¡Descarga Apunts Botànica y más Apuntes en PDF de Botánica y Agronomía solo en Docsity!
BOTÀNICA
TEMA 1- Botànica sistemàtica
La botànica sistemàtica s’ocupa de:
Descriure les plantes i classificar-les taxonòmicament. Comprendre el funcionament de les plantes i les seves relacions Investigar causes i fonts de la diversitat vegetal.
Per altra banda la fisiologia vegetal intenta explicar el metabolisme de les plantes i la biotecnologia estudia de quina manera les plantes ens poden servir com a font de medicaments.
S’ha de tenir en compte que NO tots els vegetals són plantes. Per diferenciar-los són importants els següents aspectes:
- Els vegetals són organismes que realitzen la fotosíntesi; són fotoautòtrofs.
- Són estàtics; no és desplacen. Això no implica que siguin immòbils (el vent pot fer moure les fulles etc.)
Les plantes són un tipus de vegetal. Són també fotoauòtrofes i estàtiques però tenen certa complexitat, són pluricel·lulars, , amb nerviacions, amb teixits diferents i relacions complexes entre aquests. Una característica que diferencia les plantes dels animals és el creixement. Les plantes creixen des de els extrems i indefinidament, no tenen límits. Tenen punts de creixement des dels quals s’estenen.
ELS FONGS
Un fong no és un vegetal ja que no és fotoautòtrof, s’alimenta de forma heteròtrofa. El seu mecanisme d’alimentació consisteix en alliberar uns enzims que digereixen els aliments per més tard poder-los absorbir. Aquest mecanisme s’anomena lisotròfia. Són estàtics i immòbils i amb un creixement indefinit. Es confonen amb els vegetals ja que comparteixen el medi amb aquests però no hi tenen res a veure.
Origen dels vegetals
Per demostrar l’origen dels vegetals es van realitzar estudis comparant ADN de cloroplasts amb ADN de cianobacteris i entre l’ADN de mitocondris i bacteris. Es va arribar a la conclusió que entre aquestes dues parelles d’ADN hi havia semblances significatives i això va portar a postular la teoria endosimbiòtica (Lynn Margulis). Una cèl·lula fagocita una altra però no pot digerir-la i es produeix una supervivència d’ambós organismes junts. Un eucariota hauria fagocitat un cianobacteri i es crearen els cloroplasts.
- Hoste ameboflagelat (achebact + espiroqueta) + bactèria aeròbica (mitocondria i peroxisomes) = eucariotes (animals o fongs)
- Eucariota + Cianobactèria (cloroplast) = cèl·lula vegetal
Concepte biològic d’espècie
L’espècie és la unitat bàsica d’estudi de la botànica i existeixen diversos criteris que s’han tingut en compte a l’hora de dterminar-les:
•Criteri Morfològic: conjunt de poblacions, els individus de les quals coincideixen morfològicament i són diferents d’altres poblacions. Hi ha al voltant de 50 caràcters que diferencien una població d’una altra
•Criteri genètic: conjunt de poblacions, els individus de les quals poden intercanviar gens i estan separades d’altres poblacions per barreres d’esterilitat.
La reproducció en el món vegetal
Cicles biològics
· Cicle haplont: Individu haplont que genera gàmetes haplonts que s’uneixen i formen un zigot diplont que pateix una meiosis i produeix individus pluricel·lulars haplonts.
· Cicle diplont: Individu diplont que per meiosis genera gàmetes haplonts que al unier- se formaran un zigot diplont que donarà lloc al adult diplont.
· Cicle diplohaplont: L’adult diplont (esporòfit) produeix el meiocit que és diplont que patirà una meiosis per formar la meiòspora (haplont) que es convertirà en un adult haplont (gametòfit que generarà gàmetes haplonts que s’uniran formant un zigot diplont que donarà lloc al esporòfit
La reproducció sexual
La reproducció sexual ha marcat les línies evolutives. Existeixen diferents tipus
de reproducció sexual:
Si un individu genera els dos tipus de gàmetes s’anomena monoic. Si cada individu genera gàmetes diferents s’anomenen dioics.
La plasmogàmia
Dos gàmetes haploides uneixen el seu citoplasma
*Un gametangi és una cèl·lula que genera gàmetes
Quan els gàmetes són iguals
Quan els gàmetes són diferents
És un cas concret d’anisogàmia on un dels gàmetes és immòbil
TEMA 7 - Ecologia química. La defensa de les plantes.
