‘Curso Avanzado de Bioquímica del Suelo’

Fotocromo, fotomodulación, fotorreceptores y regulación armónica del crecimiento vegetal. (Salvador González Carcedo).

Muchas personas creen que en la fotosíntesis reside únicamente el crecimiento vegetal, mas o menos apoyado por las hormonas y alguna cosilla mas.  Decimos que “existe un complejo sistema de captación de radiaciones (fotosistemas) y además, una fase oscura cuya responsabilidad es la de orientar al metabolismo de los vegetales a sintetizar compuestos orgánicos”.  Pero una cosa es disponer de compuestos fotosintetizados en la fase oscura de la fotosíntesis, y otra muy distinta es hacer crecer armónicamente a un vegetal y decidir cuando y cómo lo hace.

 

Como creo que la cosa es complicada para los profanos, vamos a adentrarnos en el mundo de los fotorreceptores lentamente.

 

Para empezar, decir que existen otros conjuntos moleculares diferentes a las clorofilas que usan radiaciones distintas. Son los fotomodulades o fototransmisores que conforman el Fotocromo. Y podemos definirle como un amplio conjunto de pigmentos sensores (que está aumentando rápidamente), que controlan muy diferentes procesos de desarrollo de la planta, e informan a las plantas de los cambios operados en su entorno ambiental, natural o forzado), optimizando su crecimiento.

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Fijación biológica de N2, relación CO2/O2 del medio y producción vegetal. (Salvador González Carcedo)

La fijación biológica de N2  la realizan algunas bacterias libres o asociadas en simbiosis a vegetales y ciertas arqueobacterias. Es un proceso que globalmente tiene una variación relativamente baja de energía libre (-8 kcal/mol) pero la particular rotura del triple enlace que une a los dos atamos de N exige a la dinitrogenasa reductasa recibir un potencial reductor de apoyo sorprendentemente alto (-1.200 mv) equivalente a una variación de energía libre de +50 kcal/mol. Este potencial es el mas alto de los conocidos entre los procesos de óxido reducción biológica. 

 

A pesar de los problemas que plantea, el sistema es tan eficaz que se ha constituido en la principal fuente natural de entrada de N en la biosfera. Y es bueno recordar que todos los seres vivos tienen compuestos en los que éste elemento está presente, siempre en forma reducida. Baste mencionar a las proteínas de todo tipo y función, los aminoglúcidos, los ácidos nucléicos, las poliaminas, las vitaminas, los responsables de la disponibilidad de la energía (ATP y GTP) y del potencial reductor (NAD(P) y FAD) y un largo etc., sin los cuales el desarrollo de la vida en la Tierra no se concibe como hoy lo entendemos.

 

 

Fijación Biológica del Nitrógeno. Fuente Miliarium.com

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Planctomycetes unas viejas y útiles bacterias quimiolitotrofas que respiran N2 gas, vía anammox. Respiración 3 (Salvador González Carcedo).

La descomposición de la MO libera una gran cantidad de nutrientes (orgánicos e inorgánicos) que impulsan el crecimiento de la biocenosis global y bacteriana en particular, del medio en el que ocurre (aguas marinas profundas y someras, sedimentos suelos y como caso especial las plantas de tratamiento de aguas residuales y el interior de los vertederos y plantas de compostaje). Los materiales de partida condicionan a los nutrientes. Además su evolución (en forma y ritmo) dependerá no solo de los actores biológicos, sino también de las condiciones de renovación del aceptor electrónico que define al medio como aerobio, el O2.

Planctomicetales. Fuente: REGX

 

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Proceso respiratorio y adaptación ambiental. Claves para su comprensión. Respiración 2. (Salvador González Carcedo)

Los avances sobre las distintas fases evolutivas del proceso respiratorio no dejan de admirarme.  Cuando desarrollaba mi docencia en Bioquímica Metabólica, llegaba a integrar el flujo electrónico en ámbitos con tensión de O2 variable, e incluía también las cadenas redox Cianuro resistentes.  Incluso conseguí aplicar este saber para depurar efluentes cianurados.  Mi intuición de entonces, indicaba que ciertas bacterias propias de vertedero, guardaban esa capacidad, y acerté.  Transmitir esta puesta al día es todo un placer.  En el post anterior indicaba que uno de apartados del proceso respiratorio es la captura y transferencia de electrones y su cesión a un receptor variable. Pues bien, las claves de la evolución de este proceso, residen en la adquisición genética y la capacidad de expresión de unos conjuntos de proteínas que conforman las cadenas redox respiratorias, las cuales actúan desde condiciones de anaerobiosis estricta y temperatura elevada hasta  aerobiosis estricta y baja temperatura.

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La respiración. Un proceso de gran interés edafológico. 1. Introducción (Salvador González Carcedo).

La respiración se configura con tres apartados fundamentales: a) formación de CO2, b) transferencia electrónica /asociable a la formación de ATP (sobre un soporte membranoso) y c) recepción de los electrones circulantes, por un aceptor electrónico. Desgraciadamente, es frecuente en Edafología limitar el concepto a la primera parte del proceso (cantidad de C orgánico consumido o producción de CO2 generada), obviando los otros apartados. Por ello, debemos de aclarar que la formación de CO2 es una apartado estrictamente metabólico, que realizan enzimas descarboxilantes próximas o constitutivas del Ciclo de Krebs, en los seres aeróbicos (plantas y animales). Ciertamente tiene una gran trascendencia en la formación de los carbonatos y de minerales específicos, por componentes microbiológicos (diagénesis), pero no es el único proceso en la alteración de los minerales preexistentes o en la formación directa o indirecta de otros nuevos.

