La química de las plantas y sus usos

Juan Luis Monribot Villanueva1, Alma Rosa Altúzar Molina2, Martín Aluja2, José Antonio Guerrero Analco1

 

Artículo publicado en el Portal Comunicación Veracruzana el día 10 de febrero 2022

La fitoquímica estudia la composición química de las plantas, permitiendo el descubrimiento e identificación de compuestos con potencial para el tratamiento de enfermedades en humanos y control de plagas agrícolas, entre otras aplicaciones.

Palabras clave: fitoquímica, metabolitos, enfermedades, plagas agrícolas, química de productonaturales-INECOL.

Alguna vez te has preguntado: ¿las plantas producen compuestos químicos y para qué lo harían? ¿cómo se estudian químicamente las plantas? y ¿por qué es importante estudiar la química de las plantas? A continuación, responderemos estas y otras preguntas (Figura 1). Resulta que las plantas, al igual que todos los organismos vivos (bacterias, hongos y animales), producen compuestos químicos, también llamados metabolitos, que son necesarios para que puedan completar su ciclo de vida al igual que nosotros los humanos. Las plantas son capaces de producir miles de compuestos químicos distintos y almacenar muchos de estos para operar muchas funciones (Figura 2).  Algunos los necesitan en todo momento para vivir, por ejemplo, los productos de la fotosíntesis, en donde aprovechando la luz del sol, la planta produce compuestos químicos que posteriormente utiliza como fuente de energía. También las plantas producen compuestos químicos en etapas específicas del desarrollo, como los “reguladores”, algunos de los cuales son los encargados de promover el crecimiento de las raíces, tallos, y hojas, permitiendo alcanzar la altura, longitud y el grosor que nosotros observamos. Otros compuestos químicos tienen funciones más especializadas y únicamente son producidos en ciertos momentos. Por ejemplo, durante la floración y fructificación, las plantas producen una serie de metabolitos que le sirven para atraer otros organismos, generalmente insectos o animales (p. ej., murciélagos, pájaros) que contribuyen con la polinización y la dispersión de semillas. Otro ejemplo sumamente interesante de estos fitoquímicos especializados, son aquellos que las plantas producen para defenderse de otros organismos, por ejemplo, los herbívoros, destacando los insectos que son uno de los organismos vivos más abundantes en nuestro planeta junto a las bacterias. Las plantas al ser organismos que no pueden moverse cuentan con mecanismos de defensa, los cuales pueden ser de naturaleza física como las espinas o de naturaleza química como loscompuestos tóxicos que nos causan picazón en la piel al contacto, algún malestar cuando son ingeridas o enferman/matan a los insectos cuando muerden y consumen hojas, tallos o frutos. Además, las plantas pueden producir compuestos volátiles (aquellos que vuelan en el aire: aromas) que atraen a enemigos naturales de los insectos herbívoros que las atacan para que estos las defiendan.

Habiéndote ya explicado que las plantas producen compuestos químicos con múltiples utilidades para su supervivencia, la siguiente pregunta es: ¿Cómo se estudian estos fitoquímicos? En realidad, existen muchas maneras para estudiar la composición química de las plantas. La fitoquímica, es la rama de la química encargada del estudio de los compuestos químicos producidos por las plantas. Pero, para hacer estudios fitoquímicos, primero es necesario saber seleccionar la planta de interés. En el laboratorio de Química de Productos Naturales del Instituto de Ecología A.C., dentro del Clúster Científico y Tecnológico BioMimic®, hemos utilizado diversos criterios de selección de las plantas que estudiamos científicamente. 

El primero, es el etnobotánico (Figura 3), en el cual se considera el conocimiento tradicional que los humanos tenemos de las plantas y que se ha heredado entre generaciones. Este criterio es de los más utilizados, dado el amplio conocimiento de la herbolaria medicinal en México. Utilizando este criterio hemos realizado estudios para la identificación de compuestos importantes en la Hierba del Burro (Hyptis suaveolens) [1], Táscate (Juniperus deppeana) [2], Crucetillo (Randia monantha) [3], entre muchas otras. Esto nos permitirá descubrir sustancias útiles para fortalecer la salud humana y para producir medicamentos que curen enfermedades como te explicamos en lo que sigue.

