Sesión de Aprendizaje 04: Metabolitos Secundarios

Sesión de Aprendizaje 04

• El tema de la sesión es la obtención, extracción e identificación fitoquímica de metabolitos secundarios.
• El docente es Torres Rivera.

Importante

• Ser puntual.
• Mantener el micrófono y la cámara desactivados.
• Utilizar el chat para hacer preguntas.
• Los estudiantes deben salir de la sesión al terminar.
• Respetar el tiempo para resolver dudas.
• La clase puede ser grabada.

Objetivos

• Conocer las formas de obtención, extracción e identificación fitoquímica de metabolitos secundarios.

Las plantas como recurso

• Las plantas son un recurso accesible y económico para el ser humano.
• Desde la antigüedad, las plantas se han utilizado para alimentación y curaciones.
• Las plantas medicinales, conocidas por sus propiedades curativas, se han transmitido de generación en generación.

Interés por la investigación

• En el país, existe gran interés por investigar las plantas medicinales.
• Se busca analizar los efectos terapéuticos.
• Se identifican los compuestos activos responsables de la actividad farmacológica.
• Se separan los compuestos de las plantas.
• Se determina la estructura química.
• Se procura la síntesis de los compuestos.
• Se proponen modificaciones estructurales.
• Se dan a conocer los resultados de los estudios.
• El trabajo multidisciplinario involucra botánicos, químicos, farmacognosistas y farmacólogos.

Conceptos relacionados

• Droga: Material natural (hojas, corteza) o procesado (extractos) con principios activos.
• Droga vegetal: La parte de la planta que contiene los principios activos utilizados en terapéutica.
• Planta medicinal: Especie vegetal con principios activos para fines terapéuticos.
• Principio activo: Sustancia química aislada de la droga responsable de su actividad farmacológica.
• Medicamento: Sustancia con propiedades para prevenir, curar o diagnosticar enfermedades con una dosis y método de administración determinados.

Ejemplos de drogas y principios activos

• Se presenta una tabla con ejemplos concretos de plantas medicinales, drogas, principios activos y los medicamentos asociados.

Introducción a los metabolitos secundarios

• Los metabolitos secundarios son compuestos químicos producidos por bacterias, hongos y plantas durante su metabolismo secundario.
• Son importantes para la adaptación al entorno y presentan diversas aplicaciones en medicina y la industria farmacéutica.
• Difieren de los metabolitos primarios esenciales para el crecimiento y la supervivencia de la planta.

Producción de metabolitos secundarios

• Los metabolitos secundarios son producidos en respuesta a factores bióticos (herbívoros, patógenos, parásitos) y abióticos (calor, nutrientes, sequía, pH, humedad, luz, metales pesados).

Metabolitos primarios y secundarios

• Los metabolitos primarios son imprescindibles para el crecimiento y la reproducción de los seres vivos. Incluyen carbohidratos, lípidos, péptidos, vitaminas y ácidos nucleicos.
• Los metabolitos secundarios se vinculan con la relación de la planta con su entorno y con sus exigencias ecológicas.

Funciones biológicas y ecológicas

• Defensa contra herbívoros: Muchos metabolitos secundarios actúan como agentes de defensa para proteger la planta de los herbívoros y patógenos.
• Atracción de polinizadores: Algunos metabolitos secundarios atraen a los polinizadores para facilitar la reproducción de las plantas.
• Adaptación ambiental: Los metabolitos secundarios ayudan a las plantas a adaptarse a diferentes condiciones ambientales como cambios de temperatura, luz solar, y competencia con otras especies.

Importancia en la medicina y la industria

• Fuente de compuestos medicinales: Numerosos fármacos utilizados en medicina humana y veterinaria se derivan de metabolitos secundarios de plantas.
• Productos industriales: Los metabolitos secundarios se utilizan en la fabricación de colorantes, aromatizantes y otros productos químicos.
• Investigación farmacéutica: La investigación de metabolitos secundarios presenta oportunidades para descubrir nuevos fármacos y desarrollar tratamientos innovadores.
• Estudios ecológicos: La presencia y diversidad de metabolitos secundarios en plantas son indicadores importantes en estudios ecológicos.

Obtención y extracción de metabolitos secundarios

• Selección de la planta: Identificación de especies ricas en metabolitos secundarios.
• Cosecha en el momento adecuado: Se debe cosechar la planta en el momento óptimo para la mayor concentración de metabolitos.
• Manejo postcosecha: Se deben tomar precauciones para prevenir la degradación de los metabolitos.
• Preservación: Almacenamiento o conservación de los metabolitos.

Técnicas de extracción

• Maceración: Remojo del material vegetal en un solvente.
• Destilación con arrastre de vapor: Utilización de vapor de agua para extraer compuestos volátiles.
• Extracción con solventes: Empleo de solventes orgánicos.
• Extracción por Soxhlet: Extracción continua utilizando un solvente.
• Extracción asistida por ultrasonido: Uso de ultrasonido para mejorar la eficiencia de la extracción.

Factores que afectan la extracción

• Tipo de solvente: Depende de la polaridad de los metabolitos.
• Relación material-solvente: Proporción adecuada para optimizar la extracción.
• Temperatura: Afecta la velocidad y eficiencia de extracción.
• Tiempo de extracción: Influye en la cantidad y variedad de metabolitos extraídos.
• Métodos de agitación: Aumenta la interacción entre el material vegetal y el solvente.
• Estado del material vegetal: (fresco, seco, pulverizado) afecta la eficiencia de extracción.

Descripción de compuestos destacados

• Se presentan ejemplos de compuestos como Artemisinina, Morfina, Curcumina, Digoxina, y Quercetina, junto con sus aplicaciones terapéuticas.

Rutas biosintéticas

• Secuencialidad: Las rutas biosintéticas consisten en una serie de reacciones catalizadas por enzimas.
• Interconexión Metabólica: Las rutas están interconectadas y forman una red compleja de reacciones.
• Regulación: La actividad de las enzimas involucradas en las rutas está regulada para el equilibrio metabólico.
• Sustratos y productos: Los sustratos iniciales son transformados en productos finales.
• Se presentan ejemplos específicos de rutas biosintéticas como la del ácido shikímico, el mevalonato, la acetato-CoA, y la L-fenilalanina.

Diseño de microorganismos y optimización

• Diseño de microorganismos modificados genéticamente para la producción específica de metabolitos de interés industrial o médico.
• Optimización de la producción de compuestos mediante rediseños de las rutas biosintéticas para lograr mayores rendimientos y eficiencia.

Desarrollo de nuevos fármacos y producción sostenible

• Comprensión de las rutas biosintéticas para desarrollar nuevos fármacos, estrategias y/o análogos con mejoradas propiedades.
• Producción sostenible de metabolitos secundarios para reducir la dependencias de la extracción de las plantas.