CAPÍTULO 1: Introducción y algunos aminoácidos esenciales

Por Víctor Bataller Gómez (TRABE)

Cuando nos dirigimos a un distribuidor y le solicitamos asesoramiento para nuestros cultivos no es de extrañar que nos recomienden formulados a base de aminoácidos. Es sabido desde hace muchos años los efectos positivos que los aminoácidos tienen sobre las plantas, pero parece que los profesionales que se encargan de asesorarnos solo conocen de su existencia. De los trescientos aminoácidos diferentes de origen natural que existen, los seres vivos sólo utilizan veinte para la síntesis de sus proteínas. Las plantas son capaces de sintetizar los veinte mientras que los animales sólo pueden fabricar diesiseis y el resto deben incorporarlos en su dieta diaria para disponer de ellos.

Cada uno de estos aminoácidos es morfológicamente diferente al resto y sus funciones por lo tanto son muy variables unos de otros. Todos tienen en común que están formados por un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH) aunque se presenta una ligera modificación del grupo amino en el aminoácido prolina. El resto de la molécula, que es distinta para cada aminoácido, le otorga un carácter diferenciador. Con excepción de la glicina, el átomo de carbono “alfa” de los aminoácidos está fijo en forma tetraédrica con cuatro átomos o grupos de átomos que es lo que les diferencia. A este carbono se le denomina “asimétrico”.

Debido a esta disposición, los aminoácidos pueden existir en diferentes “configuraciones estereoisoméricas”, es decir, un isómero que tiene la misma fórmula molecular con la misma secuencia de átomos unidos entre sí por los mismos enlaces pero tienen diferente orientación tridimensional en el espacio. Son ópticamente activos, es decir, que pueden rotar el plano de luz polarizada en diferente dirección: los que giran el plano hacia la izquierda se llaman “levógiros” o “L” y los que lo hacen hacia la derecha se llaman “dextrógiros” o “D”. En la naturaleza los aminoácidos se encuentran formando parte de las proteínas y son exclusivamente L-aminoácidos.

La planta únicamente puede utilizar los L-aminoácidos libres, que no están formando parte de proteínas, “aminoácidos libres” que