Quimiotaxonomía fitoquimica
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QUIMIOTAXONOMÍA Se define a la taxonomía química, quimiotaxonomía o sistemática química, como la rama de la ciencia que usa los caracteres químicos, en particular los llamados metabolitos secundarios (alcaloides, terpenoides, flavonoides, etc.) de un conjunto de organismos para determinar su posición en una clasificación jerarquizada evolutivamente de los seres vivos. Añadido evidencia confirmatoria a las clasificaciones de los taxónomos. Sirve para reforzar algunas decisiones taxonómicas.
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QUIMIOTAXONOMÍA
Se define a la taxonomía química, quimiotaxonomía o sistemática química, como la rama de la ciencia que usa los caracteres químicos, en particular los llamados metabolitos secundarios (alcaloides, terpenoides, flavonoides, etc.) de un conjunto de organismos para determinar su posición en una clasificación jerarquizada evolutivamente de los seres vivos. Añadido evidencia confirmatoria a las clasificaciones de los taxónomos. Sirve para reforzar algunas decisiones taxonómicas.
VENTAJAS
La información sobre los tipos de compuestos característicos de un determinado conjunto o taxón vegetal presentan las siguientes ventajas: Ayudan a elegir plantas interesantes para estudio. Permiten seleccionar métodos de trabajo. Cuando se aislan sustancias es posible elaborar con más seguridad hipótesis sobre posibles estructuras o identidades de las substancias obtenidas. Las consideraciones sobre quimiotaxonomía y biogénesis permiten decidir posibles detalles configuracionales, fuentes de materias primas o caminos de síntesis.
ORÍGENES DE LA QUIMIOTAXONOMÍA
Discórides (siglo II) clasificó algunas plantas en medicinales, comestibles, olorosas.
Augusto de CandeIIe (1804) destaca relaciones entre las propiedades medicinales de los vegetales y su morfología externa y enfatizó las ventajas de usar estos criterios para su clasificación.
Eykman (1888) señala que la presencia de alcaloides era característica de algunas familias de plantas.
POSICIÓN DE LA QUIMIOTAXONOMÍA
Los principales problemas que enfrenta la quimiotaxonomía contemporánea son de índole biológica, tales como:
La localización de caracteres químicos con un grado adecuado de variabilidad, es decir, que sólo aparezcan entre el 20-60% de los miembros del conjunto.
La presencia o ausencia de ciertos caracteres químicos, aunque es relativamente sencillo demostrar la presencia de una sustancia, es casi imposible demostrar en forma definitiva su ausencia.
La variación de órgano a órgano. La edad del vegetal.
Variación intraespecífica de sus componentes. A escasa distancia dos plantas de la misma especie pueden tener lactonas tipo A y otras tipo B y C.
coronopilina
O
OH
OO
A
O O
O
H
O
B
psilostachina B psilostachina
OO
OC
O
HO
LACTONAS SESQUITERPÉNICAS DE AMBROSIA PSYLOSTACHYA
En la liliácea australiana Smilax glycophylla, puede encontrarse la dihidrochalcona D o la xantona E, o puede no haber ningún tipo de ellos.
OH
O-ram
HO
O
rhamnósido de floretina
D
O
HO
HO
O
mangiferina
E
OH
gluc
OH
Metabolitos secundarios de interés quimiotaxonómico
Aminoácidos no proteicos
Se conocen mas de 100, casi todos relacionados estructuralmente con los aminoácidos usuales. En semillas están libres. Ejemplo: cucurbitáceas (β-pirazolilalanina) , leguminosas o género Lathyrus (latirina) y en el género Vicia ( canavanina).
N
H
NCO2H
β-pirazolilalanina
NH2
latirina
N
H2N CO2H
NH2
N
canavanina
NH2NCO2H
NH
H
O
NH2
Betalaínas
Metabolitos secundarios de interés quimiotaxonómico
Los pigmentos nitrogenados betacianinas son de color rojo-violeta, según el pH de la savia y las betaxantinas son amarillas.
H
azúcar-O
HO+N
H
CO2
HO2C
betacianina
CO2HN
-H
+N
H
CO2
HO2C
indicaxantina
CO2HN
-
Algunos géneros en que hay betacianinas-betaxantinas
Chenopodiacea (>100)*BetaChenopodiumSuaeda Amarantacea (>760)AmaranthusIresineCelosia Nyctaginaceae (30)BougainvilleaMirabilisNyctaginia
Cactaceae (>1000)AriocarpusCereusMammillariaOpuntiaThelocactusPereskia Portulacaceae (19)CalandriniaPortulucaTalinum
Phytolaccaceae (17)PhytolaccaRivinaTrichostigma Aizoaceae (130)ApteniaFoucariaGibbacumLampranthus
* El número corresponde al de géneros en la familia
Alcaloides
Metabolitos secundarios de interés quimiotaxonómico
En la familia de las rutáceas se han localizado nueve tipos de alcaloides en 38 géneros (el 25% de los que tiene la familia). El tipo de alcaloides más característico son las furoquinolinas que se ha encontrado en 31 de los 38 géneros.
