LOS EXTRACTOS DE PLANTAS. 2ª PARTE.
A lo largo de la evolución la naturaleza a dotado a algunas plantas de la posibilidad de luchar contra las plagas y enfermedades mediante la biosíntesis de ciertas sustancias. La etnobotánica aplicada a la sanidad vegetal estudia las características y modos de manejo de estas sustancias como una alternativa natural al mantenimiento de la salud y bienestar de los habitantes de nuestros huertos y jardines.
2.-PRINCIPALES PRINCIPIOS ACTIVOS QUE PODEMOS ENCONTRAR EN LAS PLANTAS DE LA CUENCA MEDITERRÁNEA.
3.-LOS ACEITES ESENCIALES DE LAS PLANTAS.
4.-COMO ACTÚAN LOS METABOLITOS SECUNDARIOS EN LA NATURALEZA.
4.1-ACTUACIONES DE LAS PLANTAS ANTE SITUACIONES DE ESTRÉS BIÓTICO (ORGANISMOS PATÓGENOS).
4.2-ACTUACIONES DE LAS PLANTAS ANTE SITUACIONES DE ESTRÉS ABIÓTICO (FACTORES EDAFOCLIMÁTICOS).
5.-PERSPECTIVA FUTURA DEL USO DE LOS METABOLITOS SECUNDARIOS EN EL CONTROL DE PLAGAS Y ENFERMEDADES.
1.-CONCEPTO DE FITOCOMPLEJO.
Los compuestos químicos celulares, también conocidos como metabolitos pueden ser clasificados en primarios y secundarios; los metabolitos primarios son todos aquellos que son esenciales para el correcto funcionamiento de la planta, formando parte de su estructura e interviniendo en todas las reacciones necesarias para mantener su estado vital y posibilitar el crecimiento, desarrollo y la reproducción; son los Glúcidos o Hidratos de Carbono, los Lípidos, las Proteínas y los Ácidos Nucleicos.
Los metabolitos secundarios, son sintetizados a partir de los metabolitos primarios y cumplen funciones que no resultan vitales para los vegetales y no están directamente involucrados en el crecimiento ni en el desarrollo, ni participan en procesos importantes como la obtención de energía. La planta los sintetiza para interactuar con el medio, ya sea para atraer insectos y otros polinizadores, repeler predadores o seres dañinos, impedir la competencia con otras plantas, adaptarse a condiciones adversas de suelo o clima, etc.; es decir, cumplen preferentemente funciones ecológicas. Si las plantas no hubieran contado con estos compuestos secundarios muy probablemente no habrían evolucionado hacia tan amplio rango de especies y no podrían haber colonizado tal cantidad de hábitats.
Llegados aquí vamos a definir el término FITOCOMPLEJO como el conjunto de principios activos que posee una planta y cuya acción de cada uno por separado, o incluso de un determinado número de ellos en conjunto, no produce el mismo efecto que actuando todos conjuntamente; esto es debido a la denominada ACCIÓN SINÉRGICA que ejercen los unos sobre los otros y la cual no puede ser sustituida por el extracto puro de cada uno de los componentes. Muchas de estas plantas son autóctonas de la cuenca mediterránea y otras son introducidas.
2.-PRINCIPALES PRINCIPIOS ACTIVOS QUE PODEMOS ENCONTRAR EN LAS PLANTAS DE LA CUENCA MEDITERRÁNEA.
- Alcaloides. Son metabolitos secundarios de las plantas sintetizados generalmente a partir de aminoácidos; los alcaloides verdaderos derivan de un aminoácido y por lo tanto son compuestos nitrogenados. Están presentes sobre todo en angiospermas dicotiledóneas, y en menor medida en monocotiledóneas y gimnospermas. Es frecuente que en una misma especie se presenten varios alcaloides y que estos estén presentes en todos sus órganos. Son de reacción alcalina, incoloros y amargos y actúan ejerciendo una acción fisiológica intensa en los animales aun a bajas dosis, provocando efectos psicoactivos sobre el sistema nervioso central. Son una de las sustancias más activas llegando a ser tóxicos. Ejemplo de fito alcaloides son la aconitina, atropina, cafeína, capsaicina, cocaína, codeína, escopolamina, estricnina, etc.