Les plantes no es poden desplaçar. Viuen a un lloc i no poden fugir del que passa al seu entorn. Per aquest motiu, la seva interacció amb el medi és diferent a la del moviment, es basa en uns compostos químics, anomenats metabòlits secundaris.
Va ser a partir del segle XX que hi va començar a haver un interès cap aquestes substàncies i se les anomenà productes naturals (nom també utilitzat per designar els metabòlits secundaris).
Característiques dels productes secundaris:
Distribució restringida: no totes les plantes sintetitzen els mateixos compostos per fer la mateixa funció. Defineixen la individualitat química (caracterització taxonòmica): podem agrupar les plantes segons aquests metabòlits secundaris, tot i que ara es fa més per la genètica. Gran diversitat estructural: hi ha molts metabòlits secundaris. Deriven del metabolisme primari: les plantes tenen un metabolisme comú, la fotosíntesi, el creixement, el desenvolupament... aquest metabolisme és anomenat essencial , tot i que tampoc podrien viure sense el metabolisme secundari. S’anomena metabolisme essencial perquè és necessari pel desenvolupament i creixement de la planta. Genera precursors dels metabòlits secundaris com proteïnes o greixos, entre altres. Presenten variacions a l’espai i el temps: un metabòlit pot ser que se sintetitzi a una part de la planta però no a la resta. També pot ser que durant el dia tingui una forma i a la nit es modifiqui, per exemple, metilant-se. En general, no són essencials pel creixement i desenvolupament vegetal: tot i que sí que són indispensables per la supervivència de la planta, per exemple, per relacionar-se amb l’entorn. Indispensables per la supervivència de l’organisme productor.
Els metabòlits secundaris s’originen de precursors comuns del metabolisme primari (fotosíntesi). Les seves funcions concerneixen a tots els aspectes de les interaccions químiques amb l’ambient:
Defensa, tant contra plantes, insectes i herbívors Atracció i estimulació d’animals perquè els facin algunes funcions Protecció contra agents físics, que és l’única manera que tenen per interactuar amb tots aquests aspectes
Metabolisme primari i secundari
Són dos nivells funcionals amb característiques diferents, tot i que és complicat diferenciar entre un i l’altre.
Metabolisme primari (creixement i desenvolupament de l’individu):
Comú Indispensable Uniforme (tots igual) Universal Conservatiu
Metabolisme secundari (interacció individu/entorn):
No fonamental pel creixement Indispensable per la supervivència de la població: les plantes tenen estratègies que van evolucionant perquè perduri la població i no l’individu com en els animals (tot i que aquests segons també busquen la supervivència de l’espècie, però com a individu es prioritza més la pròpia supervivència) Únic: característic del taxó Divers Adaptable: evoluciona, depenent de la necessitat la planta secretarà una substància o una altra Permet relacionar-se
La seva expressió es basa en un procés de diferenciació. Està lligat a la diferenciació de les cèl·lules. Quan la planta es troba amenaçada estarà activat i secretarà unes substàncies, sinó no.
Classificació biogenètica
Els compostos se solen sintetitzar a partir d’una branca, però hi ha alguns que es generen pel creuament d’algunes d’elles.