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Las nuevas estructuras agregacionales artificiales tiene una gran interés en la eficacia de las plantas de tratamiento aguas residuales ¿Es aplicable su conocimiento a la recuperación estructural de los suelos? (Salvador González Carcedo)

Leía en un trabajo de Yang et al. (2003) que la formación de flóculos por acción microbiológica es un área de investigación, de gran interés actual, en el mundo tecnológico del tratamiento de plantas EDAR generadoras de lodos de depuración. Si esto es así, estos conocimientos emergentes tienen mucho que ver de las estructuras agregacionales del suelo (máxime si hablamos de suelos saturados o sumergidos), pues en su seno también participan seres vivos del mundo bacteriano, de la misma forma que en los procesos de compostaje, de gran desarrollo en el campo del tratamiento de los Residuos Orgánicos (urbanos, agrarios e industriales). Veamos algunas consideraciones.

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Mi aprendizaje sobre Cluster generados por síntesis biológica. Motivos para una reflexión sobre la utilidad del conocimiento. (Salvador González Carcedo).

Cuando iniciaba mi andadura como profesor tenía que explicar las cadenas de oxido-reducción respiratorias y fotosintéticas (entonces no se conocía el modelo de membrana de “mosáico fluido” planteado por Singer y Nicholson en 1972) y tenía que hacer equilibrios para poder explicar el “orden de transferencia de los electrones desde unos conjuntos moleculares a otros”, pues eso me parecía importante, como una manera didáctica de entender los procesos de transferencia electrónica.  Entonces me encontré con las familias metalo-protéicas con clúster de S-Fe. En pocos años la investigación me permitió ver que los potenciales de cada unidad variaban según la técnica de extracción aplicada y me hizo comprender que el potencial redox de cada núcleo de S-Fe se modificaba, no solo por las características < ?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />del conjunto metálico, sino por la proteína que la rodeaba.

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La Presión de Turgor y el Control de Volumen Celular. 1. Generalidades. (Salvador González Carcedo)

Estamos acostumbrados a pensar que podemos añadir al suelo de forma impune sales (fertilizantes) compuestos orgánicos (enmiendas orgánicas, compost) y una variada gama de otros aportes. En esta serie de post, pretendo hacer meditar a Vds. de que los seres vivos de nuestros suelos, sufren ante estos hechos, pero esta vez, por una vía poco conocida, el impacto sobre la presión de Turgor.

 

En células como las bacterias o las células de la raíz, la concentración intracelular de solutos, osmóticamente activos es muy alta, lo que genera una presión externa sobre la membrana citoplásmica. Para evitar que su membrana plasmática se rompa, las bacterias se rodearon de una pared celular cuyas características ya fueron descritas en otros post en esta Bitácora. La presión resultante sobre esta pared recibe el nombre de presión de turgor, cuyo control por parte de la célula es muy cuidadoso pues en ello le va su supervivencia. Este control exige a la célula poseer una serie de mecanismos de respuesta que permitan contrarrestar la presión osmótica externa (sujeta a modificaciones). En esta serie iremos desvelando algunos de sus secretos, que pueden hacerse extensivos a otros conjuntos celulares de seres vivos que viven en el suelo.

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Proteoides o “Cluster radiculares”. Una adaptación radicular diseñada para sobrevivir ante déficits de Fe y P y excesos de Al. (Salvador González Carcedo).

Un gran cantidad de los llamados elementos esenciales se introducen en la Biosfera gracias a la actividad de distintos componentes como bacterias, hongos, líquenes… y a acción de las raíces vegetales. El conocimiento de los mecanismos de atracción, captura y transferencia es hoy un área de estudio que ha cambiando radicalmente la forma de pensar sobre las estrategias de nutrición vegetal e impactos ambientales de fisiólogos, expertos en biología molecular, ecólogos, y como no, de ingenieros agrónomos.  En su momento hablamos sobre los mecanismos de captura y transporte de agua (Ver el post sobre acuaporinas) y que ha revolucionado en concepto de la captura del agua de una manera drástica. Hoy me voy a introducir en el campo de los “cluster de raíces” o proteoides, adaptaciones morfológicas especiales de las raíces, que potencian la captura de nutrientes.

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Una ocasión perdida (comentario sobre la Mesa Redonda “Desertificación y Cambio Climático: El papel de los Medios de Comunicación) (Salvador González Carcedo).

Tras un largo silencio, obligado por circunstancias ajenas a esta bitácora, retomo mis tareas ahora que el jefe anda un poco “atacado”.  Que mis primeras palabras sean para agradecer mi presencia, y felicitar públicamente a los organizadores del Congreso de Fuerteventura, D. Antonio Rodríguez y Dña. Carmen Arbelo, por la exquisita fluidez organizativa de la Reunión.

 

Sin embargo, los organizadores no lograron alcanzar el objetivo deseado de la Mesa Redonda en la que se habían molestado en invitar a una periodista: Montserrat Domínguez. El objetivo de la misma (que me corrijan Antonio y Caloche si no me equivoco) era adquirir aliados en el mundo de la comunicación audiovisual. Nuestra querida Ciencia del Suelo y los conocimientos que conlleva no están presentes en la Sociedad Civil, y menos en un tema genérico de tanta trascendencia como es el “Cambio Climático”. Baste con leer las estrategias que se desarrollan en Castilla y León en la lucha contra el pequeño topillo. Y tengo que reconocer que si yo fuera Montserrat Domínguez (partícipe invitada y periodista inquieta) diría que el esfuerzo fue fallido.  Por ello la invito a exponer en esta Bitácora sus sentimientos y criticar este post (para bien o para mal) si es inapropiado.

La Periodista Montserrat Domínguez:

Fuente “El Pais”

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