Por otro lado, también utilizamos el criterio ecológico cuando estudiamos los compuestos que participan en las interacciones que las plantas tienen con otros organismos (plantas, insectos, microbios, etc.). Bajo este criterio, nos dimos a la tarea de investigar cuáles son los compuestos químicos que hacen que una especie de “Hormiga Arriera” (Atta mexicana) acepte o rechace plantas que colecta para sus cultivos de hongos de los que se alimenta (es la hormiga que hace largas caravanas acarreando pedazos de hojas de por ejemplo naranjos que pueden dejar pelones en una sola noche) [4]. También estudiamos como una especie de “Mosca de la Fruta” (Anastrepha acris) logra desarrollarse en un fruto (Hippomane mancinella conocido como “Árbol o Manzanilla de la Muerte”) descrito como uno de los más tóxicos para el ser humano a nivel mundial [5]. Estamos realizando también estudios comparativos en el perfil de compuestos químicos de distintos cultivares de frutos que son diferencialmente susceptibles al ataque de Moscas de la Fruta para poder controlar mejor esta plaga agrícola. 

Finalmente, el tercer criterio es el criterio quimio-taxonómico (de química y taxonomía), que usamos cuando queremos estudiar un grupo de especies de la misma familia o género botánico, o variedades y cultivares de una misma planta. Esto, con la finalidad de establecer relaciones de similitud química entre ellas o sus diferencias. Recientemente y en colaboración con otros investigadores del INECOL, realizamos un estudio en donde comparamos los compuestos químicos que están presentes en las cáscaras de seis cultivares de mango (Mangifera indica) encontrando varios compuestos benéficos para la salud en este tejido que generalmente desechamos [6].

Todo estudio fitoquímico comienza con la llegada de la planta al laboratorio, la cual es cuidadosamente registrada cuidando de anotar todos los detalles relacionados a su identificación (Figura 4A). Posteriormente, se utiliza toda la planta o una parte de ella (Figura 4B), dependiendo del interés y conocimiento que se tenga. Los compuestos químicos los aislamos e identificamos mediante técnicas de separación en química analítica y equipos especializados (cromatógrafos acoplados a espectrómetros de masas) que permiten determinar la identidad de uno hasta cientos de compuestos distintos al mismo tiempo (Figura 4C). La importancia de realizar estudios fitoquímicos es que, en paralelo, hacemos estudios de actividad biológica probando si los compuestos aislados tienen propiedades de interés tales como toxicidad, antibiótica y antidiabética, entre otras. De esta forma, hemos encontrado distintos compuestos químicos que son capaces de matar hongos e insectos que causan enfermedades en plantas (o las dañan) o con posible utilidad en la curación de enfermedades en humanos (Figura 5). Todo esto nos ayudará a desarrollar medicamentos más eficaces o insecticidas/fungicidas/nematicidas biológicos que no contaminen tanto el agua y el suelo.  En conclusión, esperamos que después de leer esto hayas descubierto que las plantas y sus compuestos químicos han sido, son y seguirán siendo una fuente valiosa de recursos naturales para el ser humano y que por ello apoyar la investigación sobre las mismas es muy útil.

*Todas las imágenes fueron creadas por el LDG Mauricio Fabian Monribot Villanueva 

 

Referencias

  • Bonilla-Landa, I., Callejas-Linares, J. M., Murillo, E. M. C., Farías, F. R., Guevara-Valencia, M., Monribot-Villanueva, J. L., & Guerrero-Analco, J. A. (2022). Actividad antibacteriana y perfil fenólico del extracto metanólico de las partes aéreas de Hyptis suaveolens (Lamiaceae). Acta Botánica Mexicana, (129).
  • Monribot-Villanueva, J. L., Rodríguez-Fuentes, J. S., Landa-Cansigno, C., Infante-Rodríguez, D. A., Díaz-Abad, J. P., & Guerrero-Analco, J. A. (2020). Comprehensive profiling and identification of bioactive components from methanolic leaves extract of Juniperus deppeana and its in vitro antidiabetic activity. Canadian Journal of Chemistry, 98, 764-770.
  • Juárez-Trujillo, N., Monribot-Villanueva, J. L., Alvarado-Olivarez, M., Luna-Solano, G., Guerrero-Analco, J. A., & Jiménez-Fernández, M. (2018). Phenolic profile and antioxidative properties of pulp and seeds of Randia monantha Benth. Industrial Crops and Products, 124, 53-58.
  • Infante-Rodríguez, D., Monribot-Villanueva, J., Mehltreter, K., Carrión, G., Lachaud, J. P., Velázquez-Narváez, A. C., ... & Guerrero-Analco, J. (2020). Phytochemical characteristics of leaves determine foraging rate of the leaf-cutting ant Atta mexicana (Smith)(Hymenoptera: Formicidae). Chemoecology, 30, 147-159.
  • Aluja, M., Pascacio-Villafán, C., Altúzar-Molina, A., Monribot-Villanueva, J., Guerrero-Analco, J. A., Enciso, E., ... & Guillén, L. (2020). Insights into the Interaction between the Monophagous Tephritid Fly Anastrepha acris and its Highly Toxic Host Hippomane mancinella (Euphorbiaceae). Journal of Chemical Ecology, 46, 430-441.
  • Monribot-Villanueva, J. L., Elizalde-Contreras, J. M., Aluja, M., Segura-Cabrera, A., Birke, A., Guerrero-Analco, J. A., & Ruiz-May, E. (2019). Endorsing and extending the repertory of nutraceutical and antioxidant sources in mangoes during postharvest shelf life. Food Chemistry285, 119-129.

