ANTOCIANINAS: La salud viene en colores.

Antocianinas. ¿Sabes que son y qué beneficios aporta a la planta y a los seres humanos?

 

Imagen 1. Uvas negras. Ricas en antocianinas. En Wikimedia Commons.

 

Hola steemados amigos. De nuevo con ustedes para ofrecerles un nuevo post.

 

Introducción

 

Sabemos que, en las plantas, el proceso de fotosíntesis requiere de energía luminosa. Esta la obtiene gracias a los pigmentos que existen en los cloroplastos: clorofilas, carotenoides y xantofilas.

Sin embargo, como veremos más adelante, no todos los pigmentos están en los cloroplastos. Hay pigmentos ubicados en otros lugares de la célula y que además de colaborar con la fotosíntesis aportan otros beneficios a la planta y al ser humano.

Estos pigmentos son las ANTOCIANINAS. Estas sustancias son el motivo de este trabajo donde vemos ¿qué son? Para ello damos una descripción general de su definición y revisamos su conformación química.

También señalamos los factores que afectan a estas sustancias al ser extraídas y almacenadas.

Y como tienen otras funciones en la planta, además de la fotosintética, se hace una revisión de las mismas.

Y cerramos el post indicando algunos de los beneficios que aportan estas sustancias para el ser humano.

Comencemos.

 

Antocianinas

 

¿Qué son las antocianinas?

 

Son compuestos hidrosolubles  bioflavonoides de color rojo, púrpura o azul y diferentes variaciones de estos colores. Se localizan en la piel o epidermis de los tallos, hojas, flores y frutos de las plantas.

A diferencia de los demás pigmentos,  que normalmente se encuentran en los cloroplastos y demás plastidios, las antocianinas se ubican dentro de las vacuolas de las células vegetales disueltos uniformemente. Sin embargo, en algunas especies, están confinadas en regiones específicas de la vacuola celular llamadas antocianoplastos.

Químicamente son glucósidos de las antocianidinas. O sea, se forman a partir de la unión de una aglicona (una antocianidina) con un azuzar. La unión se establece a través de un enlace glucosídico.

Tratemos de aclarar lo anterior un poco más.

Existen, aproximadamente, 20 antocianidinas. Las más conocidas son: aurantidinidina, capensinidina, cianidina, delfinidina, malvidina, pelargonidina, peonidina, petunidina y rosinidina.

Todas ellas tienen una estructura química  básica general. Veámosla:

 

 

 

 

 

Imagen 2. Estructura básica de las antocianidinas. Dependiendo de los grupos R (del 1 al 7) determinara un tipo de antocianidina. En Wikimedia Commons.

 

Cada tipo de antocianidina dependerá de los grupos R unidos a la estructura básica. Por ejemplo, la malvidina, tiene los siguientes grupos: R1= -OCH3, R2= OH; R3= -OCH3, R4= -OH, R5= -OH, R6= -H  y R7= -OH.

Apreciémoslo en la siguiente imagen:

Imagen 3. Estructura química de la malvidina. Autor de la imagen: NEUROtiker. En Wikimedia Commons.

 

Pero hemos señalado que la antocianina es un glucósido. Por lo tanto, la antocianidina debe estar unida a un glúcido  a través de un enlace glucósido para formar una antocianina.

 

Si se unen glúcidos a la malvidina se obtendrá una antocianina. Utilicemos como ejemplo a la antocianina conocida como malvina (Malvidin-3,5-diglucósido) que es un diglucósido de la malvidina:

Imagen 4. Estructura química de la malvina (una antocianina) que es un diglucósido de la malvidina. Autor de la imagen: Yikrazuul. En Wikimedia Commons.

 

Pero si se le une un solo glúcido origina una antocianina diferente. Por ejemplo, en la antocianina conocida como primulin o primulina,  (imagen 5) solo se le une un glúcido.

 

 

Imagen 5. Estructura química del primulina  (Malvidin 3-galactósido), una antocianina. Autor de la imagen: Yikrazuul. En Wikimedia Commons.

 

De esta forma la malvidina puede dar origen a otras antocianinas dependiendo de glúcido que se le una, cuantos se le unen y en que sitio de la malvidina se unen.

De la misma forma antes descrita, las demás antocianidinas, crean diferentes tipos de antocianinas.

 

Factores que afectan a las antocianinas durante su extracción y almacenamiento

 

Existen factores que afectan a las antocianinas en su estabilidad o comportamiento. Vamos a señalar algunos de ellos.

