La planta y sus nutrientes 5.: Energías alternativas al “ATP disponible” en microorganismos y plantas (Salvador González Carcedo).

Me encuentro triste, ayer mi hija me contaba que Angel Giménez Solves había fallecido. Fue la primera persona que me introdujo en esto de la investigación hace 38 años.  Profesor nato tuvo influencia en un gran número de mis amigos y compañeros, mientras estuve en la Facultad de Farmacia (UCM). Descansa en paz.  En tu recuerdo, hablaré de cosas sobre las que me hiciste pensar.  Gracias.

 

Generalmente, cuando uno pregunta por “una forma de energía celular disponible” diferente al ATP (adenosín trifosfato), la gente no sabe que contestar.  Por ello, voy a dejar a un lado al ATP (“muy popular”). Simplemente quisiera recordar que es una forma de almacenamiento de energía, generado gracias a la circulación de electrones por “las cadenas redox”, (fotosintéticas y respiratorias), y a una serie de mecanismos de transferencia de energía hacia el conjunto ATPásico. La la energía de excitación de los electrones se transforma primero en una forma de energía conformacional (en la subunidad gamma del ATPosoma y posteriormente en un enlace químico (anhídrido de fosfato) en la subunidad alfa del mismo.

 

Pero hoy, aquí pretendo hablar de otras moléculas, menos populares, pero con una trascendencia fundamental en los procesos biológicos de microorganismos y vegetales.

 

A una molécula muy antigua, encontrada en forma de “gránulos” en Spirillum volutans se la bautizó con el nombre de gránulos de volutina.

 

La volutina se encuentra constituida, en su mayor parte, por polifosfatos lineales tipo sal de Graham, formando una molécula polimérica compleja, cuya organización espacial es similar a la de la cromatina (helicoidal).

 

Estos polímeros lineales del ortofosfato, de longitud variable (por término medio, unas 500 unidades), representan un modo osmóticamente inerte de almacenar fosfato. En la parte central de estos gránulos existe un núcleo formado por lípidos y proteínas que recuerda a la “partícula núcleo” de los nucleosomas). En algunos casos pueden constituir una fuente de energía, en sustitución del ATP (¿se trata en este caso de una especie de “fósil bioquímico?”).  Su presencia se detecta en protozoos, algas verde-azuladas como la espirulina y en gran cantidad de bacterias. Sus funciones son la de reserva de fosfato y de energía.

 

Esta reserva especial de Fosfato se genera cuando algún otro nutriente distinto del fosfato se hace escaso (sobre todo cuando va desapareciendo el sulfato). En estas condiciones la síntesis de los ácidos nucleicos se detiene, y la volutina se acumula a la espera de su utilización para esta síntesis de nucleicos, hasta que aparezca el nutriente originalmente limitante. Entonces esta volutina permite dividirse a las células en ausencia de P disponible. Les informo que cuando falta Zn2+ en la solución del suelo el transportador de P de las raíces “se vuelve loco”  y capta todo el fosfato que pilla.

 

También recibe el nombre de “gránulos metacromáticos” dada su capacidad de cambiar el color (efecto metacromático) cuando se tiñen con los colorantes básicos azul de toluidina o azul de metileno envejecido, apareciendo de color rojo.

 

Su síntesis se produce por adición secuencial de restos de P a PP, actuando el ATP como donador:                    

                                       P-P + ATP ——> P-P-P + ADP;

                                   (-P-)n + ATP —–> (-P-)n+1 + ADP.

 

Los gránulos de polifosfato tienen un interesante aspecto aplicado, en la eliminación de fosfatos en las aguas residuales. En los lodos activados de las plantas de procesamiento de aguas y residuos es muy abundante la bacteria Acinetobacter, que puede llegar a acumular el 24% de su biomasa bajo la forma de polifosfatos. Durante los periodos de aerobiosis, esta bacteria se asegura la energía a partir de sustratos extracelulares, y mientras tanto acumula gránulos de polifosfatos; en anaerobiosis, los niveles de ATP los mantienen a expensas de usar esos gránulos de polifosfato, por lo que el lodo libera fosfatos. Esto se aprovecha para eliminar concentraciones problemáticas de fosfatos en aguas residuales, derivadas del uso de fertilizantes y detergentes (proceso “Renpho”).