- Compuestos fenólicos. Los compuestos fenólicos son un grupo muy diverso de metabolitos secundarios localizados en las vacuolas de las células que se caracterizan por poseer uno o más grupos hidroxilo (-OH) unidos a un anillo aromático. La mayoría de los compuestos fenólicos son hidrosolubles (solubles en solventes polares), de reacción ácida, y la solubilidad en agua aumenta generalmente al aumentar el número de grupos hidroxilo. Actualmente, cerca de 10.000 compuestos fenólicos diferentes han sido identificados en la naturaleza y la mayoría de ellos son de origen vegetal. Son fácilmente oxidables en contacto con el oxígeno del aire a partir de reacciones catalizadas enzimáticamente, formando posteriormente complejos de color pardo conocidos como melanoides; este fenómeno se conoce como pardeamiento enzimático. Las funciones biológicas de los compuestos fenólicos vegetales son muchas y muy variadas, comprendiendo desde sustancias odoríferas y pigmentos que atraen a los agentes polinizadores, sustancias disuasorias e incluso tóxicas, compuestos alelopáticos (fenómeno que lleva a un organismo a generar ciertos compuestos bioquímicos que tienen influencia en la vida o en el desarrollo de otros organismos), componentes estructurales y agentes antifúngicos y antimicrobianos. Los compuestos fenólicos pueden ser sustancias que forman parte de la constitución de las plantas y acumularse tras una situación de estrés, o ser sustancias que se forman después del ataque; un ejemplo de sustancias que se forman tras un ataque son las fitoalexinas y aparecen una vez que la planta detecta ciertas moléculas de los patógenos llamadas elicitores.
Los compuestos fenólicos derivan en su mayoría del ácido shikímico. Ejemplos de compuestos fenólicos son el ácido gálico, el ácido cafeico, el eugenol, la cumarina, el resveratrol, la quercetina, el pinorresinol y la lignina.
- Resinas. Exudados orgánicos que producen ciertas familias de plantas; son de textura pastosa o sólida. La composición es bastante heterogénea ya que depende de la especie vegetal y de las condiciones edafoclimáticas en las que se desarrolla, pero en general están formadas por polímeros de hidrocarburo con 5 átomos de carbono.
- Glicósidos. Son compuestos sólidos de gran toxicidad, solubles en agua y alcohol y sensibles a la degradación enzimática. Se encuentran presentes tanto en Angiospermas como en Gimnospermas, pero principalmente en las familias Araceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Passifloraceae, Poaceae y Rosaceae. Están presentes en cualquier parte de la planta y se les relaciona principalmente con la fase de crecimiento vegetativo. El compuesto activo se almacena en un compartimento celular distinto al del enzima o los enzimas que lo activa; cuando, por ejemplo, un herbívoro mastica una parte de la planta pone en contacto al principio activo y el enzima que lo degrada, liberándose cianuro de hidrógeno que actúa como una toxina de rápida acción. A estas plantas se las conoce como plantas cianógenas. Este grupo engloba a saponinas, glicósidos cardiacos y glicósidos cianogénicos.
- Glucosinolatos. De estructura similar a los glicósidos, son compuestos aniónicos azufrados responsables de fuertes olores y sabores en plantas como la mostaza y el berro. Están presentes en diversas partes de la planta y siempre hay más de uno. Al igual que ocurre en los glicósidos, las especies vegetales que contienen este tipo de compuestos presentan, además, las enzimas específicas que los degradan, encontrándose ubicadas físicamente en compartimentos celulares diferentes; mientras que enzima y sustrato no se pongan en contacto no se producirá la reacción de hidrólisis. Cuando un alimento posee cantidades considerables de este tipo de compuestos, el proceso de masticación hace posible el contacto del glucosinolato con la enzima, desencadenando la hidrólisis y provocando un olor acre, que lo hacen menos palatable. Esto también ocurre durante el proceso de digestión llevado a cabo en el rumen de los rumiantes, provocando síntomas de intoxicación.
