Temas 0-4 Metabolómica PDF

Temas-0-4-Metabolomica.pdf Mangos Proteómica y Metabolómica 4º Grado en Biotecnología Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural Universidad Politécnica de Valencia Reservados todos...

Temas-0-4-Metabolomica.pdf Mangos Proteómica y Metabolómica 4º Grado en Biotecnología Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural Universidad Politécnica de Valencia Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  METABOLÓMICA BASICS TEMA 0 BASICS ¿Por qué es más complicado trabajar con proteínas vs genoma o transcriptomas?  Es más complejo  Más dinámico (frágil) Metabolómica – Definiciones Metabolito: Producto del metabolismo. Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas que efectúan constantemente las células de los seres vivos con el fin de sintetizar sustancias complejas a partir de otras más simples, o degradar aquellas para obtener éstas. (La suma de ambos procesos) Metaboloma: Conjunto completo de metabolitos orgánicos que se producen dentro de una célula bajo la dirección del genoma. Metabolómica: Medida cualitativa y cuantitativa de un gran número de metabolitos presentes en un sistema biológico, que ofrece una amplia visión del estado bioquímico del organismo y que suele ser útil para evaluar la función génica. Siempre que hay una disfunción metabolómica hay una disfunción génica Metabolómica vs metabonómica La metabolómica es la última (y más emergente) de las ciencias ómicas que han aparecido estas últimas décadas. Es la ciencia encargada del estudio sistemático del perfil metabolómico de un proceso biológico. (un proceso cualquiera) La metabonómica es la medida cuantitativa de la respuesta dinámica metabólica de los sistemas vivos a los estímulos fisiopatológicos o modificaciones genéticas con la finalidad de descubrir enfermedades y factores de riesgo, así como determinar biomarcadores. (Se utilizan patrones y siempre relacionados con ‘enfermedades’) Dificultad de la metabolómica: diversidad de metabolitos Tipos de metabolitos presentes en un organismo: → Constitutivos (siempre se producen): primarios y secundarios → No constitutivos (se producen naturalmente ante un estímulo): fitoalexinas → Exógenos: debido a otros organismos, químicos a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  METABOLÓMICA BASICS Existen: 200.000 productos naturales descritos 3.500-30.000 metabolitos en una sola planta Hay muchísima complejidad 4.000 nuevos metabolitos cada año metabólica 15% de todas las plantas han sido estudiadas Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Tarea de un metabolomista ☺ Formar parte de la “BIOLOGÍA DE SISTEMAS”. Trabajo en equipo con otros perfiles de científicos (genomistas, bioinformáticos…) ☺ El análisis de todos los metabolitos presentes en un organismo NO es el objetivo final. Sólo queremos ver lo diferente entre las muestras o lo ‘normal’. ☺ El objetivo de la metabolómica es proporcionar bases de datos del metaboloma y relacionarlas con otras bases de datos (transcriptoma, proteoma, ecología, clínica,…) con el fin de conocer o entender mejor a los organismos vivos. Procedimiento general metabolómica Análisis: Suele ser con espectrometría de masas o RMN Estadística multivariante: análisis de componentes etc Metabolitos vegetales  Las características químicas de los grupos de metabolitos (azúcares, aminoácidos, flavonoides, terpenos, alcaloides,…) pueden ser detectadas mediante distintos métodos analíticos (UV, MS, NMR). Debemos ser capaces de detectar:  Metabolitos habituales en plantas  Metabolitos excepcionales con diferentes características analíticas a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia Proteómica y Metabolómica Banco de apuntes de la  METABOLÓMICA BASICS METABOLISMO PRIMARIO VS SECUNDARIO Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Necesitamos saber la ruta de biosíntesis de los compuestos para poder relacionar problemas metabólicos con problemas génicos Ácido Shikímico Los taninos, terpenos Es importante etc. Tienen un origen dibujar la ‘mixto’ o divalente… quiralidad de (Tienen 2 rutas de los compuestos biosíntesis posible) a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS monómeros ac. gras lípidos monosac azúcares Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Primario aas prot BN ac. nuc