Farma 6
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Este documento describe la ruta metabólica del acetato-mevalonato que produce terpenoides en plantas. Explica la clasificación de terpenoides como monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos y otros. Luego describe varios ejemplos de terpenoides encontrados en plantas como el crisantemo, árnica, hierba de los dioses, tejo, nim y estevia.
Farma 6
- 1. RUTA DEL ACETATO- MEVALONATO: TERPENOIDES.
- 2. DEFINICIÓN. Un terpenoide o isoprenoide es un cmpuesto en cuya molécula puede advertirse, al menos en parte, la estructura de una o varias unidades isoprenoides. El esqueleto básico de una unidad isoprenoide se encuentra presente en el ISOPRENO 1, el cual es emitido por diferentes especies vejetales en grandes cantidades, entre ellos, los encinos. ENCINO (Quercus rugosa) 1
- 3. CLASIFICACIÓN. Un hemiterpenoide posee en su molécula una única unidad isoprénica, basada en la estructura del isopreno. Un terpenoide posee dos unidades isoprénicasy, por lo tanto, al menos 10 carbnos. Un sesquiterpeno tiene a tres unidades isoprénicas en su estructura, esto es, al menos 15 carbonos en su molécula Un diterpeno cuenta con cuatro unidades isoprenoides en su estructura.
- 4. ESTEROIDES: DEFINICIÓN. Un esteroide es un triterpenoide modificado que contiene el sistema tetracíclico del CICLOPENTANOPERHIDROFENANTRENO 2 en el que los tres grupos metilo del LANOSTEROL 3 en C4 y C14 se hallan ausentes. 2 3
- 5. Grupo acetilo unido a enzima Condensación de Claisen Acetil CoA Acetil CoA Acetoacetil CoA Reacción aldólica estereoespecífica: también involucra la hidrólisis de la unión acetilo- enzima Grupo acetilo unido a enzima Acetil CoA 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA (HMG-CoA) Reducción del tioéster al aldehido via el hemitioacetal Hemitioacetal del ácido meváldico Ácido meváldicoÁcido mevalónico (MVA) Reducción del aldehido al alcohol Fosforilación secuencial del alcohol primario al pirofosfato El ATP facilita la reacción de descarboxilación-eliminación concertada del alcohol terciario Pirofosfato de isopentenilo (IPP) Pirofosfato de dimetilalilo (DMAPP) E1 acetoacetil CoA sintasa E2 HMG CoA sintasa E3 HMG CoA reductasa E4 mevalonato quinasa E5 fosfomevalonato quinasa E6 mevalonato-5-pirofosfato descarboxilasa E7 isopentenil difosfato isomerasa
- 10. MONOTERPENOS: CRISANTEMO. Los crisantemos son nativos de Asia y el noroeste de Europa. Se le conoce también al crisantemo como pelitre. En esta especie puede encontrarse la PIRETRINA I 1 , que posee propiedades insecticidas. Su estructura monoterpénica es irregular (no sigue la regla del isopreno) Se extrae de las hojas. 1 CRISANTEMO (Chrysanthemum cineraeriaefolium.)
- 11. Las piretrinas y otros compuestos estructuralmente relacionados que se producen en el crisantemo poseen propiedades insecticidas fulminantes. Son igualmente tóxicos para otras especies de sangre fría, como los peces, ácaros, anfibios y parásitos. Son relativamente inocuas para animales de sangre caliente. MONOTERPENOS: CRISANTEMO.
- 12. Estructuralmente relacionados con las piretrinas son los compuestos sintéticos llamados PIRETROIDES, generalmente más tóxicos, más estables a la luz solar y al calor y relativamente biodegradables. Se han desarrollado aproximadamente un millar de ellos, de los cuales 12 se emplean comercialmente; de ellos, el más célebre es la PERMETRINA 2. MONOTERPENOS: CRISANTEMO. 2
- 13. MONOTERPENOS: IRIDOIDES Y SECOIRIDOIDES. Son monoterpenoides en su origen que poseen el esqueleto básico del IRIDANO 3. Los iridoides 4 poseen un anillo de ciclopentano que usualmente se halla fusionado a un anillo heterocíclico de seis miembros. En los secoiridoides 5 hay una fragmentación en el anillo heterocíclico. 3 4 5
- 14. Es originario del sur de África. Las preparaciones de las raíces secundarias poseen propiedades antiinflamatorias y analgésicas, aunque hay hallazgos ambiguos. Algunos de los principales constituyentes de la raíz poseen estrucutas de iridoides, como el HARPAGÓSIDO 6. GARRA DEL DIABLO (Harpagophytum procumbens) IRIDOIDES: GARRA DEL DIABLO. 6
- 15. SESQUITERPENOS: ÁRNICA Un ejemplo importante de compuestos de este tipo son las lactonas sesquiterpénicas, como la HELENALINA 7, presente en el árnica. El árnica es originaria de Europa Central, pero se halla presente en Asia y Norteamérica. Crece en suelos ácidos. ÁRNICA (Arnica montana)7
- 16. SESQUITERPENOS: ÁRNICA Del árnica se emplean los capítulos florales (la “flor”). Presenta actividad antiinflamatoria, es un vasodilatador coronario, antiagregante plaquetario, antiartrítico, antineurálgico, antibacteriano, antihistamínico, y antieccematoso (eccema: enfermedad de la piel caracterizada por la aparición de manchas rojas acompañadas de picor intenso). Todo esto debido principalmente a las lactonas sesquiterpénicas presentes.
