Compuestos Bioactivos Vegetales: Isoprenoides, Fenoles y Saponinas

Isoprenoides y Terpenos

Los isoprenoides son polímeros del hidrocarburo de cinco átomos de carbono, el isopreno. Estos lípidos pueden ser moléculas lineales o cíclicas, y algunos presentan estructuras de ambos tipos. Según el número de unidades de isopreno que constituyen el polímero, se denominan terpenos.

Características de los Isoprenoides

• Unidad fundamental: isopreno.
• Se clasifican según el número de unidades de isopreno en la molécula.
• Se obtienen por la ruta del ácido mevalónico.
• Regla del isopreno.
• Liposolubles en éter de petróleo, éter etílico o cloroformo.

Función de los Terpenos en las Plantas

• Sustancias reguladoras del crecimiento: giberelinas y abscisinas.
• Colores de las plantas: carotenoides.
• Aroma de las plantas.
• Terpenos no volátiles actúan como hormonas sexuales.

Piretrinas, Piretroides, Fitoalexinas y Giberelinas

Características de Piretrinas y Piretroides

• Piretrinas: Son una mezcla de compuestos orgánicos, inestables a la luz y al calor, por lo que son no persistentes.
• Piretroides: Fórmula química modificada para una mejor estabilidad, lo que los hace más persistentes.

Las fitoalexinas son compuestos antimicrobianos que se acumulan en algunas plantas en altas concentraciones después de infecciones bacterianas o fúngicas, ayudando a limitar la dispersión del patógeno.

La giberelina es una fitohormona. Se produce en la zona apical, frutos y semillas. Sus funciones son:

• Interrumpir el período de latencia de las semillas, haciéndolas germinar.
• Inducir la brotación de yemas.
• Promover el desarrollo de los frutos.
• Favorecer el crecimiento longitudinal del tallo.

Métodos de Determinación en Aceites Esenciales

• Índice de refracción: Su determinación puede señalar adulteraciones y envejecimiento de los aceites.
• Poder rotatorio: Los componentes de los aceites esenciales con frecuencia son ópticamente activos.
• Solubilidad en etanol: Todos son solubles en alcohol etílico absoluto y muchos lo son en alcohol etílico diluido. Es, además, una técnica muy sencilla para detectar adulteraciones.
• Punto de solidificación o de congelación: Permite determinar y separar componentes con distinto punto de solidificación.
• Índice de acidez (I.A.): Indica el grado de acidez de un aceite esencial y expresa el número de miligramos de hidróxido potásico necesarios para neutralizar los ácidos que contiene un gramo de aceite.
• Índice de éster (I.E.): Se determina el contenido de ésteres de la muestra y se expresa el número de miligramos de hidróxido potásico necesarios para saponificar los ésteres que contiene un gramo de aceite esencial.
• Índice de acetilo (I.AC.): Su finalidad principal es determinar la riqueza de grupos OH (alcoholes).
• Composición porcentual: Puede ser de interés en los casos en que la calidad del aceite esencial está definida por su contenido en determinados compuestos.

Carotenoides

Son tetraterpenos C40. Su biosíntesis se produce a partir de isopentenil pirofosfato (IPP). Son responsables del color amarillo, naranja y rojo de frutas, raíces, flores, pescados, invertebrados y pájaros.

Ubicación de los Carotenoides

Cloroplastos de la célula vegetal (fracción lipídica formando complejos con proteínas, unidos a hidratos de carbono con un enlace glicosídico o como ésteres de ácidos grasos).

En este grupo son abundantes las xantofilas (amarillo-rojo) y los carotenos (naranja), pigmentos vegetales amarillo y anaranjado, respectivamente.

• Dan color a los frutos, raíces (como la zanahoria) y flores, entre otros.
• En la fotosíntesis, desempeñan un papel clave absorbiendo energía luminosa de longitudes de onda distintas a las que capta la clorofila.
• Los carotenoides son el grupo más representativo de los tetraterpenos.
• El caroteno es precursor de la vitamina A. Destacan los carotenos, pigmentos amarillos y rojos (precursores de la vitamina A).

Propiedades Fitoquímicas de los Carotenoides

• Insolubles en agua.
• Solubles en éter de petróleo, hexano y solventes de lípidos.
• Estables al calor.
• Estables a pH extremos.
• Transformación parcial de configuración trans a cis (isomerización).
• Oxidación.

Saponinas

Son heterósidos (azúcar + aglicón) en los cuales varias unidades de monosacáridos (glicona), como hexosa o xilosa, etc., se caracterizan por sus propiedades para producir espuma en una solución acuosa (el término sapo significa jabón). Se enlazan mediante un enlace glicosídico a un resto denominado aglicón o sapogeninas.

Características Generales de las Saponinas

• Elevado peso molecular.
• Triterpenos.
• Toxinas (hemolíticas).
• Glicosídicos.
• Molécula: soluble en lípidos (esteroides o triterpenos) y soluble en agua.
• Ruta mevalónica: ácido mevalónico.