 

1Laboratorio de Química de Productos Naturales. Red de Estudios Moleculares Avanzados. Instituto de Ecología A.C., Clúster Científico y Tecnológico BioMimic®

2Red de Manejo Biorracional de Plagas y Vectores. Instituto de Ecología A.C., Clúster Científico y Tecnológico BioMimic®

21 Sep 2023 07:43
Necesitamos descolonizar la ecología

Necesitamos descolonizar la ecología

Wesley Dáttilo1 y Tlacaelel Rivera-Núñez2

La Ecología expresa un fuerte legado occidental y dinámicas de colonialidad que podrían ser superadas a partir de [ ... ]

Leer más...
20 Sep 2023 08:16
Los dinosaurios y el origen del biosonar aéreo

Los dinosaurios y el origen del biosonar aéreo

Antonio Guillén Servent

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

Los primeros mamíferos evolucionaron en un mundo dominado por los dinosaurios [ ... ]

Leer más...
19 Sep 2023 08:34
Azúcar y cerebro: ¿amigos o enemigos?

Azúcar y cerebro: ¿amigos o enemigos?

Kenia Elizabeth Morales Morales*, Ana Carolina Mota López* y Yoshajandith Aguirre Vidal** 

El cerebro coordina todas nuestras actividades y requiere de mucha [ ... ]

Leer más...
19 Sep 2023 08:28
El territorio cafetalero como sistema socioecológico complejo

El territorio cafetalero como sistema socioecológico complejo

Armando Contreras Hernández y Carlos Flores Romero

Red ambiente y Sustentabilidad

En los últimos años las familias cafetaleras han [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 10:40
Domesticación de perros y gatos: compromiso histórico

Domesticación de perros y gatos: compromiso histórico

Denisse Maldonado Sánchez

Red de Biología Evolutiva

En esta nota de divulgación, exploraremos la historia de la domesticación de perros y [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 07:27
El arte de contar historias

El arte de contar historias

Guillermo López Escalera Argueta*

El poder del storytelling en la divulgación de la ciencia: un viaje a través del tiempo

Leer más...
14 Sep 2023 07:17
La jojoba..¿qué sabemos de ella?

La jojoba..¿qué sabemos de ella?

Patricia Hernández-Ledesma, Cecilia Gabriela Reyes Reyes y Yetzabelli Martínez Hernández 

La Jojoba es nativa del Desierto Sonorense. Sus semillas contienen cera [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 07:15
Construcción prehispánica con bambú

Construcción prehispánica con bambú

Eduardo Ruiz Sánchez1 y María Teresa Mejía Saulés2

Los bambúes son plantas fascinantes con diversidad y utilidad asombrosas. Tienen un culmo versátil y [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 07:14
Las dunas de mezquite en Chihuahua

Las dunas de mezquite en Chihuahua

Guadalupe Amancio Rosas, Alexandro Medina Chena, Oscar Muñoz Jiménez, Daniel Aguirre Fey, Rafael Villegas Patraca

USPAE

Al norte de Chihuahua prospera un ecosistema [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 07:12
Un jardín con algo más que esculturas

Un jardín con algo más que esculturas

Jorge Ramos Luna, Diana Laura Reyes Martínez y Adriana Sandoval Comte

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

La flora y fauna de Xalapa es diversa, [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 07:08
Las mariposas de las cícadas, son tóxicas

