AMINOÁCIDOS Descripción de los Aminoácidos y su función en la planta

Transcripción

1 AMINOÁCIDOS Descripción de los Aminoácidos y su función en la planta

2 Informe Técnico 1.Introducción Aminoácidos proteicos... 5 Aminoácidos en las plantas Función de los aminoácidos... 6 Alifáticos... 6 Aromáticos Ácidos Básicos Hidroxílicos Sulfurados Amídicos Conclusiones Soluciones ARTAL Aminotal Super Vegeamino... 23

3 1. Introducción. Los aminoácidos son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Estos elementos están agrupados en tres grupos: un ácido carboxílico (-COOH), un grupo amino (-NH2) y una cadena lateral (-R). Podemos encontrar dos tipos de aminoácidos dentro de un ser vivo: a) Aminoácidos proteicos: Estos aminoácidos realizan su función agregándose entre ellos mismos, formando las moléculas conocidas como proteínas. Las proteínas juegan un papel esencial en toda ruta metabólica y en toda estructura del organismo. Ellas son los ladrillos con los que el organismo se construye (proteínas estructurales), así como el motor que permite que el metabolismo funcione correctamente (proteínas enzimáticas).

4 b) Aminoácidos no proteicos: Estos aminoácidos no forman parte de ninguna proteína. Realizan su función por ellos mismos, no complejándose con otros aminoácidos. Todos los aminoácidos proteicos pueden ser aminoácidos no proteicos si la función que realizan en un caso determinado la hacen por ellos mismos, pero también hay aminoácidos no proteicos que nunca son proteicos. Ejemplos de este tipo de aminoácidos son la hidroxiprolina, ornitina, mimosina, cavanina Además podemos encontrar dos tipos de aminoácidos dependiendo de la orientación del grupo amino (-NH2) en la molécula. La pareja de moléculas idénticas con tan solo esta diferencia entre ellas dos son conocidas como enantiómeros. Cuando encontramos el grupo amino a la derecha llamamos a la molécula D-enantiómero y cuando está a la izquierda, L-enantiómero. L-enantiómero D-enantiómero

5 Aminoácidos proteicos Podemos encontrar hasta 20 tipos de aminoácidos proteicos diferentes dentro de un ser vivo, pero todos en la forma de L-enantiómero. La diferencia entre los 20 aminoácidos proteicos se basa en la composición de la cadena lateral. Dependiendo de esta, encontramos: Alanina (ala), arginina (arg), aspargina (asn), ácido aspártico (asp), cisteína (cys), glutamina (gln), ácido glutámico (glu), glicina (gly), histidina (his), isoleucina (ile), leucina (leu), lisina (lys), metionina (met), fenilalanina (phe), prolina (pro), serina (ser), treonina (thr), triptófano (trp), tirosina (tyr), valina (val). Estos aminoácidos están agrupados dependiendo de las propiedades de la cadena lateral. Alifáticos (cadena lateral no cíclica) Alanina, glicina, isoleucina, leucina, prolina, valina. Aromáticos (cadena lateral cíclica) Fenilalanina, triptófano y tirosina. Ácidos Ácido aspártico y ácido glutámico. Básicos Arginina, histidina, lisina. Hidroxílicos (con un grupo OH en la cadena lateral) - Serina, treonina. Sulfurados (grupo -SH en la cadena lateral) - Cisteína, metionina. Amídicos (contienen un grupo amida NH2 en la cadena lateral) Aspargina, glutamina.