- 17. DITERPENOS: ESQUELETOS BASE. ABIETANO ICETEXANO LABDANO TAXANO KAURANO PIMARANO
- 18. HIERBA DE LOS DIOSES (Salvia divinorum) Es originaria Oaxaca. México. Esta planta produce una serie de compuestos llamados salvinorinas, de entre los que puede destacarse la SALVINORINA A 8. 8 DITERPENOS: HIERBA DE LOS DIOSES.
- 19. La salvinorina A es el principal compuesto psicotrópico presente. Es alucinógeno y onirógeno con actividad a dosis muy pequeñas. A diferencia de los alucinógenos no es un alcaloide, es decir, su molécula no contiene nitrógeno, y de hecho se dice que es el primer agonista opioide no nitrogenado de origen natural. DITERPENOS: HIERBA DE LOS DIOSES.
- 20. La hierba de los dioses fue utilizada ampliamente por los mazatecos (norte de Oaxaca y sur de Puebla y Veracruz), quienes fueron célebres también por el uso ritual de hongos alucinógenos DITERPENOS: HIERBA DE LOS DIOSES.
- 21. TEJO DEL PACÍFICO (Taxus brevifolia) Es originario de la costa del Pacífico norteamericano (sur de Alaska-centro de California). Se trata de un árbol de hasta 10- 15 metros de altura, de lento crecimiento. El diterpenoide estrella de esta especie es el TAXOL 9. 9 DITERPENOS: TEJO.
- 22. El taxol (PACLITAXEL®)es un diterpenoide con potente actividad anticancerígena presente en una cantidad de 100 mg por kg de corteza del árbol. El árbol requiere 100 años para que pueda ser explotado comercialmente. En un tratamiento quimioterapéutico, un paciente requiere alrededor de 2 g de taxol, el cual se halla presente en la corteza de seis árboles maduros. La demanda actual es de ¼ de tonelada al año. DITERPENOS: TEJO.
- 23. El taxol posen un anillo de cuatro miembros y una cadena lateral compleja de éster que, se ha encontrado, están presentes en otros compuestos estructuralmente relacionados y que son esenciales para la actividad anitumoral. DITERPENOS: TEJO.
- 24. Para solucionar la demanda creciente de taxol y sus derivados se realiza semisíntesis a partir de materias primas estructuralmente relacionadas, como la 10- DESACETILBACCATINA III 10, fácilmente extraíble de las hojas del tejo inglés y donde se halla en concentraciones de hasta el 0.2%, mucho mayor que la del taxol en el tejo. DITERPENOS: TEJO. TEJO INGLÉS (Taxus baccata) 10
- 25. Es un árbol originario de la India y Birmania que puede alcanzar regularmente 20 m de altura. De sus semilas se aísla la AZADIRACTINA 11. DITERPENOS: NIM. NIM (Azadirachta indica)11
- 26. La azadiractina es un insecticida de amplio espectro, regulador del crecimiento de los insectos en todos sus estados larvarios sin efectos sobre huevos ni adultos. Actúa por contacto e ingestión alterando el equilibrio hormonal de los insectos. Inhibe la alimentación en la langosta del desierto y es tóxica contra la rosquilla negra. Es biodegradable y no causa toxicidad a humanos (LD50 > 3.54 g/kg). DITERPENOS: NIM. LANGOSTA DEL DESIERTO (Schistocerca gregaria) ROSQUILLA NEGRA (Spodoptera litoralis)
- 27. La azadiractina posee una propiedad notable: los efectos de estas preparaciones sobre artrópodos benéficos generalmente se considera mínima. Debido a que el aceite de Nim puro contiene otros compuestos insecticidas y fungicidas aparte de la azadiractina, generalmente se mezcla en una proporción de 1 onza (28,3 g) por galón (3,78 l) de agua cuando se usa como plaguicida. DITERPENOS: NIM. ABEJA (Apis mellifera.)