 

  • El pH. Un cambio de pH origina un cambio de color en la antocianina que esté presente. Esto se debe a transformaciones estructurales reversibles que sufren ante las variaciones del pH. Las antocianinas son más estables en pH ácidos los cuales ejercen un efecto protector sobre ellas y a medida que aumenta el pH pierden esa estabilidad perdiendo o cambiando de color gradualmente hasta perderlo si el pH aumenta demasiado. En pH básico fuerte las antocianinas pueden sufrir daño irreversible.

 

  • La temperatura. Si se aumenta la temperatura la antocianina pierde el color debido a que se separa el azúcar glicosilante en posición 3 del glucósido abriéndose el anillo.

 

  • El azúcar. La presencia de azúcar disminuye su estabilidad.

 

  • El oxígeno. La presencia del oxígeno induce a su degradación sobre todo si está presente el ácido ascórbico. Si se elimina el oxígeno queda protegida contra esta degradación.

 

  • La concentración. Si se aumenta progresivamente la concentración de una antocianina aumenta la estabilidad de su color. Al contrario, si disminuye la concentración disminuye la estabilidad del color.

 

  • La luz. En la oscuridad mantienen mejor su color. La luz aumenta su degradación.

 

  • Las enzimas. La presencia de enzimas afecta negativamente su estabilidad por lo que es conveniente inactivarlas.

 

Funciones

 

Las antocianinas cumplen varias funciones en la planta. De las mismas podemos señalar las siguientes:

 

  • Ayudan a la captación de energía luminosa.

A pesar de no estar ubicadas dentro de los cloroplastos ni formar parte de Complejos de antena las antocianinas colaborar con la captación de energía para la realización de la fotosíntesis.

Bien, y ¿cómo lo hacen?

En algunas especies de plantas, principalmente las de sombra en las regiones tropicales como la Tradescantia zebrina, la parte inferior (envés) de las hojas es de color púrpura debido a la presencia de antocianinas y en la parte superior (haz) predomina el color verde por la presencia de clorofilas (Imagen 6).

 

Imagen 6. Tradescantia zebrina. En el envés de las hojas predominan las antocianinas y en el haz las clorofilas. Autor de la imagen: Mokkie. En Wikimedia Commons. Modificada en Paint por @josedelacruz.

 

La luz que llega a la hoja no es absorbida completamente y parte la atraviesa. Pero las antocianinas que están en la parte inferior captan esa luz o gran parte de ella y la reflejan hacia atrás, hacia donde están las clorofilas y demás pigmentos fotosintéticos, lo que permite a estos una segunda oportunidad de captar dicha luz. De esta manera aumentan la eficiencia en la captación de luz y colaboran con el proceso fotosintético.

 

  • Protegen a la planta contra la radiación.

 

Las antocianinas pueden absorber la luz ultravioleta. Esto les permite proteger a las partes de las plantas en donde están presentes, principalmente las hojas.

 

  • Colaboran con la reproducción de la planta.

 

Debido a la variedad de colores que producen y además muy llamativos permiten dos cosas:

Una. El color que le confieren a las flores ayuda atraer a los insectos polinizadores para facilitar la fecundación.

La otra. El color que le dan a los frutos atrae a los animales que intervienen en la dispersión de las semillas lo que posibilita una germinación más segura.

 

Utilidad de las antocianinas para el ser humano

 

Las antocianinas son de gran utilidad para el ser humano en varios ámbitos.

 

En la salud.

 

– Son potentes antioxidantes por lo que ayudan a combatir los radicales libres. Esta característica les confiere propiedades contra enfermedades cardiovasculares y tumorales. También se le señalan propiedades antiinflamatorias.

– Tienen efecto protector sobre los capilares de la retina por lo que recomendados a los diabéticos tipo 2. En general se consideran antidiabéticas.

– Mejoran el sistema inmunológico y el comportamiento cognitivo (aprendizaje, atención, memoria, etc)

 

Área comercial, alimentación y educación.

 

– Debido a que su color cambia según el pH su utilización como indicador del mismo son muy apreciadas.

Generalmente son rojas en un pH bajo pero a medida que aumenta el pH cambian de color pasando por púrpura, azul, verde, amarillo hasta perder el color.

Esto depende del tipo de antocianina o combinación de alguna de ellas ya que hay las que en un pH neutro ya se tornan incoloras.

