Metabolito secundario

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Los metabolitos secundarios son compuestos orgánicos producidos por bacterias, hongos o plantas los cuales no están directamente involucrados en el crecimiento, desarrollo o reproducción normal del organismo. A diferencia de los metabolitos primarios, la ausencia de metabolitos secundarios no produce la muerte inmediata, sino más bien un deterioro de la habilidad de supervivencia a largo plazo, la fecundidad o la estética del organismo, e incluso en ocasiones ningún cambio significativo en absoluto. Metabolitos secundarios específicos a menudo se encuentran limitados a un conjunto estrecho de especies dentro de un grupo filogenético. Los metabolitos secundarios a menudo juegan un papel importante en las defensas de las plantas contra la herbivoría y otras defensas interespecies. Los humanos usan ciertos metabolitos secundarios como medicamentos, saborizantes, pigmentos y drogas recreativas.[1]

Los metabolitos secundarios son de ayuda al organismo que los produce en funciones importantes como la protección, la competencia y las interacciones entre especies, pero no son necesarios para la supervivencia. Una calidad definitoria importante de los metabolitos secundarios es su especificidad. Por lo general, los metabolitos secundarios son específicos a una especie,[2]​ aunque existe evidencia considerable de que la transferencia horizontal a través de especies o géneros juega un papel importante en la evolución bacteriana (y, probablemente, fúngica).[3]​ Las investigaciónes también muestran que el metabolismo secundario puede afectar a diferentes especies de diferentes maneras. Por ejemplo, en un mismo bosque, cuatro especies separadas de folívoros marsupiales arbóreos reaccionaron de manera diferente a un metabolito secundario en eucaliptos.[4]​ Esto muestra que diferentes tipos de metabolitos secundarios pueden dividirse entre dos nichos ecológicos de herbívoros.[4]​ Además, ciertas especies evolucionan para resistir los metabolitos secundarios e incluso los usan para su propio beneficio. Por ejemplo, las mariposas monarca han evolucionado para poder comer algodoncillo (Asclepias) a pesar del metabolito secundario tóxico que contiene.[5]​ Esta capacidad además permite que la mariposa y la oruga sean tóxicas para otros depredadores debido a la alta concentración de metabolitos secundarios consumidos.[5]

Implicaciones para la salud humana[editar]

La mayoría de los nutracéuticos polifenoles de origen vegetal deben sufrir transformaciones intestinales, por microbiota y enzimas de enterocitos, para poder ser absorbidos a nivel de enterocitos y colonocitos. Esto da lugar a diversos efectos beneficiosos en el consumidor, incluida una amplia gama de efectos protectores contra virus, bacterias y parásitos protozoarios.[6]

Los metabolitos secundarios también tienen un fuerte impacto en los alimentos que comen los humanos. Algunos investigadores creen que ciertos compuestos volátiles de metabolitos secundarios son responsables de las preferencias alimentarias humanas que pueden estar basadas evolutivamente en alimentos nutritivos.[7]​ Esta área de interés no se ha investigado a fondo, pero tiene implicaciones interesantes para el origen de las preferencias humanas. Muchos metabolitos secundarios ayudan a la planta a obtener nutrientes esenciales, como el nitrógeno. Por ejemplo, las legumbres usan flavonoides para señalar una relación simbiótica con las bacterias fijadoras de nitrógeno (rhizobium) para aumentar su absorción de nitrógeno.[8]​ lo cual hace que muchas plantas que utilizan metabolitos secundarios sean ricas en nutrientes y ventajosas para el consumo humano.

Metabolitos secundarios en plantas[editar]

Las plantas son capaces de producir y sintetizar diversos grupos de compuestos orgánicos, los cuales se dividen en dos grupos principales: metabolitos primarios y metabolitossecundarios. Los metabolitos secundarios son productos intermedios metabólicos o productos que no son esenciales para el crecimiento y la vida de las plantas productoras, sino que son necesarios para la interacción de las plantas con su entorno y suelen ser producidos en respuesta al estrés. Los metabolitos secundarios de las plantas se pueden dividir en cuatro clases principales: terpenos, fenólicos, glucósidos y alcaloides.[9]

  • Terpenoides. Todos los terpenoides, tanto los que participan en el metabolismo primario como los más de 25 000 metabolitos secundarios,[10]​ son derivados del compuesto IPP (Isopentenil difosfato o "5-carbono isopentenil difosfato") formados en la ruta del ácido mevalónico. Aparecen en muchos tipos de plantas y tienen una actividad biológica importante (Goodwin 1971[11]​). Entre ellos se cuentan los aceites esenciales, restringidos a unas pocas especies.
  • Compuestos fenólicos y sus derivados. Los más de 8000 compuestos fenólicos conocidos se sintetizan por la ruta del ácido shikímico o por la del malonato/acetato.
  • Compuestos nitrogenados o alcaloides. Se conocen alrededor de 12 000 alcaloides,[10]​ que contienen uno o más átomos de nitrógeno, son biosintetizados principalmente a partir de aminoácidos. Los alcaloides presentan una gran diversidad de estructuras químicas (Robinson 1981[12]​). Son fisiológicamente activos en los animales, aún en bajas concentraciones, por lo que tiene muchos usos en medicina. Ejemplos conocidos son la cocaína, la morfina, la atropina, la colchicina, la quinina, y la estricnina.