Función de las Saponinas en las Plantas

• Actúan como escudo contra la penetración de microbios y hongos que pueden causar enfermedades y la muerte de la planta.
• Mejoran la absorción de nutrientes.

Clasificación de Saponinas según Uniones Glucídicas al Aglicón

1. Saponinas monodesmosídicas: (azúcar unido al aglicón en posición 3-OH).
2. Saponinas bidesmosídicas: (el azúcar o azúcares se unen por dos puntos del aglicón).
   • B.a.) Saponina triterpénica (pentacíclicas y tetracíclicas): abundantes en la naturaleza (mayoría en dicotiledóneas) y con 30 carbonos (saponinas ácidas).
   • B.b.) Saponina esteroídica: (C30, tres ciclos de 6 y un ciclo de 5) (ácida con OH / neutra sin OH).

Propiedades Generales de las Saponinas

• Tensioactivos: Forman espumas (poder afrogénico) y emulsiones (emulgentes).
• Poder hemolítico: Saponinas esteroídicas monodesmosídicas (las saponinas bidesmosídicas NO).
• Ictiotóxicas.
• Solubilidad: Solubles en agua y en solventes orgánicos polares (etanol, metanol); insolubles en solventes orgánicos apolares (éter de petróleo, cloroformo, hexano).
• Las saponinas esteroides son de gran interés e importancia por su relación con compuestos como hormonas sexuales, cortisona, esteroides diuréticos, vitamina D y heterósidos cardíacos.

Alimentos y Plantas Ricas en Saponinas

Garbanzos, espárragos, soya, leguminosas (como frijoles y chícharos), pimientas.

Funciones Generales de las Saponinas

• Aportan al organismo propiedades antibacterianas y antimicrobianas.
• Ayudan a reducir el colesterol en sangre. En este caso, las saponinas actúan junto con los lípidos para conseguir que el colesterol se reduzca.
• Favorecen la salud del sistema inmunológico.
• Al igual que las proteínas, las saponinas ayudan al desarrollo muscular cuando este se ejercita.
• Favorecen un mayor deseo sexual en los humanos.

Características y propiedades de las saponinas triterpénicas (ácidas): Son emulsionantes, tienen sabor acre y en forma de polvo producen estornudos. Están casi exentas de toxicidad por vía oral. Algunas saponinas son marcadamente tóxicas y se denominan sapotoxinas, teniendo una acción hemolítica sobre los glóbulos rojos sanguíneos.

Derivados Fenólicos

• Los fenoles son compuestos orgánicos (alcoholes aromáticos) que contienen el grupo hidroxilo (OH-) como grupo funcional unido directamente al anillo fenólico.
• Dentro de este grupo se encuentran los ácidos fenólicos, flavonoides, antocianinas, taninos (condensados), curcuminoides, entre muchos otros.
• Algunos son solubles en solventes orgánicos, otros son glucósidos o ácidos carboxílicos y, por lo tanto, solubles en agua. Otros son polímeros muy grandes e insolubles.
• Son de gran importancia en la industria.

Función de los Derivados Fenólicos en las Plantas

• Productos de defensa ante herbívoros y patógenos.
• Soporte mecánico a la planta.
• Atrayentes de polinizadores o dispersores de frutos.
• Algunos de ellos absorben la radiación ultravioleta.
• Actúan como agentes alelopáticos.

Propiedades Físicas de los Derivados Fenólicos

• Se encuentran en estado sólido, son incoloros; se oxidan con facilidad, por lo que pueden encontrarse coloreados.
• Forman puentes de hidrógeno con otras moléculas de fenol y con agua, lo que les confiere puntos de fusión y ebullición más elevados.
• Solubles en solventes orgánicos. La formación de puentes de hidrógeno también explica su solubilidad en agua (ej. fenol).
• Los difenoles y polifenoles con más de un grupo -OH presentan mayor solubilidad en el agua.

Fenoles Sencillos / Ácidos Fenólicos

• Arbutósido (derivado del ácido benzoico).
• Vinilósidos.
• Salicósidos.

Importancia Farmacológica de los Derivados Fenólicos

• Actividad analgésica y antipirética: ácido salicílico.
• Actividad colerética y colagoga: cinarina.
• Actividad antivírica: oseltamivir (derivado del ácido shikímico).

Cumarinas

• Compuesto químico orgánico perteneciente a la familia de las benzopironas, cuyo nombre según la IUPAC es 2H-cromen-2-ona.
• Etimológicamente, cumarina deriva de la palabra francesa “coumarou”, utilizada para referirse al haba de tonka.

Las cumarinas se hallan ampliamente distribuidas en el reino vegetal. Sin embargo, hay determinadas familias que las poseen en gran cantidad: leguminosas (fabáceas), rubiáceas, rutáceas, asteráceas.

Lignanos

• Químicamente son sustancias polifenólicas, relacionadas con el metabolismo de la fenilalanina a través de la dimerización de alcoholes cinámicos sustituidos (ácido cinámico).
• Los lignanos son uno de los dos grupos principales de fitoestrógenos, que son antioxidantes.

