Metabolitos secundarios de las plantas
Una de las características de los seres vivos es la presencia de actividad metabólica. El metabolismo no es nada más que el conjunto de reacciones químicas que ocurren al interior de las células. En el caso de las células vegetales, el metabolismo acostumbra a ser dividido en primario y secundario.
Se entiende por metabolismo primario al conjunto de procesos metabólicos que desempeñan una función esencial en el vegetal, tal como la fotosíntesis, la respiración y el transporte de solutos. Los compuestos involucrados en el metabolismo primario poseen una distribución universal en las plantas.
Ese es el caso de los aminoácidos, de los nucleótidos, de los lípidos, carbohidratos y de la clorofila.
En contrapartida el metabolismo secundario origina compuestos que no poseen una distribución universal, pues no son necesarios para todas las plantas.
Como consecuencia practica, estos compuestos pueden ser utilizados en estudios taxonómicos (quimiosistematica). Un ejemplo clásico son las antocianinas y batalainas, las cuales no se ven conjuntamente en una misma especie vegetal. Las batalainas son restringidas a diez familias de plantas, pertenecientes al orden de las Caryophyllales que consecuentemente no poseen antocianinas.
Como la remolacha (Beta vugaris) pertenece a una de esas familias (Caryophyllales), la coloración roja de sus raíces solo puede ser atribuida a la presencia de betalainas y no a las antocianinas como erróneamente se acostumbra pensar.
Figura 1. Ejemplo de dos compuestos del metabolismo secundario que pueden ser utilizados en taxonomía. La betacianidina es un alcaloide con propiedades químicas (solubilidad en agua) y físicas (coloración) semejantes a las antocianinas. Con esto, las betacianidinas solo se aprecian en familias pertenecientes al orden Caryophyllales.
Más allá que el metabolismo secundario no siempre sea necesario para que una planta compelte su ciclo de vida, el desempeña un papel importante en la interacción de las plantas con el medio ambiente.
En este contexto, los metabolitos secundarios vegetales presentan un gran valor desde el punto de vista social y económico
Del total de medicamentos aprobados entre el 83 al 94, el 6% eran obtenidos directamente de especies vegetales y ese número continuó creciendo hasta los días de hoy.
Desde el punto de vista económico se puede mencionar los alcaloides indólicos terpennoidicos vincristina (utilizado en el tratamiento de la leucemia) y vinblastina (usado en la terapia de corio-carcinoma y en la enfermedad de Hodgkins)
Como estimación, cerca de 110.000 compuestos han sido identificados hasta el presente, siendo que de este total los terpenoides constituyen el mayor grupo (33.000 compuestos), seguidos por los alcaloides (16.000 compuestos).
Anualmente 4.000 nuevos compuestos de origen vegetal han sido relatados con una tendencia al crecimiento para este valor.
Como característica general, tales compuestos muestran un padrón de aparición restringido en algunos grupos taxonómicos, no siendo considerados esenciales para el metabolismo basal de la célula vegetal, donde surge la denominación de metabolitos secundarios.
En el ámbito de la interacción planta/ambiente (efecto atractivo/repulsivo a microorganismos, insectos, vertebrados, plantas, etc), desempeñan un importante papel, garantizando la supervivencia de las especies en el ecosistema.
Adicionalmente, metabolitos secundarios son utilizados en escala industrial para la producción de insecticidas, colorantes, saborizantes, aromatizantes y medicamentos.
Ejemplos de metabolitos secundarios de gran importancia en la industria farmacéutica son mostrados en la figura a continuación.
Figura 1: Estructura molecular de metabolitos secundários vegtales utilizados como biofármacos
Con respecto del alto valor económico de algunos de estos biofármacos, bajos niveles de productividad han sido usualmente encontrados en los sistemas de producción agrícola convencionales, ocurriendo por una serie de motivos.
Este hecho genera la necesidad de desarrollar sistemas alternativos de producción y en este contexto el cultivo de células y tejidos vegetales ha sido considerado como un sistema de alto potencial para la superación de este problema; más allá que se presentan algunas dificultades a su viabilidad económica que aún no han sido superadas.
En función de esto, diversas estrategias han sido empleadas objetivando aumentar los valores de productividad de compuestos bioactivos en sistemas de cultivo de células y tejidos vegetales incluyendo la manipulación epigenética la elucidación de vías biosintéticas y la aplicación de técnicas de biología molecular, según un abordaje de ingeniería de vías metabólicas.