Les plantes es poden infectar de diferents maneres: Perquè l’organisme infectant trenca la paret de la cèl·lula vegetal. Gràcies a les obertures naturals de la planta, com són els estomes de les fulles Gràcies a ferides o lesions de la planta, ja que es trenquen les barreres naturals de defensa i l’organisme ho té més fàcil Contra aquests atacs tenen diferents sistemes de defensa. Aquests poden ser: Físics: com és la cutícula, que recobreix tota la planta i els seus fruits. Protegeix de la radiació, contaminants, acció física i biològica. Té substàncies molt lipòfiles (ceres, cutines i lignines, tots compostos de metabòlits secundaris) i evita que es dessequi. Un altre exemple és la paret cel·lular, que per trencar-la són necessaris uns enzims específics. Químics: Toxines superficials: per exemple lignans (molts d’ells utilitzats com a fàrmacs, com és la podofilotoxina, que és anticancerigen), sesquiterpens (essències de les plantes aromàtiques, i algunes són bons desinfectants) i isoflavonoides metilats. Aquestes substàncies són molt variades segons l’espècie. Protoxines: per exemple cumarines, també són metabòlits secundaris. Aquestes substàncies s’acumulen dins de la cèl·lula vegetal. Són toxines que només s’alliberen davant d’un estímul. A més, només passa a la forma tòxica quan hi ha la lesió o l’entrada d’algun organisme. Són tòxiques tant per la planta com per l’organisme, de manera que la zona on s’ha alliberat es necrotitza. Aquest fet és molt útil, tant per aïllar com per privar d’aliments a l’organisme. Toxines induïdes (fitoalexines): per exemple isoflavonoides o sesquiterpens. Aquestes toxines també són a nivell intern. Són sintetitzades gràcies a cascades de senyals en el moment que hi ha una invasió a la cèl·lula vegetal. Una altra manera és que hi ha substàncies de defensa que fan d’intermediaris i són reconeguts com a senyals, de manera que activen la resposta. Aquestes toxines també ho poden ser per la pròpia planta. Cada una té els seus compostos. També es pot donar el cas d’una planta que sintetitzi uns compostos a les arrels i uns altres a una altra part.
-Resposta hipersensible: mecanisme que fa que les cèl·lules que envien una resposta morin per necrosis. -Resposta sistemàtica adquirida: Les respostes que es generen a la resta de la planta (part no necròtica) com una forma de resistència: Sistema immune de les plantes, que és equiparable al dels humans, ja que hi intervenen senyals, receptors, cascades...
Les plantes tenen predisposició a generar substàncies de defensa. Aquesta immunitat innata es produeix de dues formes / en dues fases:
- Els receptors (PRR) reconeixen patrons moleculars de la superfície del patogen. Disparen reaccions químiques que formen molècules per defensar la planta. Després s’acumulen substàncies de defensa per una nova infecció. *Però degut a l'evolució, alguns patògens han generat molècules que reaccionen amb molècules de defensa de la planta i les inhibeixen. És per això que:
- La planta té un altre mecanisme, uns altres receptors (NB-LRR) per activar els PRR un cop inhibits. Aquests segons receptors detecten els efectes del patogen i els inactiva. En conseqüència, s'activa un altre cop la síntesi de molècules de defensa.
Davant herbívors Acumulen substàncies tòxiques per no ser depredades. Hi ha dos tipus: -Moderadament tòxics: La seva funció és bàsicament dissuasòries. No mataran a l'individu, però tindran un sabor desagradable. Exemples: Tanins (es troba als fruits verds), així es pot acabar de formar el fruit i els llavors podran germinar correctament. -Altament tòxics: La majoria són alcaloides, tòxics pel sistema nerviós central. Molts s’utilitzen en la medicina amb una dosi adequada, però amb una mala dosi són molt mortals. Exemples: Estricnina, arbre amb nous verinoses, que s’utilitza per raticides. Coniina, substància de la psicuta (planta) que actua sobre el sistema nerviós perifèric i provoca parada respiratòria. Tubocuranina, ja era utilitzada pels indígenes sobretot de l’Amèrica del Sud, una pasta per posar a la punta de les fletxes i caçar, afecta sobre el sistema nerviós central.
Davant insectes Les plantes poden secretar dos tipus de substàncies:
- Tòxics a distància: volàtils, també es poden anomenar teletòxics. Serveixen per allunyar els insectes. Exemples: alfàbrega, essència de l'eucalipte.
- Insecticides: s'acumulen a les fulles formant part de l’estructura. Exemple: Nicotina, que té una alta activitat, és utilitzada a nivell industrial i de conreu: es ruixen els camps i maten insectes. Piretrines, fa molts anys que s’utilitzaven ja a la Xina, actuen sobre qualsevol insecte, però actualment s'utilitza per matar polls.
Atracció i estimulació -Pol·linització: per vent: anemofília. per insectes: entomogàmia, entomòfiles. Hi ha diferents estratègies com: els metabòlit secundaris: essències, pigments (carotenoides taronges i antocians blaus i vermells). Hi ha altres que no són metabòlits secundaris com: nèctar, pol·len, que els utilitzen com a “premi” pels insectes.