Las mariposas de las cícadas, son tóxicas

Víctor Luna Monterrojo1, Dalila Callejas Domínguez1 y Andrew P. Vovides2

Las mariposas de las cícadas se caracterizan por tener un vuelo pausado, llegando [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 07:07
Cristales de oxalato de calcio en plantas: morfología y función

Cristales de oxalato de calcio en plantas: morfología y función

Sonia Galicia1, Olinda Velázquez 2, Víctor Luna-Monterrojo3 y Andrew P. Vovides1

Los cristales de oxalato de calcio se encuentran [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 07:04
Lagunas de Chacahua: Un rincón especial de Oaxaca, donde las aves silvestres cautiva

Lagunas de Chacahua: un rincón especial de Oaxaca, donde las aves silvestres cautiva 

Doreli Luna1, Miguel Ángel De Labra1, Sergio Albino2  

Ubicado en la costa de Oaxaca, México, y reconocido [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:55
Conociendo las plantas medicinales de Veracruz

Conociendo las plantas medicinales de Veracruz

Carlos A. Zárate Pérez

Jardín Botánico Francisco Javier Clavijero

Las plantas medicinales silvestres son uno de los recursos de subsistencia más [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:54
Virus trabajando en equipo

Virus trabajando en equipo

Cindy S. Molina, Laura Navarro de la Fuente, Juan Sebastián Gómez y Trevor Williams

Red de Manejo Biorracional de Plagas y Vectores

Los virus pueden funcionar como entes [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:51
Monstruos acuáticos de nuestros tiempos

Monstruos acuáticos de nuestros tiempos

María Alejandra Lozano-Barreto1*, Jesús Alejandro Zamora-Briseño2, Fredy Palacino-Rodríguez3,4 y Rosa Ana Sánchez-Guillén1

La existencia de monstruos [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:49
Parásitos ferales

Parásitos ferales

Miguel Rubio Godoy 

Red de Biología Evolutiva 

Feral: Del lat. ferālis 'de fiera', 1. adj. desus. Cruel, sangriento” dice la definición de la Real Academia Española. 

Leer más...
14 Sep 2023 06:48
Biofertilizantes para una agricultura sustentable

Biofertilizantes para una agricultura sustentable

Randy Ortiz Castro 

Red de Estudios Moleculares Avanzados

El cultivo de maíz en México representa uno de los granos de gran importancia en la base [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:47
La importancia de los recursos genéticos

La importancia de los recursos genéticos

Yessica Rico 

Red de Diversidad Biológica del Occidente Mexicano

Los recursos genéticos son clave para la seguridad alimentaria y el bienestar. Gracias [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:45
Conociendo un pequeño intrépido ratón

Conociendo un pequeño intrépido ratón 

Ingrid Flores, Sergio Albino y Alberto González-Romero

Red de biología y conservación de vertebrados

¿Has oído hablar alguna vez de los roedores del [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:44
La comunicación química en vertebrados: el dominio de las hormonas esteroides

La comunicación química en vertebrados: el dominio de las hormonas esteroides

Carolina Valdespino 

Biología y conservación de vertebrados

Las hormonas esteroides sexuales tienen función primordial [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:42
Los poros del suelo

Los poros del suelo

Dra. Lilit Pogosyan1, Dra. Susana Alvarado Barrientos1, Dr. Konstantin Abrosimov2

¿El suelo respira y tiene poros? ¿Cómo son estos poros, y cómo afectan el funcionamiento del [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:40
La zorrita gris del Bosque de Niebla

La zorrita gris del Bosque de Niebla

Eva López-Tello, Jorge Ramos Luna y Sonia Gallina

Red de biología y conservación de vertebrados 

La zorrita gris es una de las especies de cánidos que se [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:39
El colapso del formidable sistema inmune de las Moscas de la Fruta por el ataque de parasitoides implacables

El colapso del formidable sistema inmune de las Moscas de la Fruta por el ataque de parasitoides implacables

Ixchel Osorio-Paz, Larissa Guillén y Martín Aluja

La historia de las larvas de las Moscas [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:22
La mosca asesina: Coenosia attenuata (Diptera: Muscidae)

La mosca asesina: Coenosia attenuata (Diptera: Muscidae)

Guadalupe Córdova García, Laura Navarro de la Fuente y Rodrigo Lasa

La mosca asesina ataca a su presa con un vuelo extremadamente veloz, [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:19
Remediación: conciencia colectiva