Esta característica puede ser utilizada en el área educativa para demostraciones sencillas del pH de algunas sustancias utilizando extractos de antocianinas obtenidos de flores,  remolacha o repollo morado.

 

– Por su capacidad colorante y origen natural su utilización en la coloración de alimentos a nivel industrial crece cada vez más. Además de esa capacidad colorante se le estaría añadiendo a los alimentos sus propiedades para la salud antes señaladas.

A causa que su color es afectado por el pH las antocianinas son utilizadas generalmente en productos de pH ácidos de 4 o por debajo de 4.

En la actualidad, en la cosmetología y la farmacología, se tiende a sustituir a los colorantes sintéticos que son dañinos para la salud por pigmentos naturales como las antocianinas. Primero, porque no son dañinos para la salud y segundo por originan colores más brillantes que hacen más atractivos sus productos.

 

Cierre

 

Podemos resumir las características de las antocianinas en las siguientes.

 

  • Son compuestos formados por una antocianidina unida a un azúcar constituyendo un glucósido.

 

  • Se encuentran ubicadas en las vacuolas de las células epidérmicas o “piel” de tallos, hojas y principalmente flores y frutos.

 

  • Presentan colores muy variados y brillantes siendo los principales el rojo, púrpura y azul.

 

  • Colaboran con la fotosíntesis reflejando la luz que capturan hacia las regiones donde se ubican los demás pigmentos.

 

  • Protegen a la planta de la luz ultravioleta.

 

  • Facilitan la polinización al atraer los insectos con sus brillantes colores.

 

  • Favorecen la dispersión de semillas por lo que ayudan a la reproducción.

 

  • Son beneficiosas para la salud humana en diversos aspectos. Entre ellos tenemos: protección del sistema cardiovascular y de los vasos capilares de la retina, tienen acción anticancerígena, refuerzan el sistema inmunológico, son antiinflamatorias y antidiabéticas, entre otras.

 

  • Son utilizadas como colorantes naturales en alimentos y otros productos comerciales.

 

  • Útiles como indicadores de pH comercialmente y en procesos de enseñanza.

 

Hasta aquí este post. Espero haya sido de su agrado y utilidad.

 

Lecturas recomendadas:

 

  • Antocianina. En https://es.wikipedia.org/wiki/Antocianina

 

  • Antocianina. En http://etasto.com/caja-de-cerebro/conocimiento-4530.html

 

  • Antocianinas. En https://es.slideshare.net/dianaraimondo9/antocianinas-repollo-morado

 

  • Antocianinas. En https://quimica.laguia2000.com/elementos-quimicos/antocianinas

 

  • Antocianinas. En http://www.farbe.com.mx/antocianinas/

 

  • Antocianinas, los otros pigmentos del reino vegetal. En http://ubuscientia.blogspot.com/2014/01/antocianinas-los-otros-pigmentos-del.html

 

  • Antocianinas. Propiedades de las antocianinas. En https://www.botanical-online.com/medicinalesantocianinas.htm

 

  • ¿Eterna juventud? Apuesta por el morado de las antocianinas. En https://www.masscience.com/2015/07/12/eterna-juventud-apuesta-por-el-morado-de-las-antocianinas-2/

 

  • Glucósido. En https://es.wikipedia.org/wiki/Gluc%C3%B3sido#Definici%C3%B3n_exacta

 

  • Malvidina. En https://es.wikipedia.org/wiki/Malvidina

 

  • Malvina. En https://es.wikipedia.org/wiki/Malvina

 

  • Pigmentos biológicos. En https://es.wikipedia.org/wiki/Pigmentos_biol%C3%B3gicos

 

  • Pigmentos en frutas y hortalizas rojas. En http://web.udlap.mx/tsia/files/2016/05/TSIA-9-Castaneda-Sanchez-et-al-2015.pdf

 

  • Primulin (antocianina). En https://es.wikipedia.org/wiki/Primulin_(antocianina)

 

  • PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS ANTOCIANINAS. En https://www.researchgate.net/publication/283361581_Propiedades_funcionales_de_las_antocianinas

 

  • Separación, caracterización estructural y cuantificación de antocianinas mediante métodos químicofísicos (sic). En http://www.redalyc.org/pdf/2231/223120664005.pdf

 

 

 

HASTA EL PRÓXIMO POST

 

 

LAS ANTOCIANINAS SON PIGMENTOS QUE DAN COLORIDO A HOJAS, FLORES Y FRUTOS PROTEGIENDO A LAS PLANTAS Y BENEFICIANDO AL SER HUMANO

 

 

SALUDOS, UN ABRAZO DESDE SAN FERNANDO DE APURE, VENEZUELA

 

FICOBILINAS: entre rojo y azul

¿Has visto una alga roja? ¿Por qué son rojas?

