Glucosinolato - Glucosinolate

Estructura de glucosinolato; el grupo lateral R varía

Los glucosinolatos son componentes naturales de muchas plantas picantes como la mostaza , el repollo y el rábano picante . La acritud de esas plantas se debe a los aceites de mostaza producidos a partir de glucosinolatos cuando el material vegetal se mastica, corta o daña de otra manera. Es muy probable que estos productos químicos naturales contribuyan a la defensa de las plantas contra plagas y enfermedades e impartan una propiedad característica de sabor amargo a las verduras crucíferas .

Plantas con glucosinolatos

Los glucosinolatos se presentan como metabolitos secundarios de casi todas las plantas del orden Brassicales . En los Brassicales se ordenan, por ejemplo, la familia Brassicaceae, de importancia económica , así como Capparaceae y Caricaceae . Fuera de los Brassicales, los géneros Drypetes y Putranjiva en la familia Putranjivaceae , son la única otra ocurrencia conocida de glucosinolatos. Los glucosinolatos se encuentran en varias plantas comestibles como el repollo ( repollo blanco, repollo chino, brócoli ), coles de Bruselas , berros , rábano picante , alcaparras y rábanos, donde los productos de descomposición a menudo aportan una parte significativa del sabor distintivo. Los glucosinolatos también se encuentran en semillas de estas plantas.

Química

Los glucosinolatos constituyen una clase natural de compuestos orgánicos que contienen azufre y nitrógeno y se derivan de la glucosa y un aminoácido . Son aniones solubles en agua y pertenecen a los glucósidos . Cada glucosinolato contiene un átomo de carbono central, que está unido al átomo de azufre del grupo tioglucosa y, a través de un átomo de nitrógeno, a un grupo sulfato (formando una aldoxima sulfatada ). Además, el carbono central está unido a un grupo lateral; diferentes glucosinolatos tienen diferentes grupos laterales, y es la variación en el grupo lateral la responsable de la variación en las actividades biológicas de estos compuestos vegetales. La esencia de la química de los glucosinolatos es su capacidad para convertirse en un isotiocianato (un "aceite de mostaza") tras la hidrólisis del enlace tioglucósido por la enzima mirosinasa.

La denominación semisistemática de los glucosinolatos consiste en el nombre químico del grupo lateral antes mencionado seguido de "(-) glucosinolato". La ortografía de un nombre de glucosinolato como una palabra o dos (por ejemplo, alilglucosinolato versus alilglucosinolato) tiene el mismo significado, y se utilizan ambas ortografías. Pero los isotiocianatos deben escribirse como dos palabras.

Los siguientes son algunos glucosinolatos y sus productos de isotiocianato :

Bioquímica

Diversidad natural de algunos aminoácidos.

Se sabe que existen aproximadamente 132 glucosinolatos diferentes de forma natural en las plantas. Se sintetizan a partir de ciertos aminoácidos : los denominados glucosinolatos alifáticos derivados principalmente de metionina , pero también de alanina , leucina , isoleucina o valina . (La mayoría de los glucosinolatos se derivan en realidad de homólogos de cadena alargada de estos aminoácidos, por ejemplo, la glucorafanina se deriva de la dihomometionina, que tiene la cadena de metionina alargada dos veces). Los glucosinolatos aromáticos incluyen glucosinolatos indólicos , tales como glucobrasicina , derivados del triptófano y otros de fenilalanina , su homofenilalanina homóloga de cadena alargada y sinalbina derivada de tirosina .

Activación enzimática

Artículo principal: bomba de aceite de mostaza

Las plantas contienen la enzima mirosinasa que, en presencia de agua, separa el grupo glucosa de un glucosinolato. La molécula restante luego se convierte rápidamente en un isotiocianato , un nitrilo o un tiocianato ; estos son los principios activos que sirven de defensa a la planta. Los glucosinolatos también se denominan glucósidos de aceite de mostaza . El producto estándar de la reacción es el isotiocianato (aceite de mostaza); los otros dos productos se producen principalmente en presencia de proteínas vegetales especializadas que alteran el resultado de la reacción.

Un glucósido 1 de aceite de mostaza se convierte en un isotiocianato 3 (aceite de mostaza). También se libera glucosa 2 , solo se muestra la forma β. - R = alilo , bencilo , 2-feniletilo, etc.

