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• Roanmy Schol Chalib

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AMINOACIDOS EN LA AGRICULTURA ANTECEDENTES Hasta 1.971, la fertilización estaba basada en productos minerales cuyos principales componentes eran N,P,K, con microelementos. En el año 1.972, en Úbeda (Jaén) se comienza a probar el primer bioestimulante a base a Aminoácidos, en el cultivo del olivar. El producto era el Siapton, de Sandoz Agro Las primeras aplicaciones en olivar, hortícolas y cítricos, mostraron unos efectos totalmente diferentes a los que se observaban con los productos a base de N.P.K. Podemos afirmar que el Siapton abrió una nueva era en la nutrición foliar y radicular en la agricultura, por sus beneficiosos efectos en muchos cultivos En la actualidad, se estima que se

consumen en España unos siete millones de litros/kilos de

productos a base de aminoácidos. Esto nos da una idea de la importancia de los compuestos a base de aminoácidos en la agricultura convencional y de producción ecológica SEGÚN SU NATURALEZA, PODEMOS DISTINGUIR DOS TIPOS: L……LEVOGIROS D…...DEXTROGIROS Las Plantas Solo Asimilan Los De Tipo L…….Levogiros PLANTAS+AMINOACIDOS=PROTEINAS De esta ecuación, nace la idea de aportar aminoácidos a las plantas, para potenciar su vigor en circunstancias normales y/o ayudarles en caso de estrés y condiciones adversas. También en momentos vegetativos críticos. Movida, floración, cuajado La importancia de los aminoácidos en la agricultura En estos últimos años, ha habido un especial hincapié en el uso de aminoácidos en la agricultura.

¿Qué papel hacen estas moléculas que han llevado a la investigación y desarrollo de nuevos productos que ayudan a los cultivos? Los fitofortificantes y bioestimulantes de los que ya hemos hablado en otras ocasiones, contienen aminoácidos junto a otros ingredientes. El objetivo es: 1. Superar distintas situaciones de estrés. 2. Ayudar a superar los momentos de gran demanda de nutrientes o actividad metabólica. ¿Qué tipos de estrés puede sufrir una planta? Existen dos tipos: Estreses abióticos. Son todos aquellos que tienen lugar por cambios ambientales (luz, sequía, granizo, etc.), exceso de iones metálicos, contaminantes atmosféricos. La planta sufre una serie de alteraciones fisiológicas que pueden llevarle a la senescencia o a dañar partes vitales de la planta, así como pérdidas de cosechas. Son 3 las fases de la dinámica del estrés, definidas por Larcher en 1987.

El estrés biótico, es el originado por microorganismos (nematodos, hongos, bacterias, virus, fitoplasmas) y por plantas parásitas. Los aminoácidos son como su nombre indica una molécula formada por: Un grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH) que se encuentran unidos a una cadena carbonada (R)

Los aminoácidos se pueden dividir en: 1. Formadores de proteinas, estos son los aminoácidos esteroisómero L. Hay unos 20 aminoácidos formadores de proteinas. 2. No formadores de proteinas, son los aminoácidos esteroisómero D, y se han registrado unos 250 aminoácidos que tienen funciones metabólicas, fisiológicas y de funciones intermedias. A continuación una breve descripción de las funciones de los aminoácidos formadores de proteinas. Estos son los aminoácidos más usados en la agricultura. Aminoácidos proteaginosos: Glicina: 

Pilar estructural de las clorofilas y los citocromos.



Principal aminoácido quelatante.



Favorece la formación de nuevos brotes así como del tejido foliar.



Interviene en la floración y fecundación.



Interviene en la síntesis de las porfirinas.



Participa en la resistencia de la planta junto a la lisina.

Alanina: 

Aumenta la actividad fotosintética.



Aumenta la síntesis de clorofila.

Leucina: 

Aumento de la producción, ayudando a la fecundación y cuajado de los frutos.



Promotor de la germinación en semillas.

Isoleucina



Interviene en la producción de energía.



Mejora la consistencia de los tejidos de la planta.



Asegura el funcionamiento correcto y evita las anomalías.

Valina 

Promotor de la germinación de las semillas.



Importante promotor de la resistencia en caso de condiciones adversas.

Prolina 

Papel clave en el equilibrio hídrico de la planta.



Favorece la apertura estomática.



Ante condiciones adversas ayuda a mantener el nivel de fotosíntesis.



Ayuda a la germinación de los granos de polen ante bajas temperaturas.

Aminoácidos Azufrados: Cisteína 

Abundante en péptidos tioninas y defensinas que ayudan a la inhibición del crecimiento de un gran número de patógenos, de importancia antifúngica.



Son unos aminoácidos clave en aportar resistencia a estreses bióticos.

Metionina 

Precursos del etileno. Mejora calidad y producción de los cultivos.



En suelo favorece la asimilación de nitratos y el crecimiento radical.

