Fitochimica

Fitochimica

Studio dei metaboliti di origine vegetale

Metabolismo

Ciclo di reazioni chimiche che servono a trasformare materia ed energia

• Catabolismo
  • Reazioni di demolizione
    • Molecole complesse → molecole semplici
• Anabolismo
  • Molecole semplici → complesse
    • → sintesi

1° - 2°

Vie metaboliche

• Sequenze di reazioni coinvolte in uno o più processi metabolici
  • Sono catalizzate da enzimi (ogni reazione)

Metaboliti

• Prodotti del metabolismo
  • 1° presenti in tutte le cellule
  • Indispensabili per il funzionamento del metabolismo cellulare
  • Proteine, grassi, carboidrati

Intermedi

Non sono 1° né 2°

• Derivano dal 1° e servono per la formazione di quelli 2°
  • Derivano dal carbone ed esano
  • Vita molto breve e rapida (trasformazione in secondari)
  • Basso peso molecolare

• Alto peso molecolare

2° (o speciali)

• Derivano dal 1°
• Elementi specifici della famiglia, specie, genere...
• Non sono sempre presenti e non sono indispensabili

Ricerca (1950): Isolato il primo vero metabolita 2° → morfina

Storia

Struttura chimica

• Gli studi fitochimici bisognano di comprendere i composti puriRiuscire a separare composti presenti in un estratto(1950) si separò la clorofillina (da un estratto clorofillaceo)
• Anni 60-70 migliaia di composti vengono isolati

Teorie biogenetiche

• Come si sono formati questi composti?
• Ipotesi di un possibile percorso biogenetico
• Precursore → Prodotto finale

Ruzicka dice che tutti i terpeni derivano dalla condensazione testa-coda di un'unica variabile, di un'unica isopreneide (1953)

• Tecniche traccianti
• Utilizzavano radio nuclidi
  • Si scoprirono moltissimi metaboliti 2°
  • Il precursore mette in evidenza il percorso
  • Le cellule introducono o sintetizzano il metabolita
  • Incorporato
  • Riuscì a vedere il percorso

Risonanza magnetica nucleare

Insulina che permette di osservare gli isotopi del prodotto finale

Riassunto:

Teorie biogenetiche

• Ipotesi sul possibile percorso biosintetico di un precursore verso un prodotto finale
• Processi biochimici che compiono un precursore verso un prodotto finale

Sintesi biomimetiche

Si cerca

• UTILIZZO COMPOSITI MARCATI
  • anche x studi di interesse fisiologico
    • identificare se l’organo specifico di sintesi di composti 2°
    • scoprire se il composto è escusivamente accumulato all'interno della pianta
    • ottenere info riguardo ad un possibile turnover o ad una degradazione dei metaboliti
• ANNI 80-50 primi studi sulla produzione (ENZIMI)
  • enzimi coinvolti nel met. 2°, po sono spesso presenti in basse conc.
  • gli enzimi del 1° hanno un'attività maggiore
  • enzimi del met. 2° mancano di regolazione a feedback
• ISOLAMENTO ENZIMI → localizzazione cellulare specifica delle vie 2° (terpeni)
• METÀ ANNI 80 → si inizia a caratterizzare geni tra organismi differenti (tra piante)
  • introd. g. nella piante → modificando gli enzimi di alcune vie metaboliche → pianta grandi quantità di metaboliti 2°
  • sono le sostanze a rendere una pianta →
• METABOLITI 2º
  • cambiamenti nel prodotto con ruolo della pianta
    1. PROCESSO FOTOSINTETICO
    2. MET. 1º
    3. MET. 2º
  • FUNZIONI
    • difesa da stress di tipo biotico e abiotico
    • allelopatiche → bloccano la crescita di altre piante
    • evocazione insetti
    • crescita e sviluppo
    • differ. in:
      1. interrogativi, conservativo, comport.
    • difesa verso l'ambiente
      • 1°- 3º
        • c'è degli cavetti metaboliti 2° che subiscono anche funz. 1º
• 3 MODI DI DIFENDERSI
  • la piante producono sempre metaboliti 2º
    • ACCMULO COSTITUTIVO
  • accumulo successivo dei composti di difesa preformate; ad un segnale di attesa ben separati, tramite compartimentazione spaziale
  • ESEGGGDI LIGNANOGENETICI
    • formazione indotta dei composti di difesa in risposta ad un insulto, biotico e/o abiotico
• FITOANTICIPINE
  • composti preformati
    • hanno funzione sia strutturale, sia di difesa
• FITOALESSINE - composti inducibili → si formano solo dopo insulto
• FENOLI - composti presentati in realtà quella pianta a livello funzionale
  • con profilo strutture diverse → funzioni diverse
• TERPENI
  • monoterpeni
  • sesquiterpeni
  • diterpeni
  • tetraterpeni
• ALCALOIDI
  • legano a elicità farmacologica → solo come composti isolati
    • es. erpomfina, vinblastina
  • una cellula vegetale può avere una o tutte queste composti disposte nella cellulosa in diversi compartimenti
    • compartimentazione che protegge dai raggi UV
    • vacuolo e composti idrofili, cistoni
    • tessuto della pianta: resine, fiori, cromoni, cellule oleifere, cuticola
    • sinfeos, quelli di accumulo sono spesso solo in luoghi diversi

eluente: va a competere con la fase stazionaria

trascina via i componenti della fase stazionaria

carico di sostanza: quanta sostanza c’è nel sistema cromatografico

CROMATOGRAFIA DI RIPARTIZIONE

• il movimento di una componente ha un rapporto di solvente in movimento e solvente fermo (liquido che riveste)
• ripartizione: fen. che avviene in solvente liquido in cui soluto tende a suddividersi tra 2 solventi immiscibili in un rapporto costante di equilibrio fra le once.
• fase normale: si adoperano come fasi stazionarie e polare e fase mobile e relativamente polare
• inversa: " "

ALTRI TIPI DI CROMATOGRAFIA

• a scambio ionico:
  • a x sostanze ioniche
  • le fasi stazionarie usa composti, ioni, basi, acidi che si legano ai componenti della fase stazionaria certa sostanze
  • in soluzione solventi acqua, componenti
• ad esclusione molecolare:
  • fase stazionaria è costituita da materiale che presenta una porosità di piccola dimensione (cristalli ecc.) creando vincoli, separandosi in base alle dimensioni molecolari
  • no legami covalenti e ionici
• di affinità:
  • fase stazionaria è funzionalizzata con un ligando specifico
  • il legando specificamente selle molecole (es. anticorpo-antigene)
• planare:
  • su strato sottile (TLC):
    • fase stazionaria solida < 2 sepossi, su strado sottile
    • si immerge la lastra co n solvente per capillarità
    • concilione il cesepro li sulla capillorità.
    • immergere la lastra con il solvente
    • il solvente sale e avvolgere il campaam
    • il solvente esce e vapoliveri e divide le varie sostanze facisionandole
  • aluni composti non si vedono, bisogna irradiarli con luce uv (fluorescenza), oppure utilizzano reattivi
  • fatore R: il lontano che un il percorso
  • su carta:
    • st. f. carta (cellulosa)
    • il concetto è il fesso della TLC, è una cromatografia di ripartenza
  • su colonna:
    • funzione a gravità il solvente scenderà a gravito
  • HPLC: (alto p.) cromatografia liquida ad alte prestazioni
  • isfano: iniet.
  • arrivando ad un rivelatore (cromatografia compuoez)
  • s'ad ales proessionali
• gascromatografia:
  • a x composti volatili e g.
  • fase mobile di un gas

METODI SPETTROSCOPICI

nella caratterizzazione flocciodiscizia

s.spettroscopia: studio dell'interazione della radiazione elettromagnetica CdD la materia

• UV-vis, IR, NMR
• spettrometria di massa