 

Este proceso también lo desarrollan algas unicelulares como las diatomáceas (Bacillariophyta) y puede ser una de las razones de la expansión de las verdes azuladas en los suelos, junto con su capacidad de fijación de CO2 a partir del bicarbonato,  la capacidad de generar mucilaginosas, y excretar toxinas que eliminan competidores y evitan su ingestión por pequeños animales que podrían convertirse en sus predadores.

 

Entre los granos de volutina y el actual ATP, existen formas evolutivas intermedias también casi desconocidas. Son los dinucleósido polifosfatos, que participan en la síntesis de nucleótidos y que se incrementan de manera extraordinaria en la situaciones de stress en vegetales y en mamíferos.  De esto sabe mucho otra compañera del “grupo de Giménez Solves” y recientemente nombrada presidenta de la Real Academia Nacional de Farmacia, Dña. Maria Teresa Miras Portugal.

 

Pero para terminar quisiera hablarles de un monómero poco reconocido por la ciudadanía, mi amigo el GTP.  

 

Para empezar diré que el GTP es el componente energético básico para conformar el citoesqueleto de todas las células. Gracias a él las células tienen una forma determinada.  Dos grandes grupos de estructuras cobran extraordinaria importancia: Los microfilamentos (cuyo ejemplo visual mas conocido es el aster que ordena espacialmente a las cromátidas) y los microtúbulos que, entre sus muchas funciones, puede destacarse, la de mantener la heterogeneidad del contenido soluble dentro del citosol.

 

Pero hablando de estructuras vegetales diré que el GTP es responsable del funcionamiento controlado del sistema conocido por plasmodesmata (sistema de transferencia controlada de nutrientes en el seno de los tejidos vegetales: citosol-citosol y núcleo-núcleo ).

 

Claro que no podía dejarme un apartado especialmente importante, la síntesis protéica, donde es el GTP quien proporciona la energía básica para que los procesos de lectura y síntesis de la cadena naciente puedan realizarse correctamente.

 

Finalmente, decir que los niveles de GTP condicionan la síntesis, en determinados momentos del vegetal la síntesis de calosa. Su depósito en el pedúnculo de la hoja permite el cierre del sistema de nutrición desde el tallo, se pierde elasticidad, se incrementa su coeficiente de fractura, y la hoja cae al suelo  mira por donde he llegados a la NECROMASA vegetal del suelo y como a veces digo muy pensativo… “Ahora los problemas son del Edafólogo”.

 

Y cual es el mecanismo de generación más importante de GTP, pues el ciclo de Krebs.

 

Saludos cordiales,

 

Salvador González Carcedo

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Comentarios

Estimado Dr. González

Soy fitopatólogo y trabajo con el cultivo de banana en Costa Rica. Estoy estudiando inductores de resistencia contra enfermedades, tipo SAR, especifícamente el acibenzolar-S-metílico, un análogo del ácido salicílico. Hemos observado muy buenos resultados en la inducción de defensa pero también hemos visto que otros procesos de crecimiento y producción se ven afectados negativamente, sobre todo en condiciones de estrés ambiental o nutricional. Lo anterior lo he asociado con limitaciones y competencia por las funtes de energía de los diferentes sumideros de la planta y he considerado la posibilidad de aplicar, vía foliar, algunos nutrientes y fuentes adicionales de energía de rápida asimilación.

Me gustaría conocer su opinión sobre esto y su recomendación de los nutrientes más importantes y posibles fuentes de energía exógena que se puedan considerar.

Saludos cordiales

Mauricio Guzmán

Coordinador de Fitopatología

Corporación Bananera Nacional, Costa Rica

Estimado Mauricio,

El crecimiento y la capacidad productiva de la planta está en función de un actividad celular fundamental: la diferenciación y la división celular. Sin estas actividades, ningún tejido vegetal será capáz de crecer. Cuando una condición de estrés abiótico (climas adversos, deficiencias nutricionales) se presenta, este estrés afecta el balance hormonal de la planta. el estrés causa que los tejidos vegetales produzcan etileno. La planta se llena de etileno.