-Dispersió de les llavors: per colonitzar altres territoris per vent, per flotació a l'aigua o gràcies a animals, atraient-los gràcies als metabòlits secundaris, que poden ser: olor i pigments (el sabor no seria metabòlit secundari). Les llavors normalment estan recobertes perquè no siguin digerides i, així, puguin germinar quan l’animal les excreta.
-Aliment: el vegetal serà aliment o no segons els metabòlits secundaris ja que si conté metabòlits tòxics ja no es considera com a tal. La toxicitat de les plantes depèn de quins metabòlits secundaris té i en quina quantitat.
-Seqüestració (més mediambiental): les plantes tenen la capacitat de retenir al sòl, i sovint absorbir, determinats compostos que reaccionen amb elements del medi, com els metalls pensants. A la zona de les arrels (rizosfera) es crea una acumulació de compostos que és diferent a quan no hi havia la planta. Es creen complexos (de metalls pesants) menys tòxics
Tema 8. Plantes medicinals: Introducció a la fitoteràpia
En aquesta unitat estudiarem quin benefici aporten els metabòlits secundaris. Els metabòlits secundaris són la principal font de substàncies per a la fitoteràpia.
- Phyto : (planta) - Therapeia: (tractament)
Fitoteràpia : ciència que estudia la utilització dels productes d’origen vegetal amb finalitat terapèutica per a prevenir, atenuar o curar un estat patològic. Estudia les aplicacions dels metabòlits secundaris amb diferents objectius. La fitoteràpia treballa amb accions suaus, no necessita una quantificació exacte i per tant, pot utilitzar-se sense prescripció. (No s’extreu únicament el principi actiu). Té pots efectes secundaris. Per definir millor què és la fitoteràpia cal entendre aquests conceptes:
Planta medicinal Qualsevol planta que en un o més òrgans conté substàncies utilitzades amb activitat terapèutica o precursors de substàncies utilitzades amb activitat terapèutica.
Les drogues vegetals són la part de la planta medicinal que s’utilitza en terapèutica. Són un conjunt de substàncies, barreja de compostos, amb activitat sinèrgica entre elles. Quan parlem de drogues també s’inclouen extrets de les plantes (olis, resines...)
Principi actiu Compostos químics responsables de l’acció farmacològica dels vegetals. Es troba a la droga vegetal. El principi actiu tindrà una activitat concreta, a diferència de les drogues que poden tenir varies.
Exemples de plantes i la seva droga vegetal:
Hi ha diferents paràmetres per mesurar l’efecte de la fitoteràpia.
o Potència farmacològica baixa o mitja Ja que no tenim una classificació exacte del principi actiu o Toxicitat baixa o mitja Molts principis actius a dosis baixes són beneficiosos però en excés poden causar problemes.
o Marge terapèutic ampli El benefici no depèn d’una dosi molt concreta ni exacte.
Exemples:
Els metabòlits secundaris es poden classificar en:
Segons el seu origen metabòlic distingim:
Derivats de l’ acetil-CoA
Derivados de l’ac. Siquímic
Derivats d’aminoàcids
Productes del metabolisme primari
Alguns productes del metabolisme primari també s’utilitzen en fitoteràpia Rama glucídica:
- àcid algínic
- Agar-agar: espesant (gelats, cremes, gelatines, preparats farmacèutics...)
- midó: substància de reserva útil per fabricació de medicaments
- cel·lulosa
- fibres alimentàries
- pectines (espesants)
- Gomes:
- Mucílags: Substàncies + viscoses (tracte digestiu o donar consistència) Rama lipídica:
- Olis vegetals (antioxidants, vehicle dels principis actius, ungüents, suavitzants)
- Insaponificables (com la vitamina E)
Molt tòxica
Policètids
Terpens Fenols simples
Alcaloides simples
Flavonoies Quinonas
Molt útils en alimentació. Imprescindibles per al bon funcionament digestiu
Propietats:
- Tanins: astringents, antidiarreics,vasoconstrictors, antiinflamatoris (Hojas de pie de león, Hojas de té, Agallas de Quercus, Corteza de Hammamelis)
- Cumarinas: antiagregants plaquetaris (Castaño de Indias)
- Furanocumarinas: hipersensibilizants de la pell (provoquen la reacció de la pell davant la radiació ultraviolada. Actualment no s’utilitza) Polifenols:
- Lignans (protecció per la planta, activitat antivírica o anticencerígena)
- Lignines(les tenen totes les plantes, endureixen les parets cel·lulars vegetals. Són una excepció de metabolisme secundari, ja que són “essencials”.
