Curso avanzado sobre Bioquímica del Suelo. V.a. (Salvador González Carcedo). Desde las Glicoproteinas hasta las glomalinas.

Según la IUPAC-IUB (organismo internacional de clasificación de compuesto orgánicos y participación bioquímica) los glucoconjugados son carbohidratos unidos covalentemente a otros tipos de moleculas orgánicas. Conforman una gran familia de compuestos, entre los que destacan las glicoproteínas, glicopéptidos, peptidoglucanos, glucolípidos y lipo-polisa-cáridos. 

Las glicoproteínas están presentes en las células de todos los seres vivos. Solo las eubacterias presentan una quimiodiversidad de mas de 100 tipos distintos.  Participan en la conformación de todo tipo de estructuras, desde formas solubles endocelulares o asociadas a membranas biológicas, hasta fluidos y matrices extracelulares que configuran las estructuras coloniales.

Usan enlaces glucosídicos para establecer la unión entre el sector glucosídico y el sector proteico.  Esta unión se establece en el retículo endoplásmico liso y forma parte de un proceso de modificaciones que permiten a las proteínas adquirir una actividad funcional determinada.

El tamaño relativo de las partes glucídica y proteica varía, lo que facilita diferenciarlos nominalmente (glicoproteinas / proteoglicanos).   La fracción de carbohidratos suelen ser cadenas lineales de azúcares en las que se alternan la hexosaminas, ácidos urónicos y  galactosa (a veces sulfatada). A veces solo contiene glucosamina generando los glucosamin-glucanos como la quitina de los hongos, insectos, ácaros etc.. (que conforman una parte significativa de la biodiversidad del suelo. Si además interviene un catión como el Calcio, se generan exoesqueletos de gran dureza como los de los crustáceos propios de aguas marinas, donde deben de resistir presiones externas importantes.

Los glicopéptidos  consisten en sacáridos unidos a un solo D ó L aminoácido (glicosil-aminoácidos) unidos mediante un enlace covalente -O, -N o –S (del aminoácido).  Son propios de las hifas tanto de hongos como de determinadas bacterias (actinomicetos), cuya actividad, velocidad de renovación e importancia en los suelos está fuera de todo duda.

Los peptidoglucanos (mayoritariamente mureinas) son glicoconjugados exclusivos de paredes de células bacterianas (el número de bacterias por gramo de suelo puede alcanzar un orden de 10 ^13-15 y su vida media, en los suelos, es más bien corta…  

No es malo recordar que determinados tejidos animales están conformados por grandes asociaciones de glicoproteínas, como el colágeno, o mas pequeñas, como la banda 3 de la membrana de los eritrocitos humanos. También es interesante conocer que las membranas y paredes de las algas (cuya biomasa es significativa en muchos suelos) están constituidas po proteoglicanos con cadenas glucídicas de más de 200 unidades, en las que predominan glucosamina y galactosamina que alternan con ácidos urónicos (L-glucurónico o L-idurónico). Frecuentemente tiene una grado de sulfatación variable sobre el ácido idurónico o sobre la glucosamina). 

Con esta exposición pretendo afirmar que las glicoproteínas, en todas sus variantes conforman una parte extraordinariamente significativa de la NECROMASA y de las SECRECIONES presentes en el suelo. Solo si la polimerización se realiza fuera del ser vivo podremos hablar de NEOMASA.

Esta exposición bioquímica pretende reflexionar sobre algunas de las afirmaciones habituales, que convendría renovar en su conocimiento, máxime si incluimos a las glomalinas, como una partícipe importante de SOM.

1.- Actualmente decimos que la materia orgánica retiene agua o que el contenido en compuestos húmicos se relaciona con la capacidad de retención de agua. ¿debemos incluir a las glomalinas como partícipes de esta propiedad?

