa y atracción de la planta.
1. ESTUDIO DEL METABOLISMO SECUNDARIO Los productos del metabolismo secundario han sido objeto de estudio desde la antigüedad, donde se utilizaban plantas medicinales, se extraían principios activos que tienen identificados únicamente con la función curativa y realmente la investigación científica ha comprobador que muchísimos de los productos vegetales tienen una importancia farmacéutica.
Hasta el siglo XVI se pensaba que dios hizo las plantas para curar en las personas y según el aspectos se podía deducir su uso (Ej: nuez, ayuda celebro). Hoy en día se sabe que son substancias químicas que hay en las plantas las que producen un efecto (positivo o negativo) en los humanos. Actualmente, muchas de las industrias farmacéuticas y cosméticas están haciendo búsquedas (screaning) minuciosas de plantas de origen marino y terrestre para encontrar nuevos compuestos que pueden ser utilizados. Hay que ser consciente que los compuesto no están para ayudarnos a nosotros, sino que son útiles para las plantas (han evolucionado con la co-evolución).
2. CARACTERÍSTICAS DEL METABOLISMO SECUNDARIO El metabolismo secundario, con gran diversidad de substancias químicas, es el resultado de una co-evolución entre plantas y otros organismos, como microorganismos, animales y otras plantas. A través de la química han sido capaces de competir por recursos necesarios (Ej: alelopatía), establecer comunicación (con olores, colores, etc), armar sus defensas y combatir contra los patógenos. Las plantas han evolucionado mucho más en el ámbito de defensa, no en el ataque.
La gran diversidad de substancias se pueden agrupar desde el punto de vista químico o desde el punto de vista funcional.
1 El estrés en las plantas, inducido por patógenos o diferentes factores, activa genes de defensas que hacen que diferentes vías metabólicas del metabolismo secundario y el primario interactúen fuertemente.
3. VÍAS DEL METABOLISMO SECUNDARIO • Vía acetato mevalonato (citosol)  terpenos • Vía terpenos no por mevalonato (cloroplasto) • Vía shiquimico • Vía acetato malonato + triptófano  flavonoides • Vía fenilpropanoides  lignina • Acetato  síntesis ácidos grasos C18 (cloroplasto)  triacilgliceroles en retículo endoplasmático  almacén de reservas lipídicas en oleosomas • Glutamato, succinil-CoA + glicina  aminolevulinato  clorofila Con la fotosíntesis del C, azufre y N, se forman cisteina, glutamina y monosacáridos. A partir de monosacáridos, se forma PEP que con la vía del shikimate da lugar a compuestos aromáticos, los cuales pueden dar lugar a compuestos que contiene anillos aromáticos. El piruvico es básico para la síntesis aa alifásicos.
*flavonoides: importante comunicación plantas (colores, olores…) 3.1. VÍA DE SHIQUÍMICO (SHIKIMATE) Una de las vías más compleja de las plantas. Parte de eritrosa-4-P con PEP y forma DAHP (3-deoxy-arabino-heptulosa-7-P), el cual da lugar a shikimato. Este dará lugar al corismato, el cual es la vía de diversificación de múltiples vías de síntesis (triptófano, vitamina K y D proteínas, alcaloides, curamato (da lugar a ligina y flavonoides) y cinamato (da lugar a cumarinas)).
2 Es una vía específica de vegetales, y esto hace que sea un punto interesante de estudio para todos aquellos compuestos con los que pretendemos matar plantas (herbicidas para matar malas hierbas, de forma que tienen que actuar solo sobre estas).
Por la vía del shiquímco se sintetizan muchos de los fenoles propios del aceite de oliva; otros fenoles, como flavonoides: ácido salicílico o cinámico (también intervienen vía del malúvico).
Así como compuestos esenciales, como aa aromáticos (triptófano y fenilalanina).
3.2. SÍNTESIS DE TERPENOS Reacción presente en todas las plantas, dando lugar a carotinoides y fitohormonas. La síntesis de terpenos se da en los cloroplastos a partir del gliceraldehido-3-P que reacciona con piruvato. A partir de ella se forma isopentenil-pirofosfato (5C) que está en isomería con el dimatilalipirofosfato. Se fusionan con dos isopentenil formando GGPP, a partir de los cuales se forman gibelinas (fitohormonas vegetales). Terpenos de 40C – formación de carotenoides. A partir de estos carotenoides se pueden romper para dar lugar a terpenos más simples (ácido abscísico, 15C).
Los terpenos normalmente son múltiples de 5 (nombre de carbonos).
3.3. ALCALOIDES Substancies químicamente muy diversas sintetizadas en diferentes vías que contienen nitrógeno en heterociclo (C + N). Son de reacción alcalina (pH superior a 7), de origen natural y tienen una marcada función sobre el sistema nervioso central. Muchos son adictivos, otros excitantes (cafeína), otros dan sueño (morfina), tienen una amplia aplicación médica.
La medicina actualmente utiliza la mayoría de fármacos sintéticos, algunos derivados de plantas. Aún hay medicamentos que siguen siendo de origen vegetal (sobretodos beneficiosos para el corazón).
Tienen una importante investigación en las áreas de cáncer, diabetes, Alzheimer y SIDA.
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