Branca lipídica:
Acetil CoA: Policètids -Tetracètids -Pentacètids -Hexacètids -Heptacètids -Octacètrids Antaquinones, antrones, antranols -Nonacètids Tetraciclina -DecacètidsAflatoxina B
Propietats:
- Antraquinones: laxo-purgants (laxants irritatius) - Aloe vera (Aloína) - Rizoma de ruibarbo - Antones: laxo-purgants: Fulles de sen
Policètids + fenols: Polifenols mixtes
-Estilbens: Resveratol
-Flavonoides: Chalconas, flavononas, Dihidroflavonoides, catequinas, antocianidinas
-Isoflavonoides
Propietats dels fenols:
- Antisèptics, expectorants i carminatius (essències)
- Astringents, vasoconstrictors i antiinflamatoris (tanins)
- Antioxidants: complements de la dieta (polifenols)
- Antibacterians i antifúngics (estilbens i isoflavonoides)
- Antihelmíntics (chacones)
- Acció estrogènica: complements de la dieta (estilbens i isoflavonoides)
Acetil CoA: terpens
-Monoterpè: mentol ESTRUCTURA D’ISOPRÈ
-Diterpè: taxol
-Triterpè: Sitosterol
-Tetraterpè: β-carotè
*Triterpens:
ESCUALÈ
Saponina vol dir que formen escuma, la centella asiàtica i la regalèssia en són dos exemples.
*Tetraterpens (carotenoides): Pigments que col·laboren en la captació de la llum i també protegeixen les plantes de l’excés d’aquesta Hi ha dos tipus, els carotens ( com el β-carotè, precursor de la Vit -A) i les xantofil·les, que la diferència està en que alguns anells d’aquestes contenen oxigen. No són gaire útils per la fitoteràpia
*Politerpens: No són gaire útils a la fitoterapia
Cautxú: Enllaços cis
LÀTEX
Gutapercha: enllaços trans Pilotes de golf, tela asfàltica.
Branca nitrogenada: Es tracta d’aminoàcids i derivats o de bases nitrogenades i derivats
ALCALOIDES: alkali-eidos ~ semblant a un alcalí (substància bàsica)
La primera planta que es va utilitzar com a tal va ser la Salsola kali
Moltes de les substàncies d’aquest grup són alucinògenes i tòxiques (ex. Sòcrates va morir enverinat per Cicuta). Cleopatra es dilatava els ulls amb alcaloides.
Definició: 1. Substància bàsica
- Amb nitrogen formant part d’un cicle
- Formats per AA
- Distribució restringida
- Tòxics sobre el sistema nerviós central
Tipus:
Vertaders: compleixen totalment la definció (ex. Morfina)
Alcaloides Protoalcaloides: el nitrogen no forma part del cicle
Pseudoalcaloides: no deriven d’aminoàcids
Distribució en el regne vegetal: Compostos molt concrets de cada espècie vegetal, distribució restringida als taxons, són molt concrets a cada espècie vegetal és molt difícil trobar el mateix alcaloide a diferents plantes, tot i que, de manera excepcional, hi ha algunes famílies on sí que es repeteixen. Normalment aquestes substàncies les trobem a les angiospermes dicotiledònies, tot i que també a algunes algues, fongs o gimnospermes. També restringida dins de la planta (un sol teixit, òrgan, una hora del dia – ex: opi-, condicions...). Les plantes sintetitzen alcaloides com a reservori de nitrogen. També serveixen com a defensa per no ser depredades (tòxic o dissuasori). Activitat farmacològica: Tenen activitat alta, de manera que no s’utilitzen en la fitoteràpia, sinó que són utilitzats per l'extracció del principi actiu. Actuen sobre el SNC, activitats lligades a l'activitat de neurotransmissors amb diferents efectes. Són tractades com a tòxics per la seva alta activitat ja que si augmenten la dosis, pot ser altament tòxica. Per aquest motiu, tenen un marge terapèutic petit. Químicament són estructures molt variades, per això es classifiquen segons els aminoàcids d’origen o l’anell químic que té l’estructura –ventall molt ampli difícil d’encabir-. Segons aquesta segona manera de classificar-los distingim:
