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 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 medicinales, comestibles, olorosas.
plantas
en
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 2060% 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.
LACTONAS SESQUITERPÉNICAS DE AMBROSIA PSYLOSTACHYA
OH
H
O
O O A
O O HO
O O
O
coronopilina
B
O O
psilostachina B
C
O
psilostachina
En la liliácea australiana Smilax glycophylla, puede encontrarse la dihidrochalcona D o la xantona E, o puede no haber ningún tipo de ellos.
HO
OH
HO
O
OH
HO
gluc
O-ram O
O
D
E
rhamnósido de floretina
OH
mangiferina
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 (βpirazolilalanina) , leguminosas o género Lathyrus (latirina) y en el género Vicia ( canavanina). NH2 N
N H
N
H2N
NH2
N
CO2H
latirina
β-pirazolilalanina
NH H2N
N H
O
canavanina
CO2H NH2
CO2H
Metabolitos secundarios de interés quimiotaxonómico Betalaínas Los pigmentos nitrogenados betacianinas son de color rojo-violeta, según el pH de la savia y las betaxantinas son amarillas.
azúcar-O H CO2
+ N
HO
HO2C
N H
betacianina
CO2H
H CO2
+ N
HO2C
N H
CO2H
indicaxantina
Algunos géneros en que hay betacianinas-betaxantinas Chenopodiacea (>100)* Beta Chenopodium Suaeda Amarantacea (>760) Amaranthus Iresine Celosia
Cactaceae (>1000) Ariocarpus Cereus Mammillaria Opuntia Thelocactus Pereskia Portulacaceae (19) Calandrinia Portuluca Talinum
Phytolaccaceae (17) Phytolacca Rivina Trichostigma Aizoaceae (130) Aptenia Foucaria Gibbacum Lampranthus
Nyctaginaceae (30) Bougainvillea Mirabilis Nyctaginia * El número corresponde al de géneros en la familia
Metabolitos secundarios de interés quimiotaxonómico Alcaloides 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. OCH3
O
OMe O
N H
O
O N
MeO
O O
OMe
croxantidina (acridina)
eskimmianina (furoquinolina)
OMe
OH N
N Me
arborina (quinazolinas)
N
O O
orixina (quinolina)
Me O O
OMe
OMe
O
N
O
OH
OMe
narcotina (bencilisoquinolina
Alcaloides de la familia rutaceae Subfamilia
Género Evodia
Rutoideae
Toddalioide ae
acridina +
quinolina
quinazolina s
bencilisoqui nolinas
Fagara
+
+
Zanthoxylu m Lunasea
+
+
+
+
Ruta
+
+
Haplophyllu m Balfouroden dron
+
+
+
+
Actronichia
+
+
Casimiroa
Aurantioide ae
furoquinolin a +
+
+
Teclea
+
+
Glycosmis
+
+
+
+
+
Aegle Citrus
+
+
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).
N
N N
Me
nicotina
azúcar-O
solanina OH
Me N O O
O
escopolamina
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.
Lactonas sesquiterpénicas 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.
O O
O
O
OH
O
O
O
eremofilanólido
Helenialina
santonina
O O
O O
estafiatina
O
costunólido
O
Diterpenos Casi 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. OH OH
ferruginol
HO2C
ác. torulósico OH HO OH
HO
H H
filocladeno
O
H O
chaparrina
O
Triterpenos Pueden utilizarse algunos tipos como el de los alcoholes pentacíclicos (βamirina). 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.
O O
O O
O HO
O
β-amirina
limonina
O
Triterpenos 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, HO
OH
HO H
HO
O
eufol
OH
forbol HO MeO
NH
O
crotonosina
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).
O
O
O OH
O
OH
perezona
OH
O
plumbagina
OH
O
lapachol
OH
O
OH
HO
CH3
HO
CH3
O
OH
HO OH OH
O
O
OH
hipericina
morindona
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.