- Capsaicinoides. Es el componente más activo de los pimientos picantes; no tiene sabor, es soluble en alcohol, incoloro e inodoro y se almacena en forma de cristales; provoca un efecto pungente (picor) y sensación de calor. Se concentran en los frutos y las aves no son sensibles a su acción.
- Betalaínas. Las betalaínas son una clase de compuestos nitrogenados hidrosolubles que comprenden dos grupos de pigmentos: betacianinas (de color púrpura) y betaxantinas (de color amarillo). Se encuentran en los órganos coloreados de un único género de plantas superiores; las Centrospermae, salvo la familia Caryophyllaceae, cuyos pigmentos son compuestos fenólicos.
- Compuestos azufrados. Son compuestos con uno o dos átomos de azufre, como el dimetil sulfuro o el dialil tiosulfonato, muy característico de las especies del género Allium (ajo y cebolla). Estos compuestos azufrados no se encuentran en las células intactas del ajo; cuando este es partido, cortado o machacado la alicina sale al exterior y se oxida formando diferentes compuestos como los tiosulfinatos y compuestos relacionados con el ácido sulfónico. A veces es necesario que varios productos contacten entre sí para producir la sustancia activa. Los compuestos azufrados, en general, suelen desempeñar una acción muy importante en la defensa de la planta contra insectos, hongos y bacterias existentes en la fauna y microbiota propias del suelo, además de ser responsables de un fuerte olor característico.
- Terpenoides. Grupo muy numeroso con un mismo precursor biosintético (isopentenil-PP). Son solubles en lípidos y se almacenan en el citoplasma. Según el número de unidades de isopreno que presenten se clasifican en:
Nº DE UNIDADES DE ISOPRENO. |
NÚMERO DE CARBONOS. |
TIPO. |
EJEMPLOS. |
1 |
5 |
Hemiterpenos |
Isovaleraldehido. |
2 |
10 |
Monoterpenos |
Geraniol, nerol, linalol, mentol, limoneno, alcanfor, tuyona, α-pineno y eucaliptol. |
3 |
15 |
Sesquiterpenos |
Artemisina, ácido abcísico, gosipol y limeno. |
4 |
20 |
Diterpenos |
Placitaxel, ácido gibereléico. |
5 |
30 |
Triterpenos |
Limonina, saponina y cuasina. |
6 |
40 |
Tetraterpenos |
Carotenoides como el α y β carotenos, el licopeno |
n |
n |
Politerpenos |
3.-LOS ACEITES ESENCIALES DE PLANTAS, EXTRACTOS.
Son sustancias procedentes del metabolismo secundario, insolubles en agua y formadas por varios compuestos químicos de diferente estructura entre los cuales siempre hay un terpenoide y que generan el olor característico de las plantas. Se cree que tienen funciones de defensa ante el ataque de microorganismos y/o animales depredadores; recientemente hay quien cree que la síntesis de estas sustancias químicas sólo sirve para poder transformar excedentes del metabolismo primario difíciles de eliminar.
La mayoría son líquidos, de color amarillo pálido y translúcidos, y están compuestos hasta por cerca de 100 sustancias diferentes, la mayoría terpenoides, aunque algunos son alcoholes simples, ácidos, ésteres, aldehídos o compuestos nitrogenados de estructura simple.
Se han caracterizado aceites esenciales en más de 60 familias de plantas, aunque las principales pertenecen a las familias Asteraceae, Labiatae, Umbeliferae, Mirtaceae, Rutaceae y Lauraceae. Pueden encontrarse solo en hojas y flores, solo en la raíz, en los frutos o en la corteza; en el caso de las especies que poseen aceites en varias partes de su estructura, estos aceites difieren mucho en su composición.
Las especies que poseen aceites esenciales en las raíces son:
– Sándalo (Santalum album)
– Valeriana (Valeriana officinalis L)
– Vetiver (Chrysopogon zizanioides)
– Jengibre (Zingiber officinale)
En las semillas y frutos:
– Anís (Pimpinela anisum)
– Hinojo (Foeniculum vulgare)
– Coriandro (Coriandrum sativum)
– Eneldo (Anethum graveolens)
En las hojas:
– Menta (Mentha spp.)