metabolismo ac org. Terpenos Secundario fenoles alcaloides METABOLISMO PRIMARIO Ácidos grasos y lípidos Moléculas orgánicas compuestas por C, H y en menor medida de O, aunque también pueden contener N, P, S  Se caracterizan por ser insolubles en agua, pero solubles en apolares Tienen una cadena apolar y una cabeza polar Clasificación Saponificables Simples: C, H, O acilglicéridos: ésteres ácido graso y glicerol (grasas y aceites) céridos: ésteres ácido graso y un alcohol más largo (ceras) estéridos: ésteres ácido graso y un alcohol derivado del colesterol (esteroides) Complejos: C, H, O y otros elementos como N, P, S u otra biomolécula (glúcido) fosfolípidos: esfingo-(esfingosina) y glicero-(glicerina) glicolípidos: esfingo- y glicero- Insaponificables Terpenos (isopreno) Esteroides (esterano) a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS Nomenc latura Según la IUPAC Como siempre la estereoquímica de las insaturaciones en ácidos grasos son en cis, no es necesario indicarlo en el nombre. (c/t); simplemente se pone el símbolo ‘Δ’ antes de la posición. Otra nomenclatura: Empiezas desde el último C (CH3 terminal), siendo este el 1, y se señala la insaturación con Omega: Ácido linoleico = ω6,9 Ácidos grasos famosos *El ácido fórmico y compañeros (metanoico, etanoico, propanoico…) no se consideran á. grasos per se ya que una cadena alifática demasiado corta ( 9) Identificación X NO podemos utilizar HPLC-UV porque no absorben (insaturaciones no conjugadas) X NO podemos utilizar RMN porque es muy difícil identificarlos (muy parecidos todos) Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Para utilizar GC-MS se requiere que la mlc sea o bien de bajo peso molecular (~27-30 Cs) y apolar. Tenemos un problema con los á. grasos, ya que el ácido carboxílico nos fastidia (polar). Así que lo bloqueamos con un metilo, convirtiéndolo en metoxilo apolar. Podemos utilizar otras técnicas si hacemos más modificaciones pertinentes, pero el GC-MS es mejor. Siempre utilizamos el espectro de protón. El metilo terminal es Característico. Siempre aparece como Triplete a 1 ppm. (Es terminal, tiene en el carbono vecino 2 protones, por regla de n+1, su multiplicidad es 3; es el más apantallado, más lejano al átomo más electronegativo) Reacciones típicas 1) Esterificación. Ácido carboxílico + Alcohol = Éster + Agua 2) Saponificación. Ácido graso + NaOH = Jabón + Agua 3) Autooxidación o enranciamiento. Los ác. Grasos, las insaturaciones se autooxidan, produciendo aldehídos tóxicos. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS Análisis de lípidos por GC (metilación): lipidómica 1. Añadir 1 mL de 0.5 M NaOH (10 g/500 mL en MeOH) al extracto. (Saponificar) 2. Dejar reaccionar a 75ºC durante 30 min Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 3. Extraer con n-hexano (2 mL x 3) 4. Evaporar el n-hexano Se apolariza y nos 5. Añadir 0.5 mL de BF3 en MeOH. (metilar, BF3 es un ácido que cataliza) permite medirlo en el 6. Dejar reaccionar a 75ºC durante 20 min GC-MS 7. Añadir 0.5 mL de n-hexano y extraer 8. Inyectar 1 µL de la solución hexánica al CG 9. Usar las mismas condiciones en el GC que para el análisis de metabolitos apolares Para medir: GC-MS si hidrolizamos y derivatizamos antes (lípidos muy grandes, >30at C); si no queremos hidrolizar, HPLC-MS Hidratos de carbono Clasificación Estereoisómeros de polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas con fórmula molecular Cn (H2O)n Aldosa (grupo funcional aldehído), cetosa (grupo funcional cetona) Lo que más estudiamos: Pentosa (C5), hexosa (C6) Azúcares Monosacáridos (aldosas y cetosas): glúcidos 3C-8C Oligosacáridos: disacáridos, trisacárido. Enlaces acetálicos Derivados de azúcares: alcoholes, ácidos, ésteres, glicósidos Polisacáridos Pentosanas: arabana, xilana Hexosanas: glucosanas (glucógeno, celulosa, almidón, dextrano), fructosanas, manosanas, galactanas. Heteropolosacáridos: pectina, agar-agar, goma arábiga (vegetales) mucopolisacáridos (animales) a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS En la naturaleza siempre son D (C5 OH a la derecha), y siempre se ciclan, formando anillos hemiacetálicos. Pueden estar en alfa o beta según la configuración anomérica Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. La configuración beta siempre es más estable. Para separar