En la reacción química ilustrada anteriormente, las flechas curvas rojas en el lado izquierdo de la figura se simplifican en comparación con la realidad, ya que no se muestra el papel de la enzima mirosinasa. Sin embargo, el mecanismo mostrado está fundamentalmente de acuerdo con la reacción catalizada por enzima.

Por el contrario, se espera que la reacción ilustrada por flechas rojas curvas en el lado derecho de la figura, que representan la reordenación de los átomos que da como resultado el isotiocianato, no sea enzimática. Este tipo de reordenamiento puede denominarse reordenamiento de Lossen, o reordenamiento de tipo Lossen , ya que este nombre se utilizó por primera vez para la reacción análoga que conduce a un isocianato orgánico (RN = C = O).

Para evitar daños a la propia planta, la mirosinasa y los glucosinolatos se almacenan en compartimentos separados de la célula o en diferentes células del tejido, y se unen única o principalmente en condiciones de lesión física.

Efectos biologicos

Humanos y otros mamíferos

Toxicidad

El uso de cultivos que contienen glucosinolatos como fuente primaria de alimento para los animales puede tener efectos negativos si la concentración de glucosinolato es superior a la aceptable para el animal en cuestión, ya que se ha demostrado que algunos glucosinolatos tienen efectos tóxicos (principalmente como bociógenos y antiinflamatorios). (agentes tiroideos ) tanto en humanos como en animales en dosis altas. Sin embargo, el nivel de tolerancia a los glucosinolatos varía incluso dentro del mismo género (por ejemplo, Acomys cahirinus y Acomys russatus ).

Comportamiento gustativo y alimentario

Se demostró que el glucosinolato sinigrina , entre otros, es responsable del amargor de la coliflor cocida y las coles de Bruselas . Los glucosinolatos pueden alterar la conducta alimentaria de los animales.

Investigar

Los glucosinolatos se estudian por su potencial para afectar el fitomejoramiento , la fisiología vegetal , la genética vegetal y las aplicaciones alimentarias. En 2014, se estaban realizando investigaciones preliminares para evaluar los posibles efectos protectores de los glucosinolatos contra el cáncer y la demencia .

Insectos

Los glucosinolatos y sus productos tienen un efecto negativo en muchos insectos, como resultado de una combinación de disuasión y toxicidad. En un intento de aplicar este principio en un contexto agronómico, algunos productos derivados de glucosinolatos pueden servir como antialimentarios , es decir, pesticidas naturales .

Por el contrario, la polilla del lomo de diamante , una plaga de las plantas crucíferas, puede reconocer la presencia de glucosinolatos, lo que le permite identificar la planta huésped adecuada. De hecho, una fauna de insectos característica y especializada se encuentra en las plantas que contienen glucosinolatos, incluidas las mariposas, como la punta blanca grande , blanca pequeña y anaranjada , pero también ciertos pulgones, polillas, como el gusano soldado del sur , las moscas sierra y los escarabajos pulgas . Por ejemplo, la gran mariposa blanca deposita sus huevos en estas plantas que contienen glucosinolatos y las larvas sobreviven incluso con altos niveles de glucosinolatos y comen material vegetal que contiene glucosinolatos. Las puntas blancas y anaranjadas poseen la denominada proteína especificadora de nitrilo , que desvía la hidrólisis del glucosinolato hacia nitrilos en lugar de isotiocianatos reactivos . Por el contrario, la polilla del lomo de diamante posee una proteína completamente diferente, la glucosinolato sulfatasa , que desulfura los glucosinolatos, lo que los hace no aptos para la degradación a productos tóxicos por la mirosinasa .

Otros tipos de insectos (moscas de sierra y pulgones especializados) secuestran glucosinolatos. En los pulgones especializados, pero no en las moscas sierra, se encuentra una mirosinasa animal distinta en el tejido muscular, lo que lleva a la degradación de los glucosinolatos secuestrados tras la destrucción del tejido del pulgón. Este panel diverso de soluciones bioquímicas para el mismo químico vegetal juega un papel clave en la evolución de las relaciones planta-insecto.

Ver también

Referencias

enlaces externos