Aminoácidos Aromáticos: Los tres tienen en común que son precursores de diferentes alcaloides contra microorganismos patógenos y herbivoros. Triptófano



Precursor del ácido indol acético (AIA), auxina, responsable del crecimiento de las células.

Tirosina 

Productor de energía en el ciclo de Krebs.

Fenil alanina 

Ayuda y mejora los problemas de pigmentación en la planta.

Aminoácidos hidroxilados: Serina 

Actúa ante estreses ambientales, mejorando los mecanismos de resistencia.

Treonina 

Supone una fuente de energía para la planta. Importancia para el crecimiento de la misma.



Interviene en los diferentes metabolismos celulares.

Aminoácidos básicos: Lisina 

Al igual que el aminoácido proteaginoso Alanina, potencia la síntesis de clorofila e interfiere en los mecanismos de resistencia a las tensiones extremas.



Es una fuente de Nitrógeno.



Provee de resistencia ante situaciones adversas.

Arginina 

La arginina es el principal aminoácido de translocación en el floema.



Mejora la solubilidad y la asimilación de nutrientes.



Estimulante radicular junto a la metionina.



Mejora el tejido de las plantas.



Participa en la síntesis de clorofila.



Precursos de la síntesis de auxinas.

Histidina 

Protector de los daños por radiación.



Mantiene la sanidad de los tejidos.



Está involucrado en la biosíntesis del triptófano.

Ácidos y sus amidas: Ácido aspártico 

Interviene en casi todos los procesos metabólicos de la planta.

Ácido glutámico 

Estimula los procesos fisiológicos en las hojas jóvenes.



Aumenta el poder de germinación del grano de polen y elonga el tubo polínico.



Interviene en los mecanismos de resistencia frente a estreses.

Asparragina 

Transportadores de Nitrógeno en la planta.

Glutamina 

Casi la totalidad del Nitrógeno de la planta es asimilado por una reacción catalizada por la enzima glutamina sintetasa, seguido por otra catalización con la glutamato sintetasa y una amido transferasa

Una de las especialidades en agronutrición vegetal incluye a los aminoácidos y proteínas. ¿Qué son? Los aminoácidos son moléculas orgánicas compuestas de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La metionina y la cistina contienen, además, azufre.

Su nombre se debe a los grupos funcionales que contiene: un grupo amino básico (NH2) y un grupo carboxilo ácido(COOH) unidos a una cadena carbonada (R).

Se han identificado 20 aminoácidos como formadores de proteínas. La relación cuantificada de cada aminoácido se llama “aminograma”. Se han detectado también en los vegetales más de 250 aminoácidos no-proteicos, con funciones fisiológicas, metabólicas, de intermedio funcional, etc. La presencia de un carbono asimétrico confiere a los aminoácidos la particularidad de que los grupos amino y ácido se pueden situar (espacialmente) en dos posiciones. A estas dos formas se les denomina estereoisómeros; puesto que sus estructuras espaciales son imágenes especulares, no superponibles. A los dos estereoisómeros se les denomina: L y D. 

L. Si la posición del grupo amino se sitúa a la Izquierda del grupo hidroxilo del carboxilo. (Figura 2)



D. Si la posición del grupo amino se sitúa a la Derecha. (Figura 3)

Sólo los aminoácidos proteicos “L” son útiles para la formación de las proteínas.

La síntesis de los aminoácidos en las plantas se realiza por cinco vías principales, que se denominan en función del precursor del que derivan: 

Familia del pirúvato: Alanina, valina y leucina.



Familia del oxalcetato: Ac. aspártico, lisina, treonina, metionina e isoleucina.



Familia del alfa-cetoglutarato: Ac. glutámico, prolina, hidroxiprolina y arginina.



Familia del siquimato: Tirosina, fenilalanina, triptófano e histidina.



Familia del ciclo de Calvin: Glicina, serina y cistina.

Existen interacciones metabólicas entre las diferentes familias. Las proteínas están constituidas por largas cadenas de aminoácidos proteicos unidos entre sí por un tipo de enlace llamado: “enlace peptídico”. El peso molecular o tamaño de las proteínas es muy diverso; existiendo de peso molecular pequeño hasta otras con cifras superiores a los 300.000 Daltons. Las diversas proteínas se diferencian entre sí por la cantidad de cada uno de los aminoácidos presentes en su molécula. Los aminoácidos son los mismos en todas las proteínas, la diferencia está en la cantidad de cada uno de ellos. Es decir, en el aminograma. ¿Qué es la hidrólisis de proteínas? La hidrólisis es el proceso químico de rotura de los enlaces peptídicos que unen los aminoácidos de una proteína. Se llama “hidrolizado” al producto final de un proceso de hidrólisis. Es una mezcla de aminoácidos libres y péptidos de diferente tamaño, en función del proceso de hidrólisis. La hidrólisis, conforme avanza la rotura de los enlaces peptídicos, genera fracciones de aminoácidos que reciben los siguientes nombres: 

Peptonas, son las fracciones más grandes.