enantiómeros se necesita una columna quiral. Pero en RMN sí que se ven en picos diferentes, ya que tienen una constante de acoplamiento diferente (J) Los protones anoméricos tienen un desplazamiento químico y anchura diferente Análisis de hidratos de carbono Glucosa: C6H12O6, 180 g/mol , Alto PM, y alta polaridad – Podemos derivatizar. No metilar (son hidroxilos, no ácidos); si no ponerles un Sílice con 3 metilo, el trimetilsilano (TMS) Baja sensibilidad en LC-MS (es necesario derivatizar para aumentar la sensibilidad o usar un detector electroquímico). Buena sensibilidad y resolución en GC-MS tras una derivatización con trimetilsilano (TMS). En el caso del RMN destacan los protones anoméricos Aminoácidos Compuestos orgánicos que se caracterizan por tener un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2). a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS Pueden ser , ,  o  aminoácidos, según el grupo amino se una al C1, 2, 3 o 4 contando a partir del grupo carboxilo. Son sólidos, cristalinos, de alto punto de fusión, solubles en agua, con actividad óptica (C  es asimétrico) y con comportamiento químico anfótero (se ionizan como un ácido (-COOH cede H) o como una base (-NH2 capta H) Clasificación La R de la Alanina alifáticos Absorben a absorbe como 280nm doblete, y Se pueden medir aas en HPLC-UV desplazamiento aromáticos Trp, Tyr, Phe químico de 1,5 Para medir, derivatizamos con TMS (así el ácido y el amino se neutralizan) y al GC-MS Ácidos nucleicos Compuestos químicos formados por C, H, O, N y P Son polímeros de elevado PM. Por hidrólisis se pueden separar sus constituyentes, que son el ácido fosfórico, una pentosa (ribosa en el RNA o desoxirribosa en el DNA) y bases nitrogenadas. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  METABOLÓMICA BASICS Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Para medir, TMS y al GC-MS. En el HPLC-UV también puedes verlos (absorben a 260nm) , ya que son 4 patrones diferentes. También se pueden ver por RMN Espectro 1H-RMN, sólo hay dos protones unidos a Carbonos en la Adenina, sin carbonos vecinos, por lo que multiplicidad 1; en la citosina, sí que son vecinos entre ellos, así que son dobletes. Uno está más desapantallado por estar más cerca del carbonilo, así que el desplazamiento químico es mayor. Ácidos orgánicos Compuestos orgánicos que poseen un grupo ácido (-COOH) Se concentran habitualmente en frutos de plantas, pero tienen muchas funciones a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Son ácidos, se podrían metilar en ácido, pero tmbn lo puedes hacer en TMS y al GC-MS METABOLISMO SECUNDARIO TERPENOS Compuestos orgánicos derivados del isopreno (C5) Como tales no presentan grupos funcionales; hidrocarburos Cuando los terpenos son modificados químicamente (oxidación o reorganización del esqueleto hidrocarbonado); terpenoides (= isoprenoides) Constituyen los aceites esenciales de las plantas (volátiles) Técnica analítica de elección: GC-MS Se clasifican en base al número de unidades de isopreno presentes: monoterpenos (C10), sesquiterpenos (C15), diterpenos (C20), sesterterpenos (C25), triterpenos (C30), tetraterpenos (C40)(carotenoides), politerpenos Monoterpenoides (C10), 2 unidades de isopreno R o S. suelen estar en mezclas racémicas Sesquiterpenoides (C15) 3 isoprenos Gran diversidad de compuestos (más de 100 esqueletos) Propiedades citotóxicas: lactonas sesquiterpénicas (no selectivas, mata tumor y no tumor). Lactonas: ciclos con O en el esqueleto == ésteres cíclicos a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS Alto potencial para el descubrimiento de nuevos fármacos antitumorales Fitoalexinas Solanaceae. Compuestos antimicrobianos Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Diterpenoides (C20) 4 isoprenos Representados por el fitol (alcohol de la clorofila) y vitaminas A, E (antioxidantes) y K Taxol es un antitumoral proveniente de la corteza del tejo. Diterpeno tricíclico con función amida Stevioside es la Stevia. Dulce y Sube la tensión Giberelinas Triterpenoides (C30) 6 isoprenos Ampliamente distribuidos en el mundo vegetal Estructura tetracíclica o pentacíclica Saponinas: glicósidos (hidroxilos en C3, C28). Se vuelven polares en una parte, se unen azúcares, convirtiéndolos en moléculas anfipáticas, rompen membranas por su propiedad tensioactiva. La parte de la saponina que NO es azúcar, se llama genina o aglicon Si queremos meterlo en el GC- MS, hay que hidrolizar y meter el aglicon. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS Esteroides (C27) Derivan del esterano o ciclopentano perhidrofenantreno. “Triterpeno” que han perdido 3 Cs PSA: ya no son triterpenos Esterol: esteroides con un alcohol (3-OH) Hormonas esteroides: esteroides con una cetona (3-C=O) Saponinas: glicósidos de esteroides También pueden formarse saponinas. Carotenoides (C40) 8 isoprenos Pigmentos fotosintéticos precursores de la vitamina A (retinol), necesario para el mantenimiento de la retina Pueden tener color rojo (C40H56) y amarillo, si tiene un oxígeno (C40H56O2; xantófilas) Los dobles enlaces están siempre en trans (forma natural) / cis (luz) Durante la toma y procesado de la muestra, se debe tener mucho cuidado con la luz dado que puede isomerizan sus enlaces de su forma natural a su estado cis. Es muy grande y tiene dobles enlaces conjugados, HPLC y detector UV Análisis de terpenoides y esteroides Métodos analíticos basados en MS (espectrometría masas) son más apropiados que NMR para el análisis (El metilo y el protón anomérico de los azúcares son característicos en el espectro de NMR) Muchos terpenoides están conjugados a azúcares: Saponinas (saponinas: glicósidos de triterpenoides o esteroides) a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  METABOLÓMICA BASICS GC-MS agliconas/ LC-MS glicósidos C20, C27 y C30, son demasiado grandes para el GC-MS, se deben hidrolizar. Si tenemos un terpenoide que se ha glicosilado, una saponina, no cabe en un GC-MS, aunque sea diterpeno. 2 opciones: Romper enlace O-glicosídico y meter en GC-MS; o entero al HPLC-MS. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Para el MS lo tenemos que ionizar, así que puede rallarse y puede aparecer el pico más alto no en el glicósido, sino en el aglicon (no tiene más PM, no es fiable) Otro ejemplo del mismo fenómeno, pero aquí no se llega a detectar el glicósido Espectro RMN de protón de ácido ursólico En RMN tendremos señales muy amplias, que integran varios Hidrógenos equivalentes. Entre 0,7 y 1 ppm resuenan los metilos; en este caso 7 metilos. Los cuaternarios, sin vecino, singuletes; los que están sobre un metino, hay un H (-CH-), resuenan como dobletes. No existe ningún apantallamiento. Si tenemos un protón anomérico lo tenemos en 4,7 y 5,2. De las saponinas COMPUESTOS FENÓLICOS Fenilpropanoides (C6-C3) C6-C3 (fenil + propano) C3: ácido carboxílico, aldehído, alcohol, olefina (tiene doble enlace, siempre trans) Aceites esenciales: miristicina, safrol, eugenol Ácido cinámico: Cinnamonum Ácido ferúlico, cumárico, cafeico, sinápico a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Esta cuenta de ING es como la opinión de tu ex: NoCuenta.  METABOLÓMICA BASICS Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Proceden del ácido shikímico En general, se estudia por HPLC-UV También se utiliza HPLC-MS, por si no tenemos los patrones, ya que hay muchísimos También se utiliza el RMN Importante recordar el enlace en trans, muy desapantallado, en cis, muy poco. Isómero trans: constante de acoplamiento grande (16 Hz) Normalmente conjugado con ácidos orgánicos o azúcares Estilbenos (C6-C2) C6-C2: se produce una descarboxilación en la biosíntesis: estilbeno sintetasa. Mismos precursores (CoA y el ácido coumarílixo ) que la ruta de síntesis de los fenilpropanoides, pero liberando 1 C más. Poseen la misma constante de acoplamiento que los fenilpropanoides, pero a mayor desplazamiento químico En RMN, se desapantalla una señal, aparece entre 6,8 y 7 ppm HPLC-UV o HPLC-MS Lignanos (C6-C3) 2 unidades C6-C3 unidas por enlaces β- β’: C18 Fitoestrógenos antioxidantes Gomisin: Schisandra sp. Hepatoprotectivos Sesamin: Sesamum sp. Suplemento adelgazante en dietas Podofilotoxina: raíces de Podophylum sp. Precursor de los antitumorales: etopósido, tenipósido Neolignanos (no unión β- β’): magnol, honokiol Norlignanos: C17 (Han perdido un C, de ahí el ‘nor’. Misma lógica con ‘adrenalina’ y ‘nor- adrenalina’) a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS Cumarinas (C3-C6) 2H-1-benzopiran-2-ona También son C3-C6, pero tras un ataque nucleofílico se han ciclado. Umbeliferae, Ranunculaceae, Leguminosae, Compositae Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Cumarinas simples: umbeliferona, escopoletina Cumarinas complejas: furanocumarinas, piranocumarinas, biscumarinas → El ciclo se puede abrir en condiciones alcalinas Se mide perfectamente con UV, es incluso capaz de emitir luz por la cantidad de enlaces pi que hay en esta molécula (y los 2e- sueltos de los =O:) RMN: Por resonancia, todas las señales aromáticas entre 6 y 8 ppm. La olefina (doble enlace) resuena entre 6,2 y 6,8. Flavonoides (C6-C3-C6) Fue un fenilpropanoide atacado nucleofílicamente, por lo que tiene otro C6. Compuestos aromáticos de color amarillo. Provienen de la chalcona (mirar foto de estilbenos) Si se conjugan con azúcares, son antocianinas. Espectro UV flavonas y flavonoles 240-400 nm Banda I: 300-380 nm (anillo B) Banda II: 240-280 nm (anillo A) Efecto batocrómico: ↑OH, ↑λ Conforme aumenta el número de radicales OH, aumenta la longitud de onda a la que absorbe. Esto hace que sean identificables por HPLC-UV, gracias al exhaustivo estudio en los 70s (tablas) Espectro 1H- NMR flavonoides Anillo A H-6, H-8; 6.0-6.5 ppm (d, J= 2.5 Hz) a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS Anillo C H-3; 6.3 ppm Anillo B Más desapantallados que anillo A; 6.7-7.9 ppm Quinonas - Animales, plantas, microorganismos - Antraquinona, naftoquinona, benzoquinona - Ubiquinona, vitamina K, mitomicina (antitumoral), senósido (laxante), alizarina (colorante) - Distintos colores: 1,4-quinona (amarillo), 1,2-quinona (rojo), OH hacen el color más oscuro Cuidado con la tautomería cetoenólica (evaporación, luz, y otra cosa), porque en su estado ceto es xxxx y su estado enol es xxxxx. HPLC-MS o HPLC-UV ac. gras lípidos monosac azúcares Primario Derivatizar GC-MS aas prot TMS ac org. HPLC-UV BN ac. nuc metabolismo C10, C15, C20, C27, C30 GC-MS Terpenos C40 HPLC-UV Saponinas: HPLC-MS Secundario C6-C3 ; C6-C2; fenoles C6-C3-C6 cumarinas alcaloides quinolonas ALCALOIDES No hay una definición exacta. “Compuesto orgánico de origen natural nitrogenado” Todos menos los aminoácidos, si tienen N, son alcaloides El nitrógeno les proporciona carácter básico (BD) Muy específicos de plantas (EXCLUSIVOS de plantas). Sintetizados en raíces. Generalmente presentan una marcada actividad farmacológica o toxicidad a bajas dosis a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  METABOLÓMICA BASICS Clasificación según su origen biosintético 1. derivados de aa alifáticos: ornitina y lisina 2. derivados de aa aromáticos: fenilalanina y tirosina 3. derivados del aa aromático triptófano 4. de origen diverso: imidazólicos, terpénicos, xánticos,… Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Tienen una estructura química muy similar a los neurotransmisores, que regulan nuestro sistema nervioso periférico, por lo que sus efectos estarán relacionados con aquel NT que imiten. SIMPÁTICO INVOLUNTARIO SNC PARASIMPÁTICO VOLUNTARIO SNP SN Vasodilatación, - SNC Acetilcolina contracción ocular, pulmonar, Tracto GastroIntestinal taquicardia, hipertensión, NTs NorAdrenalina vasoconstricción, broncodilatación Adrenalina a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS Alcaloides derivados de ornitina Alcaloides pirrolizidínicos Compositae: Senecio sp. Citotóxicos, carcinógenos Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Senecionina (hepatotóxico), monocrotalina (hipertensión pulmonar) 2 ciclopentanos con N en medio Alcaloides tropánicos Solanaceae: Atropa belladona Anticolinérgico (efectos contrarios a Ach) Erythroxylaceae : Cocaína Simpático-mimético: hace los efectos del sistema simpático Inhibidor de la recaptación de NorAdrenalina, Serotonina y Dopamina Alcaloides derivados de lisina Alcaloides quinolizidínicos Fabaceae Esparteína (tratamiento de taquicardias, oxitócica = ↑ contracción uterina) Alcaloides piperidínicos Lobeliaceae: Lobelia inflata Lobelina (estimulante respiratorio) Alcaloides piridínicos Areca catachu Solanaceae: Nicotiana sp Arecolina (parasimpaticomimético) Nicotina (insecticida, estimulante resp) a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS Alcaloides derivados de fenilalanina y tirosina Feniletilaminas Estructuras similares a los NT: A, NA, D Actividades similares a los NT: estimulantes o bloqueantes Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Efedrina (simpático-mimético), mescalina (psicodisléptico) Isoquinoleínas Benzilisoquinoleínas (C6C2NC2C6) Magnoliae, Ranunculae, Papaverae Morfina (analgésico), berberina (colerético(aumenta bilis), antifúngico) Alcaloides derivados del triptófano Alcaloides indólicos Resperpina (Rauwolfia serpentina) antihipertensivo, antipsicótico Yohimbina (Pausinystalia yohimbe) afrodisíaco Vinblastina y vincristina (Catharanthus roseus) antitumorales a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA BASICS Alcaloides de origen diverso Esteroídico: Saponina Estudio: HPLC-UV o HPLC-MS. Si tengo patrón: UV; si no tengo patrón: MS Todo el metabolismo secundario, como los compuestos son muy poco abundantes, no se ven bien en el RMN. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  METABOLÓMICA TEMA 1 MUESTRAS Línea de trabajo general Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Preparación de la muestra Plantas, humanos, fluidos (orina, sangre, plasma, líquido céfaloraquídeo), animales, microorganismos Adquisición de datos MS-acoplado a GC o LC NMR IR UV (HPLC-PDA) Análisis estadístico de datos MVDA (PCA, PLS-DA,…) Identificación de metabolitos Distintas estrategias de análisis: Dirigido: No dirigido: 1. Lista de compuestos conocidos 1. Cuantificación relativa de los 2. Cuantificación (absoluta o relativa) compuestos detectados 3. Análisis estadístico de los datos 2. Análisis estadístico de los datos; selección de los metabolitos diferenciales 3. Identificación de los metabolitos seleccionados (si es posible) Preparación de la muestra Los metabolitos deben estar intactos para su análisis La degradación metabólica causada por factores exógenos está totalmente prohibida. Debemos tener mucho cuidado. Congelamos las muestras con Nitrógeno líquido y se conservan de esta manera. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Certifica tu inglés con Exams Factory, centro examinador oficial Cambridge en Valencia  METABOLÓMICA La preparación más simple será la mejor considerando el número de muestras y experimentos Prohibidas las altas temperaturas, necesitamos disolventes para extraer y solubilizar nuestros metabolitos. Para la extracción necesitamos una fuerza extra para sacarlos de la matriz (mortero, ultrasonidos, vórtex…) Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Etapas 1. Toma de muestra: congelación, separación de tejidos, homogeneización 2. Secado (para conservar mejor): liofilización 3. Extracción Extracción líquida (asistida con temperatura (, y se necesita > E para pasar de a , e.d, radiación de > 2. Forma de las señales: Constante de acoplamiento (J, Hz) → por el acoplamiento spin-spin No hay acoplamiento entre los mismos protones (equivalentes), sólo entre vecinos. Principalmente afectado por 3 enlaces (vecinal) Nos va a dar la anchura de la señal (J, Hz): Si los protones están lejos: J grande; si están cerca: J pequeña En un sistema AX: la constante de acoplamiento por el protón vecino se calcula con la regla (n+1) *excepto aromáticos a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6499752 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  METABOLÓMICA Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 3. Intensidad de las señales: Número de núcleos depende del número de núcleos RMN puede ser usado como técnica cuantitativa por esto El número de protones se calcula midiendo el área de la señal (integral). Se le concede a una señal conocida el valor de área de 1 protón y por regla de tres se saca el resto. Aquí es importante el uso de disolventes deuterados (isótopo deuterio no resuena), para que no integren las señales de los protones de este. Interpretación de un espectro de RMN-1H: 1. Desplazamiento de las señales indica el tipo de 1H: aromáticos, alifáticos, cercanos a O,… 2. Constante de acoplamiento revela la vecindad de los 1Hs. 3. La integral nos informa de la cantidad de 1Hs. En aromáticos, todos acoplan con todos. Pero se ven en dobletes siempre, con posibilidad de dobletes desdoblados. Vamos a ver distintas Js según cómo estén situados los protones respecto a otros: Orto: 8 Hz Meta: 2 Hz Para: F tabulado para el nivel de significación a escogido y los grados de libertad Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. determinados; hay diferencias significativas entre los grupos si p