Bajo condiciones de etsrés, la planta deja de sintetizar auxinas y cesa la división celular. Cesa el crecimiento de los tejidos vegetales (hojas, tallos, raíces). Así mismo, cesa el direccionamiento de los fotosintátos hacia los órganos de almacenamiento (sumideros: hojas, frutos, raíces). La forma natural de mantener un continuo proceso de producción de fotosintatos es mantener a la célula libre de estrés. Así mismo es necesario incrementar el número de celulas tanto en las hojas como en las raíces a fin de mantener la continua división y diferenciación celular para que haya más células productoras de fotosintatos (source) y más células receptoras de esos fotosintatos (sink). Esto puede lograrse al mantener el adecuado balance hormonal: Auxinas (producidas en los nuevos tejidos) /Citoquinas (producidas en las nuevas raíces).

La planta puede producir suficientes fotosintatos pero si no hay células a donde trasferir esos fotoisntatos, debido al cese de la división celular, la planta no crecerá.

Bueno, me tengo que ir y cerrar el kiosko. mi correo electrónico está anotado.

Saludos,

Guillermo Sanabria

infinito@stoller.com.pe

hola me gustaria que me expliques algo sobre como producir energia alternativa con vegetales

ME GUSTARIA QUE ME EXPLICARA SOBRE ENERGIA ALTERNATIVA CON VEGETALES

Muchas gracias Dr. Sanabria por su atenta respuesta, sus comentarios son muy interesantes.

En vista de que el estrés ambiental en condiciones de campo no se puede evitar y que este recurre en periodos del ano bastante definidos, es posible preparar mejor las plantas para enfrentar el mismo. Considerando su sugerencia de mantener un adecuado banalance hormonal se podría considerar las aplicación exógena (vía foliar) de hormonas (citoquininas y auxinas). Sin embargo, siempre existe el riesgo de exeder los niveles requeridos por la planta y causar otros trastornos. Qué trastornos pueden ocurrir en la planta si se exeden los niveles adecuados de auxinas y citoquininas?.

Será conveniente aplicar ambas hormonas conjuntamente o es más apropiado por separado?

Conoce usted en dónde se pueden realizar análisis del contenido de hormonas en un tejido específico?, esto como para cuantificar más apropiadamente un desbalance de este tipo.

Muchas gracias por su atención

Mauricio Guzmán

Coordinador de Fitopatología

Corporación Bananera Nacional, Costa Rica.

Estimado Mauricio:

Ha buscado la similitud entre el acibenzolar-S-metílico y ciertas sustancias liquénicas?.

Es muy posible que la contestación del Dr Sanabria tenga validez. Pero debe de incluir las razones de fondo para explicar esta acción.

Sin habarme dedicado mucho tiempo ese compuesto me recuerda que además puede ser un inhibidor de la ruta del PAPS (fosfo-adenosil fosfo sulfato) de suma importancia en la formación de determinadas hormonas como las poliaminas y el etileno.

En todo caso seguiré buscando.

Saludos salvador

Saludos, Salvador

Estimada Eloisa:

Ya hay varios post sobre lo que preguntas escritos por mi

y seguiré escribiendo más. Buscalos.

Saludos, Salvador

quisiera que me mensionaras de las proteinas

quiero poner un filtro de sales de polifosfato en el riego a goteo de mis plantas,¿corren algun riesgo?

Estimado Angel:

Si puedes correr riesgo. Evalúa los componentes químicos del agua, la solubilidad de ese polifosfato y la acidez del suelo.

Quízas puedan obstruirse los goteros por fosfatos de Ca, Fe, Al o Mn, entre otros

Saludos, Salvador

KE HAY KE KUIDAR MUCHO LAS PLANTAS POR KE ELLAS SON NUESTRA VIDA SON LAS KE NOS DAN EL ALIMENTO….EN TODO MOMENTO…………….

LES DIGO KE LAS CUIDEN POR KE ELLAS SON COMO NOSOTROS UNOS SERES VIVOS MUY ESPECIALES…POR KE SI NOSOTROS LAS MATAMOS ES HACER DE CUENTA KE ESTA MURIENDO UN SER HUMANO COMO NOSOTROS………

DLB…..

AMEN LOS KIERO Y SIGAN MI CONSEJO…..

LOS AMOOOOOOOOOOOOOO………..!!!!

esta es la tarea de biologia

guardala

y si puedes me la

imprimes

plis

esk si no no me va

a

adejar pasar

el de biologia

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