6 Aminoácidos en las plantas Las plantas son capaces de sintetizar sus propios aminoácidos a través de cinco rutas metabólicas, nombradas por el precursor de la ruta. Podemos encontrar: a) Familia del piruvato: Alanina, valina y leucina. b) Familia del oxalacetato: Ácido aspártico/aspargina, lisina, treonina metionina e isoleucina. c) Familia del alfa-ceto glutarato: Ácido glutámico/glutamina, prolina, hidroxiprolina y arginina. d) Familia del ácido shiquímico: Tirosina, fenilalanina, triptófano e histidina. e) Familia del ciclo de Calvin: Glicina, serina y cisteína. Los animales no pueden sintetizar la fenilalanina, histidina, triptófano, valina, leucina, isoleucina, metionina y treonina. Son llamados aminoácidos esenciales, y los animales necesitan ingerirlos a través de plantas para disponer de ellos en el cuerpo. 2. Función de los aminoácidos Alanina Alifáticos Acumulada cuando se produce anoxia (falta de oxígeno disponible) ayuda a la planta a producir ATP. Esta condición de anoxia se produce mayoritariamente cuando el suelo se anega y no hay oxígeno disponible para crear el ATP, que es la fuente principal de energía usada por la planta para llevar a cabo sus reacciones metabólicas. Una buena disposición de este aminoácido ayuda a la planta a sobrellevar mejor este tipo de estrés por falta de oxígeno.

7 Incrementa la toma de nitrógeno así que menos nitrógeno ha de ser aplicado durante la fertilización, puesto que es asimilado mejor por la planta. Glicina Este aminoácido juega varios papeles importantes como parte de proteínas. Hay una familia que engloba todas las proteínas que tienen una alta presencia de este aminoácido en su composición, conocidas como Proteínas Ricas en Glicina (PRG) que participan en varios procesos: a) Están implicadas en la formación de la pared celular, ayudando a una mejor deposición del tejido estructural de la planta. b) Las PRG tienen un papel en la defensa contra algunas enfermedades como la del tobamovirus del nabo. Esto se debe a que la glicina ayuda a la deposición de la calosa, proteína que impide el desplazamiento de los virus a través del tejido conductivo de la planta. c) Esta familia juega un papel crucial en la reproducción. Es un elemento importante en la hidratación del polen, lo cual permite que éste entre dentro de los ovarios. d) Están muy presentes en las células estomáticas ayudando a la regulación de la apertura y el cierre del estoma, previniendo pérdidas de agua cuando se produce estrés lumínico en altas insolaciones. e) Ayudan a la planta a adaptarse a los shocks térmicos. Este aminoácido presenta acción quelante de elementos como el hierro, cobre, zinc ayudando a su incorporación dentro de la célula o de la planta.

8 Isoleucina Junto con la valina y la leucina forman el grupo de los aminoácidos de cadena ramificada, que juegan un papel importante en la síntesis de proteínas estructurales. Además este aminoácido participa en el desarrollo radicular. La falta de este aminoácido reduce la longitud de las raíces drásticamente.

9 Leucina La leucina se encuentra en grandes cantidades en un tipo de proteínas conocidas como receptor quinasas de alta repetición de leucina, una familia proteica que encontramos en la pared celular y que inicia muchos procesos metabólicos importantes para la célula como la proliferación celular, el mantenimiento de las células madre, percepción hormonal, procesos de defensa específica y no específica, respuesta ante las heridas, simbiosis con micorrizas Las funciones de este aminoácido son numerosas, así que una buena disposición de éste ayudará a la planta a crecer saludable y rápidamente. Prolina La prolina actúa como soluto compatible. Un soluto compatible es un soluto pequeño disuelto en la matriz celular que impide el desbalance osmótico. La osmosis funciona de la siguiente manera:

10 Cuando se tiene un líquido con una membrana semipermeable (esto es, una membrana que permite el paso de los líquidos pero no de los solutos disueltos en ellos) el líquido esta compartimentado en dos zonas. La presión osmótica hace que el agua atraviese la membrana en dirección donde la concentración de solutos es más elevada para diluir el exceso de solutos y mantener un equilibrio osmótico. Un soluto compatible, la prolina en este caso, ayuda a la célula a mantener el agua dentro de ella cuando se produce estrés hídrico. Cuando no hay agua disponible en el suelo esto aumenta la concentración de solutos en él, y el agua tiende a abandonar las células para compensar este desequilibrio mediante la presión osmótica. La prolina actúa como soluto dentro de la célula equilibrando la concentración de solutos intracelular y la extracelular, impidiendo que el agua abandone las células. Los solutos compatibles también ayudan al mantenimiento celular cuando las temperaturas bajan. La temperatura de congelación de un líquido baja si la concentración de solutos en él es alta. Como la matriz celular es básicamente agua, ésta al congelarse produce cristales de hielo que pueden cortar los componentes y estructuras celulares como un cuchillo. La presencia de prolina disuelta baja la temperatura de congelación ayudando a que estos cristales de hielo necesiten una temperatura menor para formarse, impidiendo el daño producido por ellos. La prolina además disminuye el efecto oxidante de los radicales libres de oxígeno. El aminoácido estabiliza las proteínas antioxidantes de la matriz celular, aumentando su longevidad y mejorando su actividad.