Metabolitos secundarios en microorganismos[editar]

En microbiología se emplea un criterio de cinética de crecimiento para definir el metabolismo secundario: se describe como aquél que sucede en la fase estacionaria, es decir, cuando se ha producido la contención del crecimiento.[13]​ En la trofofase (fase de crecimiento de los microorganismos) no se producen metabolitos secundarios. Es en la idiofase (fase en la que el microorganismo no crece, pero sigue metabólicamente activo) normalmente, cuando se producen. Para que se produzca el metabolito secundario, primero deben asegurarse condiciones óptimas durante la trofofase. Como mecanismo de defensa, la producción de metabolitos secundarios no se produce inmediatamente después de la conclusión de la trofofase. Primero, al comienzo de la idiofase, deben hacerse resistentes a sus propios antibióticos.

No se conocen bien los factores que disparan la producción de metabolitos secundarios. Se sabe que el paso de trofofase a idiofase se produce cuando algún nutriente del medio es limitante. Suele tratarse de C, N o P. Al faltar algunos de estos factores, se altera la producción de metabolitos primarios y se originan inductores de enzimas que darán lugar a metabolitos secundarios.

Muchos metabolitos secundarios de microorganismos son de gran de interés industrial por sus funciones como antibióticos, pigmentos, antitumorales, y otras.[14]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. «Secondary metabolites - Knowledge Encyclopedia». www.biologyreference.com. Consultado el 2016-05-10. 
  2. «Genetics and biochemistry of secondary metabolites in plants: an evolutionary perspective». Trends in Plant Science 5 (10): 439-45. October 2000. PMID 11044721. doi:10.1016/S1360-1385(00)01741-6. 
  3. «Genomic islands: tools of bacterial horizontal gene transfer and evolution». FEMS Microbiology Reviews 33 (2): 376-93. March 2009. PMC 2704930. PMID 19178566. doi:10.1111/j.1574-6976.2008.00136.x. 
  4. a b «Four species of arboreal folivore show differential tolerance to a secondary metabolite». Oecologia 176 (1): 251-8. September 2014. PMID 24974269. doi:10.1007/s00442-014-2997-4. 
  5. a b «Chapter 24: Natural products (secondary metabolites)». Natural products in chemical biology. Hoboken, New Jersey: Wiley. 2012-07-03. pp. 1250-1319. ISBN 978-1-118-10117-9. 
  6. «Bioavailability of dietary polyphenols and gut microbiota metabolism: antimicrobial properties». BioMed Research International 2015: 905215. 6 April 2018. PMC 4352739. PMID 25802870. doi:10.1155/2015/905215. 
  7. «Plant volatile compounds: sensory cues for health and nutritional value?». Science 311 (5762): 815-9. February 2006. PMID 16469919. doi:10.1126/science.1112614. 
  8. «Chapter 24: Natural products (secondary metabolites)». Natural products in chemical biology. Hoboken, New Jersey: Wiley. 2012-07-03. pp. 1250-1319. ISBN 978-1-118-10117-9. 
  9. Pranav Kumar. (2013). Life Sciences : Fundamentals and practice.. Mina, Usha. (3rd edición). New Delhi: Pathfinder Academy. ISBN 9788190642774. OCLC 857764171. 
  10. a b R. Croteau, T. M. Kutchan, N. G. Lewis. "Natural Products (Secondary Metabolites)". En: Buchanan, Gruissem, Jones (editores). Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists. Rockville, Maryland, Estados Unidos. 2000. Capítulo 24.
  11. Goodwin TW. 1971. Aspects of terpenoid chemistry and biochemistry. Academic Press, Londres.
  12. Robinson T. 1981. The biochemistry of alkaloids. 2ª ed. Springer, Nueva York.
  13. Prescott, L.M. (1999). Microbiología. McGraw-Hill Interamericana de España, S.A.U. ISBN 84-486-0261-7. 
  14. Crueger, Wulf; Crueger, Anneliese (1989). A texbook of industrial microbiology (2 edición). Sunderland: Sinauer Associates. ISBN 10: 0878931317. 

Enlaces externos[editar]