Bernardo Veyrand-Quirós y J. Iván Murillo-Álvarez

4 de octubre de 2013

Ecología química marina tomó relevancia en los últimos

30 años.

Químicos de productos naturales

◦ Funciones e interacciones ecológicas entre organismos.

Estudio de mecanismos químicos adyacentes.

◦ Aspectos químicos y biológicos

◦ Condiciones ecológicas reales

Macroalgas sirven como recurso para

invertebrados Epifauna

◦ Serpúlidos

◦ Hidroides

◦ Esponjas

◦ Tunicados

◦ Briozoarios

Epibiosis Simbiosis

Organismos no parásitos

◦ Pérdida de frondas

◦ Disminución en crecimiento

◦ Bloqueo de fotosíntesis

Briozoarios

◦ Invertebrados colonizadores de frondas

Interfieren en captación de luz ◦ Afecta fisiología

◦ Modificación de costo energético en alga

Reducción en tasa fotosintética ◦ Limitación en el tamaño de las hojas

◦ Ruptura de frondas

◦ Alteración en los tejidos

OBJETIVO GENERAL

Establecer la diferencia metabólica entre los compuestos de Gelidium robustum a diferentes porcentajes de cobertura por el briozoario epífito Membranipora tuberculata.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Obtener diferentes extractos etanólicos a partir

del alga G. robustum.

Fraccionar los extractos orgánicos por medio de

métodos cromatográficos, así como analizar

perfiles de elución.

Definir la estructura química de los compuestos

aislados por medio de técnicas de

espectrometría de infrarrojo.

Recolección de Gelidium robustum por medio de

buceo SCUBA 7-10 m.

◦ Puerto Escondido, al sur de Bahía Tortugas, Baja

California Sur, México.

Identificación taxonómica en UABCS

Material se lavó, retiró exceso de sal y se trasladó

a CICIMAR

Alga se separó en porcentajes de cobertura de

briozoario Membranipora tuberculata

◦ 0% de epífito, 0-30%, 30-60%, >60%, 100%

Obtención de seis extractos etanólicos

800 g de alga seca

100 mL de EtOH cada 20 g de

muestra

0-30% (12-001-40) 30-60% (12-002-41) >60% (12-003-40) 100% (12-04-40)

100% epifitos retirados (12-004-40A)

Briozoario

(12-004-40B)

Secar fracciones en rotavapor a 40°C±

Viales etiquetados

TLC

10 mg/ 1 mL EtOH

Diferentes sistemas de elución de

polaridad

CH2Cl:EtOH

(7:3)

Obtención de extractos

Combinación de extractos 1-4

(14 g)

Fraccionamiento

Extracción fasesólida

Muestra-Sílica 1:10

Sistemas de elución Diclorometano

Diclorometano:Etanol

Etanol 100%

Obtención de 20 Eluatos

Cromatografía de capa fina

Unión de eluatos en tres fracciones

1-10, 11-14 y 15-20

12-001234-40 F1

12-001234-40 F2

12-001234-40 F3

Secar fracciones en rotavapor a 40°C±

Fraccionamiento de extractos etanólicos

Actividad

anti-incrustante

Extractos crudos

Fracciones Efecto antibacteriano

Staphylococcus aureus

Pseudomonas aeruginosa

Escherichia coli

Vibrio harveyi V. parahaemolyticus

Difusión en agar con discos

Ensayo bacteriano Determinación de halo de inhibición

Evaluación de actividad antibacteriana

Caracterización estructural de extractos

crudos y F3

Espectrómetro FTIR- Modelo Spectrum TwoTM

Perkin-Elmer.

◦ Espectro entre 4,000 y 250 cm-1

◦ Corrección con Software Spectrum de Perkin

Elmer

Comparación cuantitativa entre extractos

◦ Área de bandas

◦ Análisis de proporciones

Donde:

1 Extracto 12-001234-40 (0-30%)

2 Extracto 12-001234-40 (30-60%)

3 Extracto 12-001234-40 (>60%)

4 Extracto 12-001234-40 (100%)

Fase estacionaria: Placas de sílica gel fase normal.

Fase móvil: CH2Cl2: EtOH (7:3)

Revelador: H2SO4 10% y vainillina

• Metabolito disminuye conforme aumenta porcentaje

de cobertura.