11 La prolina juega un papel importante en la respuesta de la planta a todos los tipos de estrés, pero además ayuda al cuaje de algunos frutos como las manzanas. Valina No se ha encontrado ninguna función llevada a cabo por este aminoácido por sí solo, más allá de formar parte de proteínas. Aromáticos Fenilalanina La fenilalanina es el principal precursor de los compuestos fenilpropanoides que participan en varios procesos importantes en la planta. Estos compuestos son sintetizados por la enzima fenilalanina amonio liasa y realizan varias funciones:

12 a) Ayudan a la planta a sobrellevar el estrés biótico. Estos componentes se acumulan en las heridas o en las zonas infectadas, en las zonas dañadas por los herbívoros Algunos de estos elementos además son tóxicos para los herbívoros cuando los ingieren. La lignina también es sintetizada a partir de estos compuestos, y es el componente que da rigidez a la madera, haciendo que la planta sea más dura y por tanto reduciendo el daño causado por los herbívoros. b) Ayudan a la planta a sobrellevar el estrés abiótico. Los flavonoides e isoflavonoides, ambos compuestos derivados de los fenilpropanoides, reducen el efecto perjudicial del exceso de luz ultravioleta a la planta. Además absorben luz cuando hay excesiva luz en el ambiente ya que esto satura la fotosíntesis, que se vuelve menos eficaz. Todos estos componentes no pueden ser sintetizados cuando falta fenilalanina, así que una buena disponibilidad del mismo ayuda a la planta a sobrellevar mejor los diferentes tipos de estrés.

13 Triptófano Este aminoácido es el precursor del ácido indol-3-acético, la auxina natural más importante para el crecimiento de la planta. Éste es producido por un sencillo proceso de 2 pasos enzimáticos. Las auxinas son un grupo de hormonas involucradas en el crecimiento de la planta, especialmente en la formación de las raíces y en la elongación celular. Además retardan la senescencia foliar. Por esto el triptófano es requerido por la planta para crecer normalmente, especialmente cuando se produce el crecimiento vegetativo. Tirosina La tirosina es la precursora de las catecolaminas. Estos compuestos son conocidos por la mayoría, ya que la adrenalina, la noradrenalina y la dopamina son parte de esta familia de compuestos. En las plantas su función es la estimulación del crecimiento vegetativo de las plantas y la estimulación de la producción de etileno, acelerando el crecimiento y adelantando la maduración de los frutos.

14 Ácidos Ácido aspártico La función de este aminoácido es tanto proteica como servir de substrato para la síntesis de lisina, treonina, metionina e isoleucina. Además participa como intermediario del ciclo de Krebs, donde se producen muchos de los metabolitos energéticos de la planta. Ácido glutámico En su forma ionizada, el glutamato, es la primera forma orgánica en la que el nitrógeno inorgánico (en forma de amoniaco) es fijado. Además este aminoácido sirve de donante de nitrógeno para la biosíntesis de todos los aminoácidos restantes. Pero este aminoácido también juega un papel por sí mismo. Es clave en la polinización: incrementa la tasa de germinación del polen y la longitud del tubo polínico, clave en la fecundación. Además actúa como substrato en la formación de prolina, hidroxiprolina y arginina.