– Orégano (Origanum spp.)
– Romero (Rosmarinus officinalis)
– Salvia (Salvia officinalis)
– Albahaca (Ocimun basilicum)
– Tomillo (Thymus vulgaris)
En la madera:
– Palo Santo (Bursera graveolens)
En la corteza:
– Canela (Cinamomun zeylanicum)
En las flores:
– Lavanda (Lavandula spp.)
– Jazmín (Jasminum officinale L, J. grandiflorum L)
– Rosa (Rosa spp.)
El contenido en aceites esenciales de las plantas se expresa generalmente en tanto por ciento (%), pudiendo ser peso sobre peso (p/p) o volumen sobre peso (v/p), pero como los aceites esenciales tienen una densidad muy cercana a la del agua, ambas expresiones no difieren mucho. Se debe de hacer mención a si el contenido es sobre material fresco o seco.

4.-COMO ACTÚAN LOS METABOLITOS SECUNDARIOS EN LA NATURALEZA.
Las plantas, a lo largo de la evolución, han desarrollado estrategias complejas
para hacer frente a situaciones de estrés biótico y abiótico, debido a que no presentan un sistema inmunológico como el que poseen los animales superiores y a su imposibilidad de trasladarse y escapar de las situaciones adversas. Las principales funciones biológicas que desempeñan los metabolitos secundarios generados por las plantas son:
- Defensa ante patógenos y depredadores.
- Defensa ante situaciones de estrés abiótico (falta de agua, alta salinidad, frío o calor, radiación ultravioleta, etc.).
- Defensa ante otras especies vegetales.
- Como agentes polinizadores y dispersadores de semillas.
4.1-ACTUACIONES DE LAS PLANTAS ANTE SITUACIONES DE ESTRÉS BIÓTICO (ORGANISMOS PATÓGENOS).
Cuando un organismo ataca una planta esta activa el proceso de transcripción de genes que sintetizan las proteínas de defensa. Si el patógeno logra invadir la planta se dice que la interacción es compatible; si por el contrario no logra invadirla la interacción se denomina incompatible.
1.-Los mecanismos de defensa de las plantas ante el ataque de microorganismos patógenos se clasifican en:
- Mecanismos de defensa constitutivos.
- Mecanismos de defensa constitutivos estructurales. Lo constituyen las sustancias que conforman las paredes celulares de las plantas como la cutina suberina y la lignina, los tricomas glandulares, las ceras y sustancias protectoras exteriores.
- Mecanismos de defensa constitutivos químicos. Lo forman las sustancias químicas almacenadas en las vacuolas o en el citoplasma celular de naturaleza tóxica. Entre ellos están las sustancias descritas en el punto dos de este artículo.
- Mecanismos de defensa inducidos. Este sistema de defensa de las plantas es similar al sistema inmunológico de los animales superiores; cuando un patógeno penetra por una abertura natural de la planta (estomas, lenticelas, etc.) estas activan el sistema de defensa gen a gen. Los genes implicados en la respuesta defensiva codifican enzimas relacionadas con la formación de componentes de la pared celular, principalmente lignina, calosa y proteínas ricas en hidroxiprolina; enzimas hidrolíticas como quitinasas y glucanasas; la fosforilación y desfosforilación de proteínas; inhibidores de proteasas y la síntesis de proteínas relacionadas con la patogénesis (PRP).
2.-Respuesta hipersensible. También conocida como “muerte celular programada” es una respuesta localizada y consiste en la muerte de las primeras células infectadas privando al patógeno de nutrientes y de soporte mecánico; esta muerte es un proceso organizado y programado y no un colapso celular. Esta respuesta evita la colonización de la planta por el patógeno y se engloba en las interacciones planta-patógeno incompatibles.
3.-Resistencia sistémica adquirida. El ataque local de un patógeno genera una respuesta parecida a la respuesta hipersensible, pero que en vez de provocar la muerte celular provoca una resistencia de las células la cual es transmitida al resto de la planta.
