FITOQUIMICA

Dra María Inés Isla. Abril 2013

Fitoquímicos

Fitoquímicos

Metabolismo primario vs Metabolismo secundario

Metabolismo primario

Metabolismo secundario

Crecimiento y desarrollo del Interacción del individuo con el ambiente individuo Indispensable

dispensable para el crecimiento y desarrollo del individuo

uniforme

indispensable para la supervivencia de una población

universal

único

conservativo

diverso y adaptativo

Cómo se producen y regulan las distintas etapas del proceso de biosíntesis de los fitoquímicos en la célula vegetal????

Para poder responder a estas preguntas primero debemos hablar de la estructura de la célula vegetal en términos químicos…….. UNIDAD I L a estructura del vegetal en términos químicos. Organelas de la célula vegetal. Métodos de fraccionamiento subcelular. Aislamiento de vacuola. Enzimas y sustancias vacuolares. Estructura química de la pared celular vegetal, su importancia bioquímica y morfológica.

1-Sistema de  endomembranas (SE)

membrana plasmática, RE, aparato de Golgi, vacuolas

Orgánulos no membranosos

2-Orgánulos membranosos Que se dividen independientemente y derivan del SE

Organelas semiautónomas que se dividen semi independientemente

Cuerpos lipidicos, peroxisomas y glioxisomas los que funcionan en el metabolismo de los lipidos y carbono

Plástidos y mitocondrias que funcionan en el metabolismo energético y almacenamiento

Citoesqueleto

Doble capa oscura (hidrófila) y una intermedia clara (lipófila)de un grosor total de 100 Å

LÍPIDOS 40

PROTEÍNAS 40

Carbohidratos 20

FOSFOLÍPIDOS PERIFÉRICAS

GLUCOLÍPIDOS INTEGRALES COLESTEROL

La relación de lípidos varia de acuerdo al organo vegetal, a la temperatura (aclimatación: oleico, linoleico, linolenico) mientras que en los animales se mantiene constante

ANCLADAS

Galactosa Digalactosa Galactosa sulfato

Proteinas integrales: que sirven como canales ionicos, participan en la transduccion de señales Proteinas perifericas: unidas por enlaces ionicos o puentes hidrogeno y en general su funcion es la de interaccionentre membrana y citoesqueleto Proteinas ancladas: están unidas por enlaces covalentes vía lipidos (acidos grasos), grupos prenilos y glucosilfosfatoinositol Funciones: transporte, señales, anclaje en la pared de moleculas sintetizadas en el citosol, ordenamiento de las fibrillas de celulosa desde los sustratos del citosol.

Plasmodesmo entre células

• Permeabilidad selectiva: • Barrera semipermeable: • Regulación del intercambio de sustancias (ATPasa, acuaporinas, celulosa sintetasa, callosa sintetasa, protein quinasa). • Recepción, transmisión y transducción de estímulos y señales D.N.I. Molecular • Compartimentación celular.

MOLÉCULAS SIMPLES

T. ACTIVO

MONÓMEROS

T. PASIVO

DIFUSIÓN SIMPLE: Gases D. FACILITADA: Glucosa D. CANALES: Iones

Bomba de Sodio-Potasio

EXOCITOSIS

PINOCITOSIS

POLÍMEROS MOLÉCULAS COMPLEJAS

ENDOCITOSIS

E. MEDIADA FAGOCITOSIS

Percepción de señales

1-Sistema de  endomembranas (SE)

membrana plasmática, RE, aparato de Golgi, vacuolas

Orgánulos no membranosos

2-Orgánulos membranosos Que se dividen independientemente y derivan del SE

Organelas semiautónomas que se dividen semi independientemente

Cuerpos lipidicos, peroxisomas y glioxisomas los que funcionan en el metabolismo de los lipidos y carbono

Plástidos y mitocondrias que funcionan en el metabolismo energético y almacenamiento

Citoesqueleto

RE: RE rugoso: Síntesis de proteínas de membrana,Síntesis de proteínas que van a ser secretadas RE liso: posee E cuya principal actividad es la síntesis de lípidos constitutivos de membrana: colesterol, fosfolípidos Biosintesis de fosfolípidos 

RE Pathway eucariota

Cloroplasto Pathway procariota

vesiculas secretorias derivadas del complejo de trans-golgi se fusionan con la membrana plasmatica , liberando su contenido en el espacio extracelular. En las celulas en crecimiento mediante este proceso se liberan L y P para la expansion de la MP asi como polisacaridos, glicoproteinas, proteoglicanos , fenoles para el crecimiento de la PC

EXOCITOSIS

ENDOCITOSIS Por la endocitosis se recupera el exceso de MP (pliegue formado por la P de turgor) para reciclarla en vesiculas endociticas