Imagen 1. Alga roja o Rodofita. En Wikimedia Commons.

 

Hola steemados amigos. Saludos.

 

En post anteriores hemos descrito varios pigmentos fotosintéticos. Se le presenta el turno a las ficobilinas.

 

 

 

Ficobilinas

 

¿Qué son las ficobilinas?

 

 

Las ficobilinas son compuestos tetrapirrólicos que  están unidos fuertemente a una proteína formando un complejo pigmento-proteína. Este complejo se conoce como ficobiliproteína.

 

La parte cromatófora (que absorbe la luz) de este complejo es la ficobilina. Por eso haremos referencia a ella.

 

Generalmente, las ficobilinas, son rojas, azules o celeste y solo se encuentran en algas (rodofitas, criptofitas y glaucofitas) y en cianobacterias y están ausentes en las plantas superiores.

 

 

Clasificación

 

 

Las ficobilinas más conocidas son la ficoeritrina (roja, es la que les da el color a las algas rojas), la ficocianina (azul) y la aloficocianina (celeste). Representemos esta clasificación esquemáticamente:

 

Imagen 2. Tipos de ficobilinas.

 

 

La ficoeritrina y la ficocianina son las más conocidas y la estructura química de las dos varia muy poco.

 

Veamos una representación de la estructura química de ambas para compararlas y a la vez tener una visión clara de esas estructuras y su diferencia.

 

Estructura química de la ficoeritrina y la ficocianina:

 

 

Imagen 3. Estructura química de la ficoeritrina y la ficocianina. Los círculos rojos señalan la diferencia química entre ambos pigmentos. Autor de las imágenes de la ficoeritrina y la ficocianina: NEUROtiker. Imágenes tomadas de Wikimedia Commons y modificadas por @josedelacruz en Paint. Dominio público.

 

Sin embargo, esa diferencia determina que la ficoeritrina absorba el azul verdoso (alrededor de 550 nm) y refleje el rojo naranja  o rojo (de unos 650 a 720 nm). En cambio que la ficocianina absorbe rojo naranja (cercano a los 620 nm) y refleja el azul (de unos 480 a 530 nm).

 

Por su parte, la aloficocianina absorbe y emite el rojo en sus bandas menores. De 650 y 660 nm. Sin embargo, es de color azul celeste o turquesa brillante.

 

 

Funciones

 

 

  • Captadoras de energía luminosa:

 

Las ficobilinas son pigmentos accesorios estrictos. Al igual que los carotenoides absorben y reflejan colores (longitudes de ondas) diferentes al de las clorofilas.

 

Pero, por ser hidrosolubles, no pueden formar parte del mismo Complejo de Antena de las clorofilas y de los carotenoides que están embebidos en una doble capa lipídica.

 

Las ficobilinas forman un Complejo de Antena  en el estroma asociado mayormente al fotosistema II. Este complejo se le llama ficobilisoma.

 

Revisemos como es este complejo.

 

En el ficobilisoma las ficobilinas están ubicadas desde el Centro de Reacción, situado en la membrana del tilacoide, hacia el estroma siguiendo el siguiente orden: Centro de Reacción, aloficocianina, ficocianina y finalizando con ficoeritrina.

 

La aloficocianina, ubicada sobre el Centro de Reacción, forma el núcleo del  ficobilisoma y los extremos, en forma de flor, están formados por ficocianina y luego ficoeritrina. Esta última solo en las especies que la contienen.

 

Existen modelos representativos del ficobilisoma. Observemos uno:

 

 

 

 

Imagen 4. Estructura de un ficobilisoma. En rojo: ficoeritrina, azul: ficocianina, celeste: aloficocianina, verde: Centro de Reacción. El ficobilisoma está ubicado sobre el tilacoide. Autor de la imagen: El cargador original fue colaborador de Simpson de Wikipedia en inglés. En Wikipedia / Wikimedia Commons.

 

 

La función principal de los ficobilisomas, al igual que los otros Complejos de Antena, es aumentar la eficacia en la captación de la luz.

 

 

  • Contribuyen con la formación de los arrecifes.

 

Hay especies de algas rojas (rodofitas) que viven en los arrecifes, las algas coralinas (imagen 5).

