fitoquímica

Estudio de fitoquímicos, que son sustancias químicas derivadas de plantas.

La fitoquímica es el estudio de los fitoquímicos , que son sustancias químicas derivadas de las plantas . Los fitoquímicos se esfuerzan por describir las estructuras de la gran cantidad de metabolitos secundarios que se encuentran en las plantas, las funciones de estos compuestos en la biología humana y vegetal, y la biosíntesis de estos compuestos. Las plantas sintetizan fitoquímicos por muchas razones, incluida la protección contra ataques de insectos y enfermedades de las plantas . Los compuestos que se encuentran en las plantas son de muchos tipos, pero la mayoría se pueden agrupar en cuatro clases biosintéticas principales: alcaloides , fenilpropanoides , policétidos y terpenoides .

La fitoquímica puede considerarse un subcampo de la botánica o de la química . Las actividades se pueden realizar en jardines botánicos o en la naturaleza con la ayuda de la etnobotánica . Los estudios fitoquímicos dirigidos al uso humano (es decir, el descubrimiento de fármacos) pueden caer bajo la disciplina de la farmacognosia , mientras que los estudios fitoquímicos centrados en las funciones ecológicas y la evolución de los fitoquímicos probablemente caigan bajo la disciplina de la ecología química . La fitoquímica también tiene relevancia para el campo de la fisiología vegetal .

Técnicas

Las técnicas comúnmente utilizadas en el campo de la fitoquímica son la extracción , el aislamiento y la elucidación estructural ( MS , RMN 1D y 2D) de productos naturales , así como diversas técnicas de cromatografía (MPLC, HPLC y LC-MS).

Fitoquímicos

Muchas plantas producen compuestos químicos para defenderse de los herbívoros . Las principales clases de fitoquímicos farmacológicamente activos se describen a continuación, con ejemplos de plantas medicinales que los contienen. ^[1] Los asentamientos humanos a menudo están rodeados de malezas que contienen fitoquímicos, como la ortiga , el diente de león y la pamplina . ^{[2] [3]}

Muchos fitoquímicos, incluidos la curcumina , el galato de epigalocatequina , la genisteína y el resveratrol , son compuestos que interfieren en todos los ensayos y no son útiles en el descubrimiento de fármacos . ^{[4] [5]}

Alcaloides

Los alcaloides son sustancias químicas de sabor amargo, muy extendidas en la naturaleza y, a menudo, tóxicas. Existen varias clases con diferentes modos de acción como drogas, tanto recreativas como farmacéuticas. Los medicamentos de diferentes clases incluyen atropina , escopolamina e hiosciamina (todas de solanáceas ), ^[6] la medicina tradicional berberina (de plantas como Berberis y Mahonia ), cafeína ( Coffea ), cocaína ( Coca ), efedrina ( Ephedra ), morfina. ( amapola ), nicotina ( tabaco ), reserpina ( Rauvolfia serpentina ), quinidina y quinina ( Cinchona ), vincamina ( Vinca minor ) y vincristina ( Catharanthus roseus ). ^[7]

• 
  La adormidera Papaver somniferum es la fuente de los alcaloides morfina y codeína .
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  El alcaloide nicotina del tabaco se une directamente a los receptores nicotínicos de acetilcolina del cuerpo , lo que explica sus efectos farmacológicos. ^[8]
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  La belladona , Atropa belladona , produce alcaloides tropanos como atropina , escopolamina e hiosciamina . ^[6]
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  N,N-Dimetiltriptamina ( DMT ), un poderoso compuesto psicodélico que está presente en varias especies de plantas que se encuentran en todo el mundo, comúnmente en especies de Mimosa y Acacia , pero también se ha descubierto en pastos como Philaris Aquatica .

Glucósidos

Los glucósidos de antraquinona se encuentran en el sen , ^[9] ruibarbo y el aloe . ^[10]

Los glucósidos cardíacos son fitoquímicos de plantas como la dedalera y el lirio de los valles . Incluyen digoxina y digitoxina que actúan como diuréticos . ^[11]

• 
  La sen alejandrina , que contiene glucósidos de antraquinona , se ha utilizado como laxante durante milenios. ^[9]
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  La dedalera , Digitalis purpurea , contiene digoxina , un glucósido cardíaco . La planta se utilizaba para tratar enfermedades cardíacas mucho antes de que se identificara el glucósido. ^{[11] [12]}
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  La digoxina se usa para tratar la fibrilación auricular , el aleteo auricular y, a veces, la insuficiencia cardíaca . ^[11]

polifenoles

Los polifenoles de varias clases están muy extendidos en las plantas, incluidas las antocianinas , los fitoestrógenos y los taninos . ^[13] Los polifenoles son metabolitos secundarios producidos por casi todas las partes de las plantas, incluidas las frutas, las flores, las hojas y la corteza. ^[13]

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  Angélica , que contiene fitoestrógenos.
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  Los polifenoles incluyen fitoestrógenos (superiores y medios).
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  Las antocianinas son una clase de polifenol que contribuye al color de muchas plantas.
• 
  Los ácidos tánicos son un ejemplo de muchas estructuras polifenólicas complejas producidas por las plantas.

terpenos

En las plantas resinosas como las coníferas se encuentran terpenos y terpenoides de muchos tipos . Son aromáticos y sirven para repeler a los herbívoros. Su aroma los hace útiles en aceites esenciales , ya sea para perfumes como rosa y lavanda , o para aromaterapia . ^{[14] [15]} Algunos han tenido usos medicinales: el timol es un antiséptico y alguna vez se usó como vermífugo (medicamento contra lombrices). ^{[16] [17]}

• 
  El aceite esencial de tomillo común ( Thymus vulgaris ), contiene el monoterpeno timol , un antiséptico y antifúngico . ^[dieciséis]
• 
  El timol es uno de los muchos terpenos que se encuentran en las plantas. ^[dieciséis]
• 
  Los terpenos son polímeros de isopreno.

Genética

A diferencia de las bacterias y los hongos, la mayoría de las vías metabólicas de las plantas no se agrupan en grupos de genes biosintéticos , sino que están dispersas como genes individuales. Se han descubierto algunas excepciones: glicoalcaloides esteroides en Solanum , policétidos en Pooideae , benzoxazinoides en Zea mays , triterpenos en Avena sativa , Cucurbitaceae , Arabidopsis y diterpenos momilactona en Oryza sativa . ^[18]

Referencias

1. "Angiospermas: División Magnoliophyta: características generales". Encyclopædia Britannica (volumen 13, 15ª edición) . 1993. pág. 609.
2. Meskin, Mark S. (2002). Fitoquímicos en Nutrición y Salud. Prensa CRC. pag. 123.ISBN​ 978-1-58716-083-7.
3. Springbob, Karen; Kutchan, Toni M. (2009). “Introducción a las distintas clases de productos naturales”. En Lanzotti, Virginia (ed.). Productos naturales de origen vegetal: síntesis, función y aplicación . Saltador. pag. 3.ISBN​ 978-0-387-85497-7.
4. Baell, Jonathan; Walters, Michael A. (24 de septiembre de 2014). "Química: los estafadores químicos frustran el descubrimiento de fármacos". Naturaleza . 513 (7519): 481–483. Código Bib :2014Natur.513..481B. doi : 10.1038/513481a . PMID  25254460.
5. Dahlin JL, Walters MA (julio de 2014). "Las funciones esenciales de la química en la clasificación de detección de alto rendimiento". Futura Química Medicinal . 6 (11): 1265–90. doi :10.4155/fmc.14.60. PMC 4465542 . PMID  25163000. 
6. "Atropa Belladona" (PDF) . La Agencia Europea para la Evaluación de Medicamentos. 1998 . Consultado el 26 de febrero de 2017 .
7. Gremigni, P.; et al. (2003). "La interacción del fósforo y el potasio con las concentraciones de alcaloides de las semillas, el rendimiento y el contenido mineral del altramuz de hoja estrecha (Lupinus angustifolius L.)". Planta y Suelo . Heidelberg: Springer. 253 (2): 413–427. doi :10.1023/A:1024828131581. JSTOR  24121197. S2CID  25434984.
8. "Receptores nicotínicos de acetilcolina: introducción". Base de datos IUPHAR . Unión Internacional de Farmacología Básica y Clínica . Consultado el 26 de febrero de 2017 .
9. Hietala, P.; Marvola, M.; Parviainen, T.; Lainonen, H. (agosto de 1987). "Potencia laxante y toxicidad aguda de algunos derivados de antraquinona, extractos de sen y fracciones de extractos de sen". Farmacología y Toxicología . 61 (2): 153–6. doi :10.1111/j.1600-0773.1987.tb01794.x. PMID  3671329.
10. John T. Arnason; Raquel Mata; Juan T. Romeo (11 de noviembre de 2013). Fitoquímica de Plantas Medicinales . Medios de ciencia y negocios de Springer. ISBN 9781489917782.
11. "Ingredientes vegetales activos utilizados con fines medicinales". Departamento de agricultura de los Estados Unidos . Consultado el 18 de febrero de 2017 .
12. "Digitalis purpurea. Glicósido cardíaco". Universidad Texas A & M . Consultado el 26 de febrero de 2017 . El hombre al que se le atribuye la introducción de la digital en la práctica de la medicina fue William Withering .
13. "Flavonoides". Centro de información sobre micronutrientes, Instituto Linus Pauling, Universidad Estatal de Oregón. 1 de febrero de 2016 . Consultado el 11 de octubre de 2023 .
14. Chen, TT (1965). "Trabajo revisado: la biosíntesis de esteroides, terpenos y acetogeninas ". Científico americano . Research Triangle Park, Carolina del Norte: Sigma Xi, Sociedad de Investigación Científica. 53 (4): 499A–500A. JSTOR  27836252.
15. Singsaas, Eric L. (2000). "Terpenos y termotolerancia de la fotosíntesis". Nuevo fitólogo . Nueva York: Wiley. 146 (1): 1–2. doi : 10.1046/j.1469-8137.2000.00626.x . JSTOR  2588737.
16. "Timol (CID = 6989)". NIH . Consultado el 26 de febrero de 2017 . El TIMOL es un fenol obtenido del aceite de tomillo u otros aceites volátiles que se utiliza como estabilizador en preparaciones farmacéuticas y como agente antiséptico (antibacteriano o antifúngico). Antiguamente se utilizaba como vermífugo.
17. Roy, Kuhu (1 de septiembre de 2015). "Suplementación con tallos de Tinospora cordifolia en la dislipidemia diabética: un ensayo controlado aleatorio de etiqueta abierta". Alimentos Funcionales en la Salud y la Enfermedad . 5 (8): 265–274. doi : 10.31989/ffhd.v5i8.208 . ISSN  2160-3855.
18. Lacchini, Elia; Goossens, Alain (6 de octubre de 2020). "Control combinatorio del metabolismo especializado de plantas: mecanismos, funciones y consecuencias". Revisión anual de biología celular y del desarrollo . Revisiones anuales . 36 (1): 291–313. doi : 10.1146/annurev-cellbio-011620-031429. ISSN  1081-0706. PMID  32559387. S2CID  219947907.