Metabolismo Primario y Secundario en Plantas

Metabolismo Primario

El metabolismo primario comprende los procesos químicos esenciales para la supervivencia y reproducción de las plantas. Estos incluyen:

• Fotosíntesis
• Glicólisis
• Ciclo de Krebs
• Síntesis de aminoácidos, proteínas y enzimas
• Síntesis de coenzimas
• Síntesis de materiales estructurales
• Duplicación de material genético
• Reproducción celular
• Absorción de nutrientes

Los polímeros fundamentales del metabolismo primario son:

• Carbohidratos
• Lípidos
• Proteínas
• Ácidos nucleicos

Metabolismo Secundario

El metabolismo secundario comprende procesos químicos únicos para cada planta. A partir de precursores comunes, se producen resultados diferentes. Estos metabolitos no son esenciales para la supervivencia, pero confieren ventajas competitivas, con utilidades farmacológicas, industriales e incluso como venenos.

Se encuentran en pequeñas cantidades, no en todas las células ni especies, y varían según la fase de desarrollo. Funcionan como “señales” químicas para la interacción con el medio, implicados en relaciones ecológicas (polinización), inhibición del crecimiento de otros vegetales (sustancias alelopáticas), protección contra infecciones (fitoalexinas) o depredadores (disuasorios nutritivos), importancia fisiológica (esteroles, lignina) o señales en la diferenciación celular y metabolismo (fitohormonas).

Fenoles

Compuestos aromáticos formados por anillos de fenilalanina y tirosina (sin nitrógeno). El compuesto básico es el fenol, pero la mayoría son polifenoles: quinonas, cumarinas, flavonoides, ligninas y taninos. Sus rutas de biosíntesis son la del ácido shikímico y la del ácido malónico.

Responsables del sabor, aroma y color de alimentos, las plantas los producen en grandes cantidades (40% del carbono de la biosfera). Actúan como señales químicas en floración, polinización, simbiosis, parasitismo y regulación del crecimiento.

Lignina

Estructura compleja, frecuente en plantas (30% del tejido vegetal), aporta fuerza y rigidez a las paredes celulares de tejidos conductores y de sostén. Repele herbívoros y bloquea el crecimiento de patógenos, como respuesta a infecciones o heridas. Participa en las fases finales de la muerte celular programada.

Flavonoides

Miles de moléculas solubles en agua, típicas de frutas y hortalizas, derivadas de la flavona. Algunos disuaden herbívoros y previenen la descomposición bacteriana (taninos). Las antocianinas dan colores rojos, azules y morados a flores, atrayendo polinizadores. El licopeno (tomates) y las procianidinas (manzanas, uvas, fresas) tienen propiedades antivirales y ayudan en la prevención del cáncer y enfermedades cardiovasculares.

Los taninos, polifenoles con propiedades defensivas, se usan para curtir cuero. Son toxinas que reducen el crecimiento y supervivencia de herbívoros (efecto astringente).

Sustancias Alelopáticas

Fenoles secretados por raíces o lixiviados de hojas que inhiben a plantas vecinas, disminuyendo la competencia por luz y minerales.

Compuestos Nitrogenados: Alcaloides

Grupo heterogéneo (12,000-15,000 compuestos en ~20% de plantas vasculares y hongos). Alcalinos, con nitrógeno en un heterociclo. Se sintetizan a partir de aminoácidos (lisina, tirosina, triptófano). Sirven como reserva de nitrógeno, sustancias alelopáticas y disuasorios alimentarios (defensa contra depredadores, especialmente mamíferos).

Tóxicos para humanos en altas dosis (estricnina, atropina, coniina), pero en bajas dosis se usan como fármacos (morfina, codeína, escopolamina) o estimulantes/sedantes.

• Estricnina: tóxica (contracción muscular, muerte por asfixia), en bajas dosis estimula la actividad mental y muscular.
• Atropina: dilatación pupilar.
• Coniína: muy venenosa.
• Nicotina: estimulante del sistema nervioso central e insecticida.
• Quinina: antipalúdico, estimulante del apetito.

Glucósidos Cianogénicos

No tóxicos per se, pero al romperse liberan cianuro de hidrógeno (HCN) cuando la planta es aplastada.

Glucosinolatos

Liberan sustancias volátiles defensivas al romperse. Presentes en crucíferas (brasicáceas), dan olor y sabor a coliflor, brócoli, repollo y rábanos.

Terpenos

Extendidos en el reino vegetal, se sintetizan a partir del isopentenil difosfato (IpPP). Dos rutas de biosíntesis: ácido mevalónico (citoplasma) y metileritritol fosfato (MEP) (plastos). Protegen de herbívoros y enfermedades (sabor amargo, toxicidad, pegajosidad). Resinas y látex bloquean heridas, previniendo infecciones (ej. ámbar).

Las subunidades de isopreno (C5) se unen formando terpenoides de 10, 15, 20, 30 o miles de carbonos (látex).

Monoterpenos

Chrysanthemum coronarium (Asteraceae): piretroides con acción insecticida.

Diterpenos

Taxus brevifolia (Taxaceae): taxol (alcaloide diterpénico), anticancerígeno.

Triterpenos

Panax ginseng (Araliaceae): ginsenósidos con acción estimulante.