Acuaporinas PIT: proteinas intrínsecas de tonoplasto

Las proteinas del Tonoplasto transportan solutos al interior de la vacuola. La acumulación de solutos en la V provoca la entrada de agua produciendo la P de turgor necesaria para el crecimiento celular

DEFENSA

Protoxinas

Pigmentación

1-Sistema de  endomembranas (SE)

2-Orgánulos membranosos Que se dividen independientement e y derivan del SE

RE, envoltura nuclear, aparato de Golgi, vacuolas, y membrana plasmática

Organelas semiautónomas que se dividen semi independientemente

Cuerpos lipidicos Plástidos y mitocondrias (oleosomas), peroxisomas y que funcionan en el glioxisomas los que metabolismo energético funcionan en el y almacenamiento metabolismo de los lipidos y carbono Citoesqueleto Orgánulos no membranosos

Oleosomas: cuerpos que almacenan trigliceridos y estan rodeados por una membrana (monocapa de fosfolipidos derivada del RE orientada con su cabeza polar hacia la fase acuosa del citosol y proteinas denominadas oleosinas). En general están presentes en las semillas y durante la germinación se asocian con los glioxisomas que tienen las enzimas para la oxidación de los lípidos

glioxisoma (peroxisomas especializados)

La gluconeogénesis convierte las grasas y las proteínas en glucosa en las semillas en germinación

Ciclo del ácido glioxilico, una variante del ciclo de Krebs que permite sintetizar glúcidos a partir de lípidos

Fotorrespiración: consume O2 y produce CO2

Inhibe la formación neta de biomasa

Sin utilidad metabolica

Este proceso no conserva energía Es el resultado de la actividad oxigenasa de la Rubisco

El fosfoglicolato no puede entrar al ciclo de calvin por lo que el carbono reducido sigue un camino diferente via los peroxisomas y mitocondrias para transformarse nuevamente en 3 fosfoglicerato y penetrar en el ciclo de calvin. Se recupera el 75% del carbono reducido que retorna al ciclo de calvin.

Peroxisomas o microcuerpos= Orgánulos parecidos a los lisosomas pero en lugar de contener hidrolasas tienen oxidasas y catalasas. Desempeñan diversas funciones dependiendo del órgano o tejido en que se encuentra: 1)En semillas en germinación que almacenan lipidos participan en la movilización de lípidos y su transformación en azúcares (ciclo del glioxilato), glioxisomas (peroxisomas especializados) 2) En hojas juegan un papel en la fotorespiración 3) Reacciones de oxidación de peróxido de hidrógeno 4) Eliminan el exceso de acidos grasos, aa o NADPH 

RH2 + H2 O2 H2O2

R + 2 H2O H2O + 1/2O2

Organelas semiautónomas que se dividen semi independientemente

Mitocondrias: 1) Obtención de E en forma de ATP 2) Beta oxidación de los ácidos grasos 3) Biosíntesis de proteinas y concentración de iones 

Condrioma

Plastos o plastidos: Con este nombre se denominan genéricamente a un grupo de orgánulos que producen y almacenan productos nutritivos 

 

amiloplastos (almidón) Leucoplastos (monoterpenos)

Cromoplastos: Fotosintesis, almacenamiento y síntesis de moléculas orgánicas Cloroplastos: clorofila Rodoplastos (ficoeritrina) 

Reacciones dependientes de la luz

Reacciones de asimilación o fijación de carbono

Triosas fosfato

Luz y oscuridad

Almidón Sacarosa

Biosintesis de AA aromáticos y a partir de ellos metabolitos secundarios

Isopentenil pirofosfato

Isopentenil pirofosfato

EXISTEN 2 rutas para la biosíntesis de terpenos en plantas: -clásica del acetato/mevalonato. CITOSOLICA C15; C30 y politerpenos



La pared celular vegetal se constituye durante la división celular, a partir de vesículas que provienen del aparato de Golgi. Estas vesículas, llenas de los componentes de la pared celular, se localizan en el fragmoplasto, que es un arreglo del citoesqueleto propio de las células en división. En el fragmoplasto se fusionan las vesículas del aparato de Golgi y constituyen el plato celular el cual crece desde el interior de la célula en división, hasta ponerse en contacto con las paredes laterales. Una vez formada, la pared celular crece por deposición de capas sucesivas de celulosa. En cada capa, la orientación de las microfibrillas de celulosa está guiada por el citoesqueleto, más exactamente por los microtúbulos corticales, los cuales alinean al complejo responsable de la síntesis de celulosa, que es la celulosa sintasa La elongación celular ocurre en el eje perpendicular al de las microfibrillas de la capa de pared que se está depositando, de ahí que la síntesis de la pared y la orientación de las microfibillas de celulosa esta en directa relación con el tamaño celular.