- 28. Es originaria de la región tropical de Sudamérica. Aún se le encuentra en forma silvestre en el departamento de Amambay (Paraguay) y en la provincia de Misiones (Argentina). Desde hace varias décadas se le cultiva por sus propiedades edulcorantes. DITERPENOS: ESTEVIA. ESTEVIA (Stevia rebaudiana)
- 29. De esta planta es posible aislar glucósidos donde el ESTEVIOL 11 corresponde con la parte del aglicón. Son estos productos los que dan el sabor dulce a la planta (están en las hojas), y recientemente se ha documentado que posen también propiedades antioxidantes. DITERPENOS: ESTEVIA. 11
- 30. Los terpenoides más pobremente representados son los sesterterpenos. Un ejemplo es el OFIOBOLENO 12, producido por el hongo patogénico vegetal Helminthosporium maydis, que puede ocasionar lesiones al maiz por ejemplo. SESTERTERPENOS: MUY RAROS. 12
- 31. Dos ejemplos de triterpenos son el ácido oleanólico 13 y el ursólico 14, presentes en una gran cantidad de organismos vegetales. Es frecuente encontrarlos juntos. TRITERPENOS: ORÉGANO. 13 14ORÉGANO (Origanum vulgare)
- 32. Planta nativa de Europa mediterránea y de Asia menor. Se le llama también orozuz. La raíz de esta planta es uno de los condimentos más antiguos. Tiene un sabor anisado y agridulce. Se usa mucho en confitería, postresdulces y en bebidas. TRITERPENOS: REGALIZ. REGALIZ (Glycyrrhiza glabra)
- 33. La raíz posee la saponinas triterpénica GLICIRRICINA 15. TETRATERPENOS: ZANAHORIA. 15
- 34. Se trata de una hortaliza oriunda de Europa y Asia sudoccidental rica en vitaminas y minerales. En ella se halla presente el b-CAROTENO 16. TETRATERPENOS: ZANAHORIA. ZANAHORIA (Daucus carota) 16
- 35. El b-caroteno es eficaz para el tratamiento de la sensibilidad al sol en personas que tienen una enfermedad hereditaria de la sangre llamada protoporfiria eritropoyética: su ingesta puede disminuir la sensibilidad al sol. Es posiblemente eficaz para prevenir el cáncer de mama y ovarios, ataques de asma causados por ejercicio físico, empeoramiento de la artrosis, prevención de complicaciones posparto, quemaduras solares y, junto con las vitamina C, E y el zinc, para prevenir la pérdida de visión. TETRATERPENOS: ZANAHORIA.
- 36. No obstante, hay evidencia epidemiológica de dos estudios que muestran un aumento de muertes por cáncer pulmonar (y de otros tipos) entre personas que recibieron complementos de b- caroteno. El problema es que si bien el b-caroteno es un antioxidante que atrapa radicales en condiciones de presión parcial baja de O2 (como en casi todos los tejidos), a presiones parciales altas de O2 (como en los pulmones) se vuelve un prooxidante autocatalítico y, en consecuencia, puede iniciar daño de lípidos y proteínas por radicales. TETRATERPENOS: ZANAHORIA.
- 37. Es una especie de la familia de las solanáceas originaria de Centro y Sudamérica cuyo uso como alimento se inició en México. En ella se halla presente el LICOPENO 17. TETRATERPENOS: JITOMATE. JITOMATE (Solonum lycopersicum) 17
- 38. Cada vez existen más estudios epidemiológicos que sugieren que el consumo de licopeno tiene un efecto benéfico sobre la salud humana, reduciendo notablemente la incidencia de las patologías cancerosas sobre todo, de pulmón, próstata y tracto digestivo, además de padecimientos cardiovasculares y del envejecimiento. También existen evidencias de que previene, como el b-caroteno, el síndrome de degeneración macular, principal causa de ceguera en la gente mayor de 65 años. TETRATERPENOS: JITOMATE.
- 39. Cada vez existen más estudios epidemiológicos que sugieren que el consumo de licopeno tiene un efecto benéfico sobre la salud humana, reduciendo notablemente la incidencia de las patologías cancerosas sobre todo, de pulmón, próstata y tracto digestivo, además de padecimientos cardiovasculares y del envejecimiento. También existen evidencias de que previene, como el b-caroteno, el síndrome de degeneración macular, principal causa de ceguera en la gente mayor de 65 años. TETRATERPENOS: JITOMATE.