15 Básicos Arginina La arginina es la reserve principal de nitrógeno en la planta, y además el compuesto que se encarga del reciclado de este elemento. Se encarga de la distribución del nitrógeno a lo largo de la planta. Pero estas no son sus únicas funciones. Además sirve como substrato para la síntesis del óxido nítrico, que realiza varias funciones en la planta: a) Actúa como parte de los sistemas de resistencia de infecciones. b) Ayuda a que se establezca el proceso de micorrización en la planta. Este es un proceso simbiótico (una relación beneficiosa para ambos organismos) entre la planta y un hongo beneficioso para la planta. Esta simbiosis se establece en las raíces de las plantas. c) Sirve como iniciador del desarrollo radicular y de la producción de raíces laterales. Este proceso se realiza junto con las auxinas. d) Regula la apertura/cierre de los estomas, agujeros en la epidermis de las hojas que se abren y se cierran dependiendo de la temperatura externa. Si la temperatura es elevada los estomas se cierra, impidiendo la pérdida de agua por evaporación a través de estos agujeros, pero si la temperatura no es elevada los estomas permanecen abiertos para permitir el intercambio gaseoso entre la planta y la atmósfera exterior. Este aminoácido también sirve de substrato para la síntesis de poliamidas. Como representantes en plantas de estos compuestos tenemos a la putrescina, la espermidina y la espermina. Son compuestos similares a las hormonas que modulan varios procesos:

16 a) División celular. b) Rotura de la dormición de los tubos germinales de las semillas para que la germinación se produzca. c) Estimulación, soporte y desarrollo de las yemas florales. d) Embriogénesis, cuajado y maduración de las frutas. e) Morfogénesis de las plantas. f) Respuesta a estreses bióticos y abióticos, como las temperaturas extremas, la salinidad, la polución En conclusión, la arginina juega un papel polifacético en muchos de los procesos de la planta. Es un aminoácido clave para el correcto desarrollo de la planta y para que ésta pueda superar periodos de estrés. Histidina Actúa como quelante de zinc y de níquel a ph celular, ambos minerales necesarios para un correcto funcionamiento enzimático. Juega un papel esencial para la supervivencia embrionaria, sin la cual la tasa de aborto embrionario aumenta drásticamente.

17 Lisina No se ha encontrado ninguna función llevada a cabo por este aminoácido por sí solo, más allá de formar parte de proteínas. Serina Hidroxílicos La serina tiene un papel importante en la función de la planta. Su derivado, la fosfatidilserina, es parte de la estructura de la membrana celular y su ausencia conlleva deformidades en la membrana, lo que provoca: a) Disminución de la tolerancia de las plantas al estrés. b) Incremento de la tasa de aborto embrionario en algunas especies. c) Mortalidad total del gametófito masculino en algunas especies. d) Equilibrio mineral desbalanceado. e) Decrecimiento en la producción de folato, que es clave para la formación de embriones y de las raíces embrionarias. f) Ineficiencia en el control de la respiración, lo que conlleva problemas energéticos en la planta. Una buena reserva de este aminoácido ayuda a la planta a no sufrir estos problemas.

18 Treonina Se ha vinculado el papel de este aminoácido con los mecanismos de defensa y la señalización de las diferentes rutas metabólicas pero muy poco se sabe de la función específica de este aminoácido, aunque está presente en muchas proteínas. Sulfurados Cisteína Este aminoácido es el precursor y activador de muchos componentes metabólicos, como vitaminas, antioxidantes y varios elementos de defensa, así que una buena disponibilidad de este ayuda a la planta a incrementar su resistencia al estrés, enfermedades e infecciones. Un producto derivado especial que es sintetizado a partir de este aminoácido (junto con la glicina y el ácido glutámico) es el glutatión. Este componente es un poderoso antioxidante que ayuda al organismo a resistir los radicales libres formados en el metabolismo, retardando la senescencia y el daño a la planta.