Remediación: conciencia colectiva

Alberto Rísquez Valdepeña

Una remediación, es un proceso complejo que requiere la colaboración de científicos, ingenieros, planificadores, políticos y la comunidad [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:12
Murciélagos pescadores desde insectos hasta peces

Murciélagos pescadores desde insectos hasta peces

Antonio Guillén Servent

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

La insectivoría aérea que fue la estrategia alimenticia de los primeros [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:10
Ranitas veracruzanas

Ranitas veracruzanas

Alix R. López-Quiroga, Karla L. Tapia-Fierro, Paulina García Bañuelos

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

En México, el estado de Veracruz ocupa el tercer lugar [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:03
Irritantes encuentros cercanos con una oruga peluda

Irritantes encuentros cercanos con una oruga peluda

Orlik Gómez García y Dalila del Carmen Callejas Domínguez

Jardín Botánico Francisco Javier Clavijero

En el otoño de 1938, los radio-oyentes [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 06:00
Residuos agrícolas de la papaya y sus posibles beneficios para la salud humana

Residuos agrícolas de la papaya y sus posibles beneficios para la salud humana

Lo que no comemos de los frutos también tiene valor cascaras, semillas y hojas también nutren

Francisco Antonio Reyes [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 05:58
Ciencia abierta: aspiraciones y desafíos de hoy

Ciencia abierta: aspiraciones y desafíos de hoy

Miguel Equihua*, Griselda Benítez*, Elio Lagunes* y Claudio Nachón**

La Ciencia abierta es un movimiento mundial en marcha que busca asegurar que el [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 05:55
La canícula en México

La canícula en México

Alexandro Medina Chena y Rafael Villegas Patraca

USPAE

La canícula o sequía intraestival es un fenómeno climático que ocurre en regiones tropicales y subtropicales del mundo, [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 05:52
Plantas parásitas en la era genómica

Plantas parásitas en la era genómica

Saddan Morales-Saldaña1, Arith F. Pérez-Orozco1, Antonio Acini Vásquez-Aguilar1, Emanuel Villafán de la Torre2, Enrique Ibarra-Laclette2 y Juan Francisco Ornelas1

El [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 05:46
Los falsos ojos del amigo dos caras

Los falsos ojos del amigo dos caras

Luis M García Feria

En 1859, Darwin dedujo de sus observaciones de la naturaleza que “un organismo posee la capacidad para desempeñarse eficaz y eficientemente [ ... ]

Leer más...
14 Sep 2023 05:44
Viajando a reservas pioneras de México 

Viajando a reservas pioneras de México 

Adriana Sandoval-Comte y Jorge Ramos-Luna 

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

Mapimí y La Michilía son dos de las primeras Reservas de la Biósfera [ ... ]

Leer más...
13 Jul 2023 09:36
Los productos biológicos para una agricultura sostenible

Los productos biológicos para una agricultura sostenible

Gloria Carrión, Damaris Desgarennes y J. Francisco Castillo Esparza

Red de Biodiversidad y Sistemática

En la naturaleza existen diversos [ ... ]

Leer más...
13 Jul 2023 09:20
Macrohongos basidiomicetos herramientas orgánicas con potencial uso

Macrohongos basidiomicetos herramientas orgánicas con potencial uso 

Xochitl Morales, Antero Ramos, Leticia Montoya, Víctor M. Bandala

Red Biodiversidad y Sistemática 

Artículo publicado en la [ ... ]

Leer más...
13 Jul 2023 08:40
El Chiquián, bambú nativo de México

El Chiquián, bambú nativo de México

José de Jesús Pale Pale 

Red de Biodiversidad y Sistemática

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 13 de julio 2023

Los [ ... ]

Leer más...
11 Jul 2023 08:35
Macpalxóchitl: el árbol de la manita

Macpalxóchitl: el árbol de la manita 

José G. García Franco1, Armando Aguirre Jaimes2 y Neptalí Ramírez Marcial3

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el [ ... ]

Leer más...
10 Jul 2023 09:37
Bioadsorbentes de malezas acuáticas

Bioadsorbentes de malezas acuáticas

Gloria Sánchez-Galván*, Francisco J. Melo y Alejandro Hernández

Red Manejo Biotecnológico de Recursos

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación [ ... ]

Leer más...
Artículos anteriores