Polipéptidos, son cadenas de más de diez aminoácidos.



Péptidos (oligopéptidos), si las cadenas son inferiores a diez aminoácidos.



Aminoácidos libres.

La hidrólisis es una reacción química que únicamente incorpora agua; pero, necesita la presencia de un catalizador. El tipo de catalizador o “agente hidrolítico” define la hidrólisis. IMPORTANCIAS DE LAS PROTEINAS EN LA AGRICULTURA Desde la germinación hasta la reproducción, muchas etapas de crecimiento y desarrollo tienen lugar en las plantas. Tratándose de plantas cultivadas, los agricultores procuran que esas etapas ocurran de una manera eficiente para incrementar los rendimientos. Sin embargo, cuando se trata de malezas, las cuales reducen los rendimientos de los cultivos, se hace necesario inhibir dichas etapas de crecimiento y desarrollo. En cualquiera de estas dos situaciones, las proteínas juegan un papel fundamental. Las proteínas son importantes macromoléculas que participan en todos los aspectos del crecimiento y desarrollo de las plantas. Entre otros procesos, las proteínas están involucradas en la catálisis de reacciones bioquímicas (donde participan las enzimas), el transporte a través de membranas, la estructura celular, la generación de energía y el transporte de electrones, solo por mencionar algunos ejemplos. A pesar de su importancia, comparadas con los animales, las plantas contienen niveles relativamente bajos de proteínas; esto es debido a que los carbohidratos estructurales (celulosa) componen la mayor parte de la estructura de las plantas. Para entender mejor el crecimiento y desarrollo de las plantas, es necesario conocer mas sobre las proteínas. Primeramente es necesario saber que las proteínas están formadas por moléculas mas pequeñas llamadas aminoácidos. La estructura molecular general de los aminoácidos se ilustra en la Figura 1. Observe que todos los aminoácidos contienen tanto un grupo amino como un grupo carboxilo. Sin embargo, cada aminoácido difiere en el grupo 'R', o cadena lateral. Como ejemplo, la estructura del triptófano.

Figura 1: Todos los aminoácidos Figura 2: Estructura del aminoácido contienen tres partes: un grupo amino triptófano. (NH3+), un grupo carboxilo (COO-) y un grupo 'R'. El grupo 'R' difiere entre aminoácidos.

Figura 3: Las tres estructuras de las proteínas:

(A)

primaria,

secuencia

la

aminoácidos; secundaria,

(B)

estructura de

estructura

enrollamiento

y/o

plegado de un polipéptido; (C) estructura terciaria, el arreglo tridimensional general de un polipéptido. A diferencia de los animales, las plantas no obtienen los aminoácidos requeridos consumiendo otros organismos. Por lo tanto, todos los aminoácidos deben ser sintetizados por la propia planta. Un gran reto para las plantas radica en que las proteínas presentan un tiempo de vida limitado, por lo que deben ser constantemente traducidas del ARN-m (ácido ribonucleico mensajero; abreviado como m-RNA en inglés) a fin de que la planta tenga un crecimiento y desarrollo normal continuo. Esto significa que debe haber un abastecimiento suficiente de todos los 20 aminoácidos requeridos para la síntesis de proteínas para que pueda ocurrir el crecimiento y desarrollo de la planta. Una proteína se forma cuando una serie de aminoácidos se unen por medio de enlaces químicos. El arreglo de los aminoácidos en una proteína puede ser descrito a tres diferentes niveles: las

estructuras primaria, secundaria y terciaria (Figura 3). La estructura primaria es simplemente el orden específico en que los aminoácidos se unen para formar un péptido. Este orden está determinado por la secuencia del ADN (DNA en inglés) del gen que codifica la síntesis de un péptido o proteína en particular (Figura 3A). La estructura secundaria de una proteína describe la forma en que una secuencia de aminoácidos se pliega o enrolla. Las diferentes interacciones y enlaces químicos entre los aminoácidos de un mismo péptido determinan si la cadena tiende a enrollarse o a plegarse (o ambas) (Figura 3B).

Finalmente, la estructura terciaria de una proteína describe la forma general o configuración tridimensional de una proteína (Figura 3C). Esta forma o configuración determina finalmente la función específica de una proteína.

Por lo tanto, al modificarse la secuencia de un gen se cambiará la estructura primaria de la proteína codificada, es decir su secuencia de aminoácidos. Esto a su vez puede alterar la estructura secundaria y por lo tanto su forma, o sea su estructura terciaria. Al ser alterada su forma, es posible que la proteína funcione de una manera diferente. Un ejemplo de modificación genética es la que se presenta en las plantas resistentes al glifosato. La enzima EPSP sintasa (5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintasa) de las plantas resistentes presenta una forma ligeramente diferente a la EPSP sintasa de las plantas susceptibles. En algunos casos, esta alteración es debida a una simple mutación genética. Detalles al respecto se explicarán mas adelante.