Es evidente que muchos materiales orgánicos rechazan el agua, desde las cutinas que recubren a las hojas hasta las ligninas, que tienen esa función de evitar mojarse a las estructuras celulósicas de los vegetales.  Solo si estos materiales se encuentran significativamente alterados y convenientemente desestructurados físicamente, además de fuertemente degradados bioquímicamente, son capaces de retener agua.  Luego la aportación de estos materiales orgánicos (que en general se incluyen con una parte del valor de la materia orgánica del suelo) no aportan valor significativo a la capacidad de retención de agua del suelo.

Es más fácil atribuírselo a aquellos componentes que, como las glicoproteinas y otras sustancias con comportamiento sol-gel, pueden retener masivamente agua en el seno de sus estructuras.  El agua va a quedar retenido conformando capas moleculares en torno a los hidroxilos de los carbohidratos (muchos y de muy fácil acceso estructural) presentes en las glicoproteinas. De esta forma generan expansión y disminuyen la densidad del conjunto agregacional. Quizás debiéramos de hacer una evaluación de la capacidad de retención de ambas familias de compuestos (glicoproteinas y compuestos húmicos) para poder diseñar una distribución adecuada, dejando fuera a los materiales orgánicos, de los que bastantes componentes generan hidrofobia y condicionan la infiltración de agua libre a través del espacio poral.

También debemos de tener en cuanta, que excesos de salinidad condicionan el mantenimiento de la estructura operativa de las proteínas, las cuales al desnaturalizarse pueden perder al menos parte de su capacidad de retención de agua.  Por ello debiéramos de evitar el aporte excesivo de las mismas, dejando al sistema suelo que recomponga su organización gracias a glicoproteinas edáficas.

2. Actualmente decimos que la capacidad de intercambio iónico depende del contenido en compuestos humificados (sobre todo ácidos húmicos y fúlvicos) ¿Esto es absolutamente cierto?

La presencia de azúcares carboxilados en todo este conjunto es llamativo.  No deseo obviar en este momento que los restos industriales del manejo de las algas se está utilizando (encapsulado convenientemente) para retener metales de aguas contaminadas.  Si las glomalinas tienen o no muchos carboxilatos, pronto lo sabremos.  Mientras tanto deberemos de evitar, como profesores, el transmitir el aserto de que solo los compuestos húmicos son los responsables mayoritarios de esta propiedad.  Ya distribuiremos esta capacidad entre ambos grupos en un futuro no muy lejano.

3. Actualmente, la capacidad de adherencia (capacidad de conformar estructuras agregacionales a partir de los componentes texturales ) no se atribuye de forma exclusiva a los compuestos húmicos, aunque, cuando hablamos de los dominios de Emerson, si que subliminarmente la hacemos. ¿tendremos que incluir a las glomalinas?

Las glomalinas se han denominado popularmente “el superpegamento del suelo”. “Per se” muchas glicoproteínas tienen esa capacidad, desde la goma arábiga hasta los mucopolisacáridos intestinales de todos los animales edáficos y no edáficos.  La capacidad de reacción química que poseen la glicoproteínas (incluidas las glomalinas) les permite adherirse  químicamente a la superficie de los componentes texturales y a moléculas orgánicas de todo tipo, incluidas ellas mismas.  En definitiva es una acción que permite englobar de forma casi hermética a los materiales asociados, a la manera que lo hacen los oxihidróxidos de aluminio.  El interés de las glomalinas deriva de que las partículas más próximas suelen ser arcillas (ya orientadas) ubicadas entre los espacios que ocupan los desarrollos de las micorrizas arbusculares.  La consecuencia es que disminuye la densidad de aquellas en el contexto de un constructo nuevo, donde aunque en su entorno exista más oxigeno, este gas no puede penetrar fácilmente a no ser en forma disuelta, facilitando su resistencia a la degradación.  Por eso las glomalinas duran tanto tiempo, a pesar de su alto contenido en carbohidratos.

Y pensar que a toda esta variedad molecular la englobamos en valores de C, N, P, S.  ¿Estamos en el siglo XXI o en el XVIII?

Por una vez me he puesto serio científicamente.  Perdonen mis queridos lectores. Quizás mañana sea mas ameno hablando del interés histórico de las glicoproteínas.

Saludos cordiales,

Salvador González Carcedo