Introducción al metabolismo secundario
 |
Vías
generales del metabolismo secundario de las plantas,
que producen los 3 tipos generales de compuestos secundarios: productos
nitrogenados, productos fenólicos, y terpenoides. También se muestra su
relación con el metabolismo primario. Dibujado a partir de Taiz, Lincoln y
Eduardo Zeiger. "Secondary
Metabolites and Plant Defense". En: Plant Physiology, Fourth Edition.
Sinauer
Associates, Inc. 2006. Capítulo 13.
|
Todas las células
vegetales realizan procesos metabólicos comunes que conducen a la
formación de compuestos como los azúcares simples, aminoácidos,
nucleótidos, ácidos grasos y polímeros derivados de ellos
(polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos y lípidos, entre otros),
esenciales para la vida celular y, en general, de la planta. Estos
procesos constituyen, en su conjunto, el metabolismo primario, y los compuestos indicados se denominan metabolitos primarios.
Además de estos procesos metabólicos primarios, en las plantas se
pueden desarrollar otras rutas que conducen a la formación de compuestos
usualmente peculiares de ciertos grupos taxonómicos. Estas rutas
constituyen el metabolismo secundario, y sus productos se denominan metabolitos secundarios.
Sin embargo, debido a que los metabolitos secundarios derivan
biosintéticamente de ciertos compuestos primarios, ambas clases de
metabolismo están interconectadas en una extensión que hace difícil el
establecimiento de una clara división entre ellas.
La biosíntesis de
los metabolitos secundarios suele hallarse restringida a fases
específicas del desarrollo, tanto del organismo como de las células
especializadas, y a periodos de estrés causados, por ejemplo, por la
deficiencia de nutrientes, factores ambientales, o el ataque de
microorganismos. Este fenómeno se debe a la formación, dependiente de
fase, de las correspondientes enzimas, lo que significa que la expresión
del metabolismo secundario se basa en un proceso de diferenciación. Las
proteínas formadas como resultado de procesos de diferenciación se
pueden clasificar, según su significación biológica y función en la
célula productora, como proteínas del metabolismo primario, o como
proteínas de especialización. De acuerdo con esta clasificación, el
metabolismo secundario se puede definir como la biosíntesis,
transformación y degradación de compuestos endógenos mediante proteínas de especialización.
Comúnmente, los
metabolitos secundarios de la plantas se habían considerado sustancias
de desecho para el vegetal, carentes de una función fisiológica
definida. En la actualidad se conoce que, si bien los denominados
compuestos secundarios no tienen como los metabolitos primarios una
importancia directa para la célula productora, sí pueden tener
significación para el organismo productor como un todo. Muchos
metabolitos secundarios están implicados en relaciones ecológicas, es
decir, de la planta productora con los otros organismos de su medio
ambiente. Ejemplo de ello son los pigmentos de las flores que atraen a
los insectos polinizadores y los compuestos que inhiben el crecimiento
de otros organismos vegetales (sustancias alelopáticas), o que protegen a
la planta productora de infecciones (fitoalexinas) o de los
depredadores (disuasorios nutritivos o alimentarios). Otros compuestos
formados en las rutas del metabolismo secundario tienen importancia
fisiológica (por ejemplo, los esteroles constituyentes de las membranas o
el polímero estructural lignina), o sirven como señales que integran la
diferenciación celular y el metabolismo en diferentes partes del
organismo vegetal multicelular (por ejemplo, muchas fitohormonas). Estos
compuestos esenciales para las plantas y formados por las rutas del
metabolismo secundario tienen que ser considerados metabolitos primarios
por su significación fisiológica.
El metabolismo primario, proporciona un número de pequeñas moléculas, entre las que cabe destacar el ácido siquímico, el acetato y los aminoácidos, los cuales constituyen los materiales de partida para las más importantes rutas del metabolismo secundario. El ácido siquímico, por la ruta metabólica que lleva su nombre, da origen a muchos compuestos aromáticos, entre ellos, los aminoácidos aromáticos, los ácidos cinámicos y ciertos polifenoles. El acetato es el precursor de los ácidos grasos y de los policétidos por la ruta del acetato-malonato, y de los terpenos o isoprenoides por la ruta del acetato-mevalonato. Los aminoácidos son precursores de los alcaloides y de antibióticos peptídicos que incluyen las penicilinas y las cefalosporinas. Finalmente, existen metabolitos secundarios en cuya formación concurren varias rutas metabólicas. Entre estos compuestos de síntesis mixta destacan los flavonoides, formados por la ruta del ácido siquímico y del acetato-malonato.
También, variaciones en las rutas del metabolismo primario pueden conducir a la formación del metabolitos secundarios. Así, variaciones de la ruta de las pentosas-fosfato son fuente de los azúcares raros encontrados en los glucósidos cardiotónicos, y variaciones en las rutas de síntesis de los aminoácidos proteicos dan origen a los aminoácidos no proteicos.
El metabolismo primario, proporciona un número de pequeñas moléculas, entre las que cabe destacar el ácido siquímico, el acetato y los aminoácidos, los cuales constituyen los materiales de partida para las más importantes rutas del metabolismo secundario. El ácido siquímico, por la ruta metabólica que lleva su nombre, da origen a muchos compuestos aromáticos, entre ellos, los aminoácidos aromáticos, los ácidos cinámicos y ciertos polifenoles. El acetato es el precursor de los ácidos grasos y de los policétidos por la ruta del acetato-malonato, y de los terpenos o isoprenoides por la ruta del acetato-mevalonato. Los aminoácidos son precursores de los alcaloides y de antibióticos peptídicos que incluyen las penicilinas y las cefalosporinas. Finalmente, existen metabolitos secundarios en cuya formación concurren varias rutas metabólicas. Entre estos compuestos de síntesis mixta destacan los flavonoides, formados por la ruta del ácido siquímico y del acetato-malonato.
También, variaciones en las rutas del metabolismo primario pueden conducir a la formación del metabolitos secundarios. Así, variaciones de la ruta de las pentosas-fosfato son fuente de los azúcares raros encontrados en los glucósidos cardiotónicos, y variaciones en las rutas de síntesis de los aminoácidos proteicos dan origen a los aminoácidos no proteicos.
Fuente: http://fisiolvegetal.blogspot.mx/2012/11/introduccion-al-metabolismo-secundario.html