 

 

Imagen 5. Alga coralina, una Rodofita. Autor de la imagen: Steve Lonhart / NOAA MBNMS. En Wikimedia Commons.

 

Estas algas, en su mayoría, presentan un color rosado y forman estructuras de carbonato de calcio alrededor de ellas y pueden vivir en diferentes profundidades pudiendo llegar hasta los 270 metros de profundidad.

 

En el mar, una medida que aumenta la profundidad disminuyen las ondas de luz que pueden penetrar lo que limita la existencia de algas. La onda de luz que logra penetrar a mayor profundidad en la azul precisamente la onda que absorbe la ficoeritrina.

 

Las algas coralinas que tienen ficoeritrina pueden seguir capturando energía luminosa a pesar de la capa calcárea y del aumento de la profundidad del mar. Esto le permite al alga coralina establecerse en hábitats de diferentes profundidades. De esta manera sirven de alimento a muchas especies y las estructuras de carbonato de calcio contribuyen a la formación de arrecifes.

 

 

  • Útiles en la investigación científica.

 

Las ficobilinas pueden emitir un brillo fluorescente de la energía luminosa que absorben. Esta propiedad es utilizada para marcar células o elementos que se quieran rastrear. Por eso son muy útiles en citometría de flujo y en pruebas de inmunoensayo.

 

Hagamos un resumen de los principales  aspectos presentados en este post de las ficobilinas.

 

  • Son pigmentos tetrapirrólicos que cada uno forma parte de un complejo llamado ficobiliproteína.

 

  • Solo se encuentran en cianobacterias y en las algas rodofitas, criptofitas y glaucofitas.

 

  • Las principales ficobilinas son la ficoeritrina (roja), la ficocianina (azul) y la aloficocianina (celeste).

 

  • Son pigmentos accesorios estrictos formando parte de un Complejo de Antena especial: el ficobilisoma.

 

  • Le permiten a las algas rojas vivir a profundidades donde la luz es muy escasa.

 

  • Son una herramienta de considerable valor en la investigación científica.

 

Con este resumen cerramos este post esperando sea de su agrado y de utilidad.

 

Lecturas recomendadas:

 

  • Corallinales en https://es.wikipedia.org/wiki/Corallinales

 

  • Ficobilina en http://ceramica.wikia.com/wiki/Ficobilina

 

  • Ficobiliproteinas en https://es.wikipedia.org/wiki/Ficobiliprote%C3%ADna

 

  • Ficobilisoma en https://es.wikipedia.org/wiki/Ficobilisoma

 

  • Ficobilisomas, pigmentos accesorios de las algas en https://outreach.wikimedia.org/wiki/Ficobilisomas,_pigmentos_accesorios_de_las_algas

 

  • Ficocianina en https://es.wikipedia.org/wiki/Ficocianina

 

  • Ficocianina, el pigmento azul de la incomparable espirulina en https://www.lineaysalud.com/salud/ficocianina

 

  • Ficoeritrina en https://gl.wikipedia.org/wiki/Ficoeritrina

 

  • Introducción a los nutracéuticos y biactivos de las alagas marinas en https://nutricionpersonalizada.wordpress.com/2010/11/09/nutraceuticos_bioactivos_algas_marinas/

 

  • Las algas coralinas, vitales para el fortalecimiento de los arrecifes de coral, amenazadas por el cambio climático en http://www.oceansentry.org/es/las-algas-coralinas-vitales-para-el-fortalecimiento-de-los- arrecifes-de-coral-amenazadas-por-el-cambio-climatico /

 

  • Pigmentos accesorios de las algas en https://es.wikibooks.org/wiki/Pigmentos_accesorios_de_las_algas

 

  • ¿Qué pigmentos en las plantas gana con la fotosíntesis? En https://www.geniolandia.com/13149711/que-pigmentos-en-las-plantas-contribuyen-a-la-fotosintesis

 

 

  • ¿Qué tipo de vegetación se encuentra en los arrecifes de coral? En https://www.geniolandia.com/13175190/que-tipo-de-vegetacion-se-encuentra-en-los-arrecifes-de-coral

 

 

 

HASTA EL PRÓXIMO POST

 

 

GRACIAS A LA FICOERITRINA, UNA FICOBILINA, EXISTEN ALGAS ROJAS QUE VIVEN EN AGUAS MARINAS PROFUNDAS

 

 

SALUDOS, UN ABRAZO DESDE SAN FERNANDO DE APURE, VENEZUELA