- 40. La nomenclatura sistemática de esteroides se encuentra basada en una serie de esqueletos hidrocarbonados. ESTEROIDES: NOMENCLATURA. GONANO ESTRANO ANDROSTANO PREGNANO COLANO COLESTANO ERGOSTANO CAMPESTANO
- 41. La nomenclatura sistemática de esteroides se encuentra basada en una serie de esqueletos hidrocarbonados. ESTEROIDES: NOMENCLATURA. ESTIGMASTANO PORIFERASTANO LANOSTANO CICLOARTANO
- 42. En la primera etapa el ESCUALENO 18 sufre una epoxidación transformándose en el ÓXIDO DE ESCUALENO 19 gracias la acción del O2 (medio equivalente) en presencia de FAD y NADPH en una reacción mediada por la enzima escualeno epoxidasa. BIOGÉNESIS DE UN ESTEROIDE: COLESTEROL. 18 19
- 43. 19 se transforma a continuación en lanosterol 3 sufriendo una polianillación en cascada gracias a la acción de la óxidoscualeno:lanosterol ciclasa. BIOGÉNESIS DE UN ESTEROIDE: COLESTEROL. 19 3
- 44. 3 pierde el grupo metilo unido al carbono de la posición 14 para transformarse en 14-DESMETILLANOSTEROL 20 en una reacción en la que interviene O2 y NADPH; el carbono que se ha perdido se transforma en ácido fórmico, HCOOH. BIOGÉNESIS DE UN ESTEROIDE: COLESTEROL. 3 20
- 45. 20 pierde los dos grupos metilo del carbono 4 para transformarse en ZIMOSTEROL 21 en un proceso complejo en el que intervieneen la que interviene O2, NADPH y NAD+. Los grupos metilo se pierden en forma de CO2. BIOGÉNESIS DE UN ESTEROIDE: COLESTEROL. 20 21
- 46. 21 sufre una transposición de la doble ligadura para transformarse en D7,24-COLESTADIENOL 22 gracias a la acción de una isomerasa. BIOGÉNESIS DE UN ESTEROIDE: COLESTEROL. 21 22
- 47. 22 sufre una nueva transposición de la doble ligadura para transformarse en DESMOSTEROL 23 interviniendo también NADPH y O2. BIOGÉNESIS DE UN ESTEROIDE: COLESTEROL. 22 23
- 48. Finalmente y gracias a la acción de la enzima D24-REDUCTASA y en presencia de NADPH 23 se transforma en COLESTEROL 24. BIOGÉNESIS DE UN ESTEROIDE: COLESTEROL. 23 24
- 49. Un poco menos de la mitad del colesterol en el cuerpo se deriva de la biosíntesis de novo. El colesterol se biosintetiza en hígado e intestino. La síntesis del colesterol se lleva a cabo en el citoplasma y los microsomas a partir del grupo acetato de la acetil- CoA. BIOGÉNESIS DE UN ESTEROIDE: COLESTEROL.
- 50. El colesterol 24 es un esteroide que se halla presente en todas las partes del cuerpo y que se necesita para funcionar adecuadamente. Un exceso de colesterol en la sangre, combinado con otras sustancias, puede adherirse a las paredes de las arterias formando placas que pueden estrechar las arterias o incluso obstruirlas. ESTEROIDES: COLESTEROL. 24
- 51. Los niveles de colesterol elevados en la sangre pueden aumentar el riesgo de enfermedades cardiacas Un aumento en los niveles de colesterol, que tienden a aumentar con la edad, suele ser asintomático. ESTEROIDES: COLESTEROL.
- 52. El ERGOSTEROL 25 es un precursor biológico de la vitamina D, Gracias a un proceso en el que interviene la radiación ultravioleta sufre una serie de transformaciones que lo transforman en ERGOCALCIFEROL 26, que es una forma de la vitamina D. Es un componente de las membranas celulares de los hongos. ESTEROIDES: ERGOSTEROL. 25 26
- 53. El ESTRADIOL 27 es una de las hormonas sexuales femeninas, la más potente de hecho. Actúa como hormona de crecimiento de los órganos reproductivos y durante el ciclo menstrual. ESTEROIDE: ESTRADIOL. MUJER (Homo sapiens) 27
- 54. La TESTOSTERONA 28 es una hormona esteroidea que se produce principalmente en los testículos de los machos. En los hombres, la testosterona juega un papel clave en el desarrollo de los tejidos reproductivos masculinos como los testículos y próstata, incremento de la masa muscular y ósea y el crecimiento del pelo y previene la osteoporosis. ESTEROIDE: TESTOSTERONA. HOMBRE (Homo sapiens) 28