LÁMINA MEDIA: 1ª en formarse › Sustancia intercelular amorfa de agua y pectina



PARED PRIMARIA: 2ª en formarse › Matriz de pectinas y hemicelulosas › Microfibrillas de CELULOSA › Proteínas

› Cutina y ceras (epidermis) 

PARED SECUNDARIA: 3ª en formarse › Matriz de hemicelulosa, lignina, taninos, suberina y cutina. › Microfibrillas de CELULOSA

GLUCANOS: Celulosa 30% peso seco de la PC Glucopiranosas  1-4 Lineal Ptes H

En las Paredes primarias el grado de polimerización es de alrededor de 500 a 6000 En las Paredes secundarias alcanza 14000 (PM 2,3 millones)

Callosa glucosa  1-3

Estructura parcial de hemicelulosas

Se unen por puentes H a las microfibrillas de celulosa

Estructura parcial de pectinas

Estructura de ramnogalacturonano II (dímero)

A las sustancias pécticas se les atribuye funciones tales como la porosidad de la PC y crean superficies cargadas que modulan el pH y el balance iónico, regula la adhesión célula – célula, reconocimiento celular

Uniones iónicas de la red de pectina por Ca++

Pared 2ª

Lámina media Pared 1ª

Pared 1ª

Lámina media

Complejo de Golgi en Nicotiana tabacum

Síntesis y liberación de polisacáridos a la pared celular

Biosintesis de AA aromáticos y a partir de ellos fitoquímicos

LIGNINAS

Citosol

Golgi

Pared celular

lignina entre microfibrillas de celulosa

PROTEINAS ENZIMATICAS

 Oxidasas  Peroxidasas Deshidrogenasa málica

 Transglicosidasas  Hidrolasas:

2 HR + ½ O2

* Exoglicosidasas (Glucosidasas, Galactosidasas, Invertasas)

2HR + H2O2 peroxidasa R-R + 2 H2O

* Endoglicosidasas (Pectinasas, Celulasas, Quitinasas)

NADH +O2+H+ DM NAD+ + H2O2

* Otras (Esterasas, Fosfatasas)

oxidasa R-R + H2O

PROTEINAS ESTRUCTURALES  EXTENSINAS (glicoproteínas ricas en hidroxiprolinas)  Glicoproteínas ricas en prolina

(soja, remolacha)  Proteínas ricas en glicina

+ hidroxiácidos

+ hidroxiácidos

Cómo y para que se estudia el metabolismo vegetal???? Cómo se estudia la regulación del metabolismo??????

Cómo se estudian las diferentes etapas en la biosíntesis o catabolismo de MP y MS????



   



Procedimiento 1: (1). Digestión de la pared celular: celulasa, hemicelulasa, pectinasa en un medio isotónico (2). Filtración (3) Centrifugación a baja velocidad (3). Visualización al microscopio óptico (4). Incubación en presencia de un colorante vital Observación de fluorescencia

Procedimiento 2: (1). Procedimiento mecanico de disgregación (2). Filtración (3) Centrifugación a baja velocidad (3). Visualización al microscopio óptico (4). Incubación en presencia de un colorante vital Observación de fluorescencia

Preparado

Centrifugación Fuerza Gravitacional

Residuo

Sobrenadante

Homogeneiza ción mecánica y filtración

1°

200 g

núcleos

A

A

2°

1000 g

cloroplastos

B

B

3°

10000 g

mitocondrias

C

C

4°

105000 g

microsomas

D

D

compuestos citoplasmáticos y vacuolas

Marcadores químicos en SE y organelas Organela o SE

Densidad

Marcador

cloroplastos

1,21-1,24

clorofila

etioplastos

1,26

Carotenoides

glioxisomas

1,25

Catalasa

Golgi (Dictiosomas)

1,12-1,15

Fosfatasa

oleosomas

0,96

Lipasa

mitocondrias

1,18-1,20

Citocromo

RE

1,15-1,18

RNA 16S y 26 S

Membrana plasmatica

1,13-1,18

ATPasa K

Visualización de la Pared Celular: Microscópio óptico, invertido, de fluorescencia (Tinapol /fluorescencia verde), calcofluor White/fluorescencia azul) Recuento y determinación de la viabilidad (colorantes que se incorporan: rojo neutro, diacetato de fluoresceina; colorantes que se excluyen: azul de Evans; actividad fotosintética: emisión de fluorescencia; actividad respiratoria: consumo de oxigeno

Recuento de protoplastos