19 Metionina Transporta grupos sulfurados a través de la planta en forma de S- adenosilmetionina, el principal donante metabólico de grupos SH de la planta. Estas reacciones de transferencia están presentes, por ejemplo, durante la producción de algunas vitaminas como la B12 o en la producción de fosfatidilcolina, un componente esencial de la membrana celular. Este aminoácido es también el precursor en la síntesis del etileno, una hormona clave en la maduración del fruto. Así el rol de este aminoácido es clave tanto para la maduración del fruto, a través de la síntesis del etileno, pero es importante además para el metabolismo general de la planta ya que la transmetilación es una reacción muy común e importante. Amídicos Aspargina La aspargina juega un papel central en el transporte de nitrógeno y almacenamiento en plantas y está implicada en el metabolismo del nitrógeno en diferentes fases:

20 a) Movilización del nitrógeno en semillas germinando. La aspargina es el principal distribuidor de nitrógeno en la planta. Las semillas necesitan este nitrógeno antes de ser capaces de sintetizar autónomamente sus propios productos nitrogenados así que el suministro de nitrógeno a estas semillas se realiza en forma de aspargina desde otros órganos de la planta. b) Reciclado y flujo del nitrógeno en las células vegetativas en respuesta a estreses bióticos y abióticos. La aspargina es la respuesta a estreses como la oscuridad, salinidad o daños donde la planta empieza a acabarse las reservas de alimentos. El reciclado del nitrógeno es importante para que la planta pueda subsistir a este tipo de estreses sin pasar hambre, al menos en los primeros estadíos de estos estreses. c) Movilización del nitrógeno desde los órganos fuente a los sumideros. El nitrógeno es absorbido principalmente por las raíces y ha de ser transportado al resto de la planta. En este caso el órgano fuente de nitrógeno son las raíces y los sumideros son los órganos a los cuales este nitrógeno, en forma de aspargina, va destinado. Pero este transporte también se realiza en otras situaciones por ejemplo durante la senescencia de algunos órganos de la planta. Un caso extremo de este ejemplo es la senescencia que se produce en los árboles de hoja caduca. Cuando las hojas se marchitan y caen se perderían muchos nutrientes con ellas si no se recuperaran. EL nitrógeno en este caso se recupera gracias a la exportación en forma de aspargina a otros órganos, con lo que no se pierde.

21 Glutamina Este aminoácido comparte la función del reciclado del nitrógeno con la aspargina. Recicla el nitrógeno producido en la respiración y además, recicla una pequeña parte de los productos nitrogenados exportados desde los órganos senescentes. 3. Conclusiones Los efectos generales de los aminoácidos en la planta pueden ser resumidas en estas 6: a) Formar parte de las proteínas estructurales y las enzimas que permitirán que la planta crezca y desarrolle sus procesos metabólicos. b) Actuar directamente como aminoácidos, o como parte de proteínas, en los mecanismos anti estrés que protegerán la planta de infecciones y otros tipos de estrés. c) Ayudar a la planta a absorber, transportar y reciclar nutrientes. d) Ser los sustratos a partir de los cuales muchos componentes, como las hormonas y otros aminoácidos, son sintetizados. e) Regular la presión osmótica de células y tejidos. f) Quelar algunos micronutrientes como el zinc, el cobre o el hierro.

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23 Vegeamino VEGEAMINO es un bioactivador con una alta concentración de aminoácidos de origen vegetal obtenidos por hidrólisis. La aplicación de este producto en el cultivo: Activará el metabolismo del cultivo. Proveerá el Nitrógeno suficiente para su desarrollo. Mejorará la asimilación de microelementos (gracias a la acción complejante de los aminoácidos). Potenciará la acción de los plaguicidas. VEGEAMINO es de recomendada aplicación durante los estadíos de crecimiento activo del cultivo y durante los periodos de heladas porque aumenta el vigor del cultivo y mejora el desarrollo del cultivo bajo estrés. El aminograma del producto es el siguiente ASP-VAL-GLU(14%)-PHE-SER-ILE-GLY(5%)-LEU-THR-LYS-ARG-HIS- ALA-PRO-TYR-HYP-MET VEGEAMINO presenta una fórmula completamente asimilable, por lo que puede ser aplicada por vía foliar o radicular. VEGEAMINO está recomendado para todo tipo de cultivos: frutales (de pepita y hueso), cítricos, hortofrutícolas, cereales y ornamentales. ELEMENTO CONTENIDO GARANTIZADO Aminoácidos libres 20,00% p/p = 24,80% p/v Nitrógeno Total 3,90% p/p = 4,83% p/v Líquido Soluble ---