Los lignanos juegan un papel importante en el crecimiento de las plantas y actúan como antioxidantes en el metabolismo humano.

• La otra clase de fitoestrógenos son las isoflavonas.
• Encontrados en una gran variedad de plantas que incluyen las semillas de lino, semillas de calabaza, semillas de ajonjolí, centeno, soja, brócoli, frijoles y en algunas bayas.

Flavonoides (flavus, «amarillo»)

• Son pigmentos naturales presentes en los vegetales que protegen al organismo de los daños producidos por sustancias o elementos oxidantes como los rayos ultravioleta, la contaminación ambiental y sustancias nocivas presentes en los alimentos.
• Se biosintetizan en todas las plantas terrestres o briofitas y también en algunas algas.

Estructura Química de los Flavonoides

• Los flavonoides son compuestos fenólicos diaril-propánicos.
• Dos anillos aromáticos (bencénicos) unidos entre sí por una cadena de 3 carbonos ciclada a través de un oxígeno.
• Su estructura deriva de la cromona (o benzo-pirona) con un fenilo en posición 2. Así pues, son 2-fenil-cromonas.

Clasificación de Flavonoides

• Sin doble enlace (Flavononas y Flavonololes).
• Con doble enlace (Flavonas y Flavonoles).
• Chalconas.
• Isoflavonoides.

Plantas con Flavonoides

• Citrus spp., Passiflora incarnata, Ginkgo biloba.
• Flavonoide muy abundante en las cebollas con propiedades antisépticas, antiinflamatorias, diuréticas y antioxidantes.
• Flavonoide muy abundante en los espárragos, arándanos y en el té verde.

Actividad Terapéutica de los Flavonoides

• Anticancerígenos.
• Cardiotónicos (quercetina, genisteína y luteolina).
• Aumento de la resistencia capilar (hesperidina, rutina, quercetina).
• Antitrombóticos.
• Disminución del colesterol.
• Protección hepática.
• Antiinflamatorios y analgésicos.
• Antimicrobianos.
• Antioxidantes, antirradicales libres.
• Diuréticos y antirreumáticos.
• Protectores de la pared vascular o capilar.

Antocianinas

Son pigmentos hidrosolubles que se hallan en las vacuolas de las células vegetales y que otorgan el color rojo, púrpura o azul a las hojas, flores y frutos.

Se encuentran en: arándanos, fresas, rábanos, frambuesas, cerezas y cebolla morada.

Clasificación de las Antocianinas

Están constituidas por una molécula de antocianidina, que es la aglicona, a la que se le une un azúcar por medio de un enlace glucosídico.

Se han reportado alrededor de 635 antocianinas diferentes con varias estructuras base.

Efectos Terapéuticos de las Antocianinas

• Reducción de la enfermedad coronaria.
• Antitumorales.
• Antiinflamatorios.
• Antidiabéticos.
• Mejoramiento de la agudeza visual y del comportamiento cognitivo.
• Provenientes del vino, efectivos en atrapar especies reactivas de oxígeno, inhiben la oxidación de lipoproteínas y la agregación de plaquetas.

Taninos (Polifenoles)

Los taninos son metabolitos secundarios de algunos vegetales, que resultan solubles en agua y son astringentes.

Pueden tener una tonalidad entre amarilla y marrón y disponen de un sabor amargo y astringente (retraen los tejidos y pueden producir una acción cicatrizante).

Son compuestos fenólicos, no nitrogenados, solubles en agua y no en alcohol ni solventes orgánicos.

Funciones de los Taninos

• Se utilizan cada vez más en el curtido de pieles para fabricar zapatos cómodos y saludables que impidan la formación de ambientes propicios para la proliferación de bacterias.
• Retraen los tejidos y pueden producir una acción cicatrizante, antiinflamatoria y antihemorrágica.

Propiedades de los Taninos

• Hidrolizables: Ésteres del ácido gálico y sus atenuadores con monosacáridos.
• Condensados: Núcleo aromático que está ligado al enlace de carbono.
• Astringentes, por lo que son eficaces en el tratamiento de diarreas.
• Vasoconstrictoras, pueden ser beneficiosas en enfermedades vasculares como hemorroides, varices y heridas.
• Protectores de las mucosas y además tienen efectos antisépticos y antiinflamatorios.
• Antioxidantes, de manera que pueden reducir el envejecimiento celular y la aparición de enfermedades degenerativas.

En su Contra: Antinutrientes

• Consumidos en cantidades elevadas pueden inhibir la absorción del hierro, ya que forman complejos insolubles en agua que no pueden ser absorbidos.
• Disminuyen la absorción de proteínas cuando se combinan con ellas.

Acciones Farmacológicas de los Taninos

• Antídoto en intoxicaciones por metales pesados y alcaloides.
• Cicatrizantes, antidiarreicos.
• Antisépticos: bactericidas, bacteriostáticos y antifúngicos.
• Protectores (uso externo): antihemorrágicos, antihemorroidales.
• Antioxidantes.
• Hipocolesterolémicos.