• Posiblemente producto derivado de fotosíntesis.

• Briozoario M. tuberculata presenta efectos

negativos en género Gelidium (Cancino et al., 1987;

Muñoz et al., 1991). • Disminución de flujo fotónico en 56 %.

• Reducción incidental hasta en 44 %

• Aumento de metabolitos secundarios conforme aumenta

porcentaje de cobertura.

• Respuesta del mecanismo de defensa química del alga

contra epibiontes (Amsler, 2008). • Terpenoides

• Esteroides

• Alcaloides

• Mecanismo de defensa Dos teorías • Rhoades (1979) recursos de valor adaptativo de sus tejidos.

• Respuesta metabólica en función de variables ambientales

(McClintock y Baker, 1997).

Alternativa:

Compensación fotosintética como respuesta a colonización

de M. tuberculata.

◦ Pigmentos auxiliares

Molina et al. (1991) talos de Gelidium rex con mayor

porcentaje de colonización presentaban mayor cantidad de

pigmentos fotosintéticos

◦ Ficobilinas, clorofila α y carotenos

◦ Compensación fotosintética como respuesta a disminución de la

densidad de flujo fotónico causado por el epibionte

Actividad anti-incrustante en algas rojas reportada

anteriormente, sin embargo no para Gelidium robustum

(Águila-Ramírez et al., 2012).

Extractos crudos no mostraron actividad

Fracción 12-001234-40 F1 activa (Diclorometano).

Fracción V. parahaemolyticus V. harveyi S. aureus P. aureginosa E. coli

12-001234-40F1 1.1 cm .9 cm 1.2 cm NA NA

12-001234-40F2 NA NA NA NA NA

12-001234-40F1 NA NA NA NA NA

12-001234F1 activa contra bacterias involucradas en el

proceso de micro-epifitismo.

◦ Staphylococcus aureus; bacteria terrestre (Gram-

positiva)

◦ Vibrio parahaemolyticus bacteria marina (Gram-negativa)

G. robustum es un alga capaz de sintetizar compuestos

activos contra organismos terrestres y marinos, siendo

tanto Gram-positivos como Gram-negativos.

Grupo hidroxilo 3399. 03 cm-1

Grupos carboxilo 1634.01 y 1407. 92 cm-1

En Huella dactilar entre 600 y 1400 cm-1 se distingue el

anillo de azúcar en la banda 1029. 32 cm-1

Alcanos, alcoholes, esteres, éteres o ácidos carboxílicos

% T

ransm

ita

ncia

Longitud de onda (cm-1)

OH

COOH

Anillo de

azúcar

Mismas bandas entre extractos; diferentes áreas de

picos.

COOH 1634.01 y 1407. 92 cm-1, podrían tratarse de

derivados de agaropectina, como ácido glucorónico o

ácido pirúvico (Vilar et al., 2011).

Nelson et al. (1994)

◦ Huella dactilar: galactanos sulfatados, pertenecientes al grupo

éster, agarocoloides

◦ 930 cm-1 se presenta anhidrogalactosa constituyendo la unidad

en el carragenano de las algas rojas.

Análisis de proporción de áreas de absorción

◦ Disminución en OH y COOH

◦ Disminución anillo de azúcar

Disminución indica interferencia de briozoario en proceso

fotosintético, presentando problema en producción de

azúcares.

Relación negativa de parte del briozoario M. tuberculata

hacia el alga roja G. robustum (Hernández-Guerrero,

1997).

Extractos muestran diferencias en la concentración del metabolito polar, que disminuye conforme aumenta el porcentaje de cobertura.

G. robustum presenta actividad antibacteriana tanto con bacterias marinas como terrestres, así como Gram + y –

Bandas de absorción muestran similitudes entre extractos, sin embargo muestran área de bandas diferentes en relación a los azúcares.

El briozoario M. tuberculata presenta un efecto negativo en el metabolismo de G. robustum al interferir en el proceso fotosintético, así como en sus productos derivados.

• Dr. Jesús Iván Murillo

• CICIMAR

• Investigación y Posgrado del Instituto

Politécnico Nacional por su apoyo financiero

• Dr. Mauricio Muñoz Ochoa y al grupo del

laboratorio de Química de Algas Marinas