Mi presentación a STEM-Espanol y un abreboca a la Química de los Productos Naturales.
Hola amigos de #STEM-Espanol y #STEEMSTEM, para los que no me conocen mi nombre es Ray Arteaga, tengo 22 años, soy estudiante de 8vo semestre de Química en la Universidad Central de Venezuela y trabajo como pasante en el laboratorio de productos naturales.
Si bien llevo bastante tiempo ya en esta red social y he publicado también varios post en esta comunidad, lamentablemente no he tenido el tiempo para poder presentarme formalmente ante ustedes amigos.
Hablemos un poco sobre mi, me imagino que se preguntaran como este humilde servidor termino estudiando Química y finalmente escogiendo el área de estudio de productos naturales.
Bueno, desde muy pequeño siempre he mostrado un gran interés en la naturaleza y el saber el ¿por que? de todo lo que nos rodea, lo cual es gracias a mi padre, que es biólogo específicamente ecologo por lo que siempre me la he pasado de una forma u otra en contacto con la naturaleza lo cual le agradezco enormemente, esas constantes salidas de campos a la laguna de Tacarigua, Chirimena o Chichiriviche en mi niñez fueron las que me llevaron a apreciar lo magnifico de la naturaleza y sobre todo mi país. Así aunque todo indicaba que iba a seguir los pasos de mi papá y convertirme en biólogo di con la química en el bachillerato y por ciertas razones azarosas termine estudiándola en la universidad.
Pero no todo fue color de rosas pues llegar a la universidad y adaptarme al régimen académico no fue del todo fácil pero como todo en esta vida, con perseverancia y esfuerzo he logre adaptarme y por esta razón ya voy en un 8vo semestre de Química y cada día más enamorándome de esta carrera. Pero nunca he podido alejarme de ese interés por la naturaleza y así es que di con el área de productos naturales de la química, claro esto también es gracias a mis grandes profesores la Dra. Maria Rodriguez y el Dr. Manuel Fermin que al ver clases con ellos no hicieron más que fascinarme con esta rama y confirmarme que este es mi camino en la química.
Ahora hablemos de esta interesante rama de la química, la cual está estrechamente ligada a nuestra evolución y desarrollo como especie.
Desde tiempos inmemoriales los seres humanos hemos echo uso de las riquezas que con gran bondad nos ofrece la naturaleza, principalmente como un fuente de de cura de enfermedades y el cuidado de la salud, así hasta comienzos del siglo XIX se consideraba que todos los compuestos orgánicos eran sintetizados solo por organismos vivos y que estos contenía una “fuerza vital” no medible, por lo que la síntesis de la urea, una sustancia que había sido aislada de la orina de los mamíferos a partir del cianato de amonio (un compuesto inorgánico) realizada por el químico alemán Friedrich Wöhler marca un antes y un después en el mundo de la química. De esta forma rompe con el concepto de la fuerza vital y genera el comienzo del estudio de la química sintética en conjunto con la química orgánica y los productos naturales, esta ultima como una rama de la química que permite el estudio de todos estos compuestos provenientes de un organismo vivo a los cuales se les atribuyen ciertas bondades y beneficios.
Dichos compuestos son llamados metabolitos secundarios, definiéndose como aquellos compuestos sintetizado por un organismo vivo que no ejercen funciones dentro del cuerpo del mismo, siendo esta la principal diferencia con los metabolitos primarios que son vitales para los mismos. Así las principales áreas de lo productos naturales se basan en estudio las biosíntesis, síntesis y la elucidación de las estructuras de productos naturales.
- Fuentes de productos naturales.
Según el organismos del cual se obtengan dichos metabolitos representan distintas aristas de los productos naturales, la cual es bastante extensa gracias a lo amplia diversidad que se presenta en las naturalezas, pero podemos establecer como principales fuentes:
La fitoquímica: se centra en el estudio de los compuestos biológicamente activos provenientes de las plantas superiores u inferiores. Los fitoquímicos son ampliamente conocidos pues gran parte de ellos muestra una gran actividad antiradicalaria y antioxidante, la cual previene a la aparición de múltiples enfermedades y el deterioro de alimentos, ya que protegen a las células de radicales libres y las especies de oxigeno reactivo (ROS).
Los fitoquímicos son la principal fuente de estudio del laboratorio de productos naturales ya que desde su fundación de la mano de la Dra. Deanna Marcano hasta nuestros días ha cargo de la Dra. María Rodríguez ha generado una gran cantidad de aportes en el aislamiento o síntesis múltiples compuestos con propiedades antiradicalaria u antioxidante, sin embargo para nadie es un secreto la grave situación que atraviesa nuestro país y como esto ha menguado en nuestras universidades y laboratorios de investigación, pero pese a esto se sigue trabajando día a día y con unas ganas inmensas para poder generar la mayor cantidad de investigaciones y aportes de calidad a nuestro país.
Productos de animales terrestres: Los sistemas de defensa de algunos animales terrestres son una fuente de compuestos de importante uso medicinal, como por ejemplo las toxinas y venenos de serpientes y otros reptiles, ranas u escorpiones, esto se debe a que muchos de dichos compuestos actúan en las mismas vías fisiológicas que se den que traten ciertos medicamentos, por lo que sirven como precursores para el desarrollo de los mismo. Un ejemplo de esto pueden ser el Teprotide que es un nonapéptido aislado de la serpiente brasileña Bothrops jararacá, que permitió el desarrollo de antipertensivos como el captopril y cilazapril.