N
O
croxantidina(acridina)
H
O
O
OCH3
N
OMe
eskimmianina(furoquinolina)
MeO OOMe
N
OMe
orixina(quinolina)
OOH
O
OH
N
O
arborina(quinazolinas)
Me
N
N
O
narcotina(bencilisoquinolina
OMe
O
OMe
MeO
OOOMe
Subfamilia Género acridina furoquinolina
quinolina quinazolinas
bencilisoquinolinas
Rutoideae
Evodia + +
Fagara + +
Zanthoxylum
+ +
Lunasea + +
Ruta + +
Haplophyllum
+ +
Toddalioideae
Balfourodendron
+ + +
Actronichia + +
Casimiroa +
Teclea + +
Aurantioideae
Glycosmis + + +
Aegle + +
Citrus + +
Alcaloides de la familia rutaceae
Alcaloides de la familia solanaceae
La familia solanaceae es rica en alcaloides, pero hay diferencias a nivel de género. En la Nicotiana hay derivados de la piridina (nicotina); en el Solanum hay glicósidos estereoalcaloides (solanina), y en las Datura, hyoscyamus, Atropa, Scopolia derivados del tropano (atropina).
nicotina
N
N
Me
escopolamina
NMe
O
O
OH
O
solanina
azúcar-O
N
Terpenoides
Pueden analizarse con precisión aun en cantidades de microgramos; Numerosas estructuras han sido estudiadas, lo que facilita la identificación y la correlación; Tienen una extensa distribución en los vegetales superiores.
Así las sesquiterpenlactonas aparecen con frecuencia en las umbelíferas, helianeae. En la tribu senecionae hay alcaloides y sesquiterpenlactonas del tipo eremofilenoide. En la tribu anthemideae son del tipo santanólido, guayanólido y germacranólido, en especial, en 45 especies del género Artemisia.
Helenialina
O
OHOO
O
estafiatinaO
O
eremofilanólido
O
O
O
santoninaO
O
costunólido
OO
Lactonas sesquiterpénicas
DiterpenosCasi todos los miembros de la familia Dipterocarpaceae contienen sequitepenoides. En la médula de las gimnospermas, particularmente en las Cupressaceae y Podocarpaceae, figuran el ferruginol, el ácido torulósico y el filocladeno que aparece en 18 especies de las 28 Podocarpaceae examinadas.
ferruginol
OH
ác. torulósico
OH
HO2C
filocladeno
OH
chaparrina
O
HO
H
HO
OH
H O
O
H
Triterpenos
Pueden utilizarse algunos tipos como el de los alcoholes pentacíclicos (β-amirina). Por otra parte, los limonoides se han encontrado en tres subfamilias de las rutáceas: Aurantioideae, Toddalioideae y Rutoideae, pero no se encuentran en las otras cuatro subfamilias.
β-amirina
HO
O
OO
O
O
O
limonina
O
Las euforbiaceae contienen triterpenos tetracíclicos característicos, como el eufol. En el género Crotón (700 especies) se han encontrado alcaloides derivados de la bencilisoquinolina y derivados del forbol, un diterpeno cocarcinogénico,
Triterpenos
eufol
HO
MeO
O
NH
HO
crotonosina
forbol
HO
OH
HO
O
H
OH
CH2OH
Compuestos fenólicos
Se han flavonoides presentes en más de mil angiospermas. En las rosáceas son frecuentes las dihidrochalconas. La arctiina, un lignano es común a 23 especies, de las subtribus, de la familia Compositae, Carduinae y Centaurunae. Los flavonoles abundan en algunas tribus de la familia umbelífera, en tanto que las flavonas son frecuentes en otras.
Quinonas
Se las encuentra con frecuencia en las especies de rubiáceas.
La plumbagina se encuentra en la raíz de 11 especies de la tribu plumbagineae, pero está ausente en 40 especies de la tribu Staliceae, de la misma familia. Todos los miembros del género Hypericum (Guttiferae), contienen hipericina. En las rhamnáceas son usuales los glicósidos antraquinónicos. La perezona (ácido pipetzaoico) es típica del género Perezia (Composita).
OOH
perezona
O
plumbagina
O
OH O
lapachol
O
OH O
OH
OOH
CH3
OH
HO
OOH
CH3HO
OH
hipericina morindona
O
OH OHO
OH
Ejemplos de generalizaciones de quimiotaxonomía a nivel de familia.
Asclepiadaceae: Unos 320 géneros y 1,800 especies, glicósidos cardenólidos. Betulaceae: 6 géneros y más de 1,000 especies con glicósidos flavonoides, mircetrina e hiperina en más de 30 especies. Boragmaceae. Unos 100 géneros y 2,000 especies, la alkanina, una naftoquinona, ha sido encontrada en unas 150 especies de 1,100 examinadas. También se han encontrado alcaloides pirrolizidínicos en 8 géneros. Convolvulaceae: Unos 50 géneros y 1,200 especies. Glicósidos resinosos tipo ácido jalapinólico. Cucurbitaceae: Unos 100 géneros y 850 especies, se han encontrado cucurbitacinas derivados oxigenados triterpenoides en 64 especies. Ericaceae: Unos 70 géneros y 1,900 especies, glicósido arbutina; con frecuencia está acompañado de metil arbutina.