4.-Las fitoalexinas. Son metabolitos secundarios sintetizados por la planta en respuesta al ataque de patógenos; esta respuesta es inducida por el reconocimiento por parte de la planta de unas moléculas llamadas elicitores. Estos elicitores pueden ser exógenos y estar presentes en los patógenos, o pueden ser endógenos y ser producidas por las propias plantas ante situaciones de estrés biótico o abiótico. Se han identificado una gran diversidad de compuestos químicos con función de fitoalexinas de estructura química heterogénea, encontrándose terpenoides (sesquiterpenos, diterpenos), compuestos azufrados, nitrogenados (alcaloides, aminas, amidas), alifáticos (especialmente alcanos de cadena larga y ácidos grasos) y fenólicos.
4.2-ACTUACIONES DE LAS PLANTAS ANTE SITUACIONES DE ESTRÉS ABIÓTICO (FACTORES EDAFOCLIMÁTICOS).
El estrés de tipo abiótico es causado por fenómenos edafoclimáticos como la sequía, el encharcamiento, salinidad, temperaturas extremas (calor-frío), exceso o carencia de luz, presencia de metales pesados en el suelo, contaminantes ambientales como el óxido nitroso, dióxido de azufre, ozono, etc. Las estrategias que utilizan las plantas para adaptarse a dichas situaciones son cambios anatómicos, estructurales y bioquímicos, muchos de los cuales son comunes a los distintos tipos de estrés, mientras que muy pocos son específicos para un tipo en particular; modificaciones en el patrón de crecimiento, activación de procesos de inhibición de la oxidación, abscisión de órganos, adelantamiento de la senescencia, etc. Son las fitohormonas ácido abscísico, ácido jasmónico y etileno las encargadas de trasmitir celularmente las señales de estrés medioambiental y en menor medida las auxinas, citoquininas y giberelinas.
5.-PERSPECTIVA FUTURA DEL USO DE LOS METABOLITOS SECUNDARIOS EN EL CONTROL DE PLAGAS Y ENFERMEDADES.
Hoy en día el problema de la acumulación de los pesticidas químicos con el consiguiente impacto negativo sobre la naturaleza ha despertado en el hombre la necesidad de buscar soluciones alternativas con el fin de avanzar hacia una agricultura sostenible. El incremento de los bioplaguicidas ha experimentado en los últimos años un crecimiento exponencial. Para llegar a donde hemos llegado hoy en día y para seguir avanzando en el tema es de gran importancia el conocimiento de los mecanismos de defensa de las plantas, la identificación y determinación de las propiedades de los metabolitos secundarios junto con la mejora de las técnicas de extracción y aislamiento. El futuro debe orientarse a la obtención de productos selectivos y no masivos, que no generen resistencia, que sean biodegradables y respetuosos con la fauna auxiliar; estas condiciones las cumplen la gran mayoría de los metabolitos secundarios vegetales que hemos visto en este artículo, pero todo esto no será posible si las materias primas no pueden conseguirse con facilidad y el coste de los productos es razonable para una agricultura rentable para todos.
La biotecnología actual ha enfocado sus miras hacia los siguientes retos:
- Conocimiento de los mapas genéticos de los cultivos más interesantes para la alimentación de un mundo que en los próximos 10 años va a tener un crecimiento poblacional nunca antes visto.
- Conseguir vía genética plantas mejoradas con mayor resistencia a virus, bacterias, hongos, insectos y herbicidas.
- Obtención de plantas transgénicas orientadas a la producción de metabolitos secundarios. Esto conlleva una domesticación de las plantas productoras de estas sustancias con el fin de conseguir máximos rendimientos en su cultivo.
Y todo ello con un único fin: el total reemplazo de los agroquímicos por productos naturales. Pero no nos equivoquemos, y ya con esto finalizo este artículo, estos productos, aunque sean naturales deben ser utilizados con la misma precaución que los químicos en cuanto a las normas de aplicación, a las normas de seguridad alimentaria y a las normas medioambientales.
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