Productos de organismos marinos: Estos desde a mediados del siglo XX han cobrado importancia en el mundo de los productos naturales como una fuente alternativa como consecuencia del agotamiento de fuentes terrestres y como un campo de interés poco explotado. Así estos son aislados principalmente de los organismos marino que muestran una vida sedentaria como esponjas anemonas, conos de mar, etc... Al igual que los organismos terrestres poseen sistemas de defensas que sintetizan compuestos que los protegen de depredares, los cuales pueden además actuar como una fuente importante de cura tratamiento de enfermedades como el cáncer. Los primeros productos naturales marinos fueron aislados en 1950 de la esponja marina Crypta cryptotheca, Spongothymidine y Spongouridine, son nucleotidos que representaron un gran potencial en el tratamiento del cáncer y antivirales.
Productos de microorganismos: Al igual que los productos de origen marino también plantea una fuente alternativa de productos naturales pues desde el descubrimiento de la penicilina los microorganismos plantean una importante fuente de potenciales fármacos, ya que los microorganismos son capaces de sintetizar una amplia gama de compuestos activos que han llevado al desarrollo de fármacos principalmente anti-bacterianos, teniendo como ejemplos la acarbosa, la epirubicina y la cefalosporinas.
Productos fungicos: Los organismos pertenecientes al reino fungi comúnmente conocidos como hongos representan una fuente sumamente importante de productos antifunfigos, estos desarrollan por lo general compuestos que tienen como blanco de acción los procesos primarios del metabolismo relacionado a la arquitectura de las membranas y paredes celulares de otros hongos, que no permiten que dichos organismos no se puedan duplicar, así un vez mas podemos observar como el aislamiento de compuestos relacionados los sistemas de defensa de un organismo representan una fuente eficaz de múltiples tratamientos, en este caso anti fungicos.
- Clases de productos naturales.
Otra forma de abordar el amplio y fascinante mundo de los productos naturales es agrupando los metabolitos de acuerdo a su conocimiento biosintetico, así tenemos como los principales grupos de metabolitos a:
Policetidos y Ac. Grasos: son metabolitos secundarios relacionados a través de su biosíntesis a través de la condensación por etapas de unidades de Ac. Acético, así estos se diferencian por los distintos tipos y números de precursores ácidos, patrón de ciclación, posición y el grado de reducción de los grupos cetos. *Los Ac. Grasos están presentes de forma general en los organismos vivos principalmente cumpliendo funciones protectoras, como grasas superficiales o en el almacenamiento de energía como grasas internas. Entre los más frecuentes en la naturaleza tenemos el palmitio, estearico oleico y linoleico.
Terpeno: Son derivados del Ac. Mevalonico y se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza especialmente en el reino vegetal en forma de aceites esenciales y son los responsables de impartir el aroma y sabor de los mismos. La gran variedad estructural que presentan dificultan una clasificación de sus características pero generalmente se clasifican según su numero de unidades fundamentales de 6 carbonos (isoprenos) en monoterpenos (C10), sesquiterpenos (C15) y triterpenos (C30). Entre los terpenos mas conocidos tenemos el D-limoneno, α y β-pineno o el β-Caroteno
Compuestos Aromáticos: También abarcan una amplia variedad y pueden ser sintetizados por dos rutas vía acetato-malonato y vía Ac.shikimico, ambas vías son capaces de sintetizar compuestos de origen mixto como los flavonoides o con el mismo esqueleto como las quinonas. Los compuestos aromáticos son más frecuentes en en el reino vegetal que en el reino animal donde presentan funciones metabólicas definidas, como por ejemplo los esteroides fenolicos, estriol, estradiol y estron, asociados a la actividad estrogenica de los mamíferos.
Alcaloides: Debido a su amplia variedades y características son uno de los productos naturales que resultan más difíciles de definir y clasificar. Pero de forma muy general pueden ser definidos como compuestos constituidos por átomos de nitrógeno en forma heterociclica que muestran características básicas. El nitrógeno presente en el alcaloide puede estar en forma de una amina primaria, secundaria, terciaria, sal cuaternaria de amonio, N-oxidos y amidas.
Son principalmente investigado por sus fuertes actividades al sistema nervioso y como drogas con fines medicinales.
Como podrán ver mis amigos la naturaleza nos brinda una gama infinita de productos y compuestos que representan una fuente de suma importancia de tratamiento y cura de enfermedades ademas de facilitar muchísimos aspectos de nuestra vida. Por lo que la explotación de los mismos a mi parecer debe siempre en función de la sostenibilidad de dichos recursos y fuentes, generando el menor impacto en los ecosistemas y siempre tomando en cuenta que el fin no justifica los medios.
Así no queda más que despedirme de ustedes amigos agradeciéndoles enormemente su tiempo y apoyo, he invitándolos a leer mis próximas publicaciones donde seguiremos profundizando en el mundo de la química y los productos naturales.
Las imagenes con fuente provienen de Wiki Commons y las restante son de mi propiedad.
Bibliografia.
Deanna Marcano, Masahisa Hasegawa. Fitoquimica orgánica
Natural products sources and their active compounds on disease prevention: A Review
Jabeen S, Hanif M, Khan M, Waseem R, Qadri K
Saludos y bienvenido @ray.arteaga gracias por compartir con nosotros tus experiencias académicas. No seguimos leyendo amigo !
muchisimas gracias @amestyj. Actualmente estamos trabajando en el laboratorio una caracterización de sustancias humicas, que seguro te interesara leer. Saludos!
Bienvenido seas. Tengo poco tiempo con los amigos de #stem-espanol y te puedo asegurar que será el sitio donde mejor te sentirás. Felicitaciones y el mejor de los éxitos.
Gracias amigo. Seguro que si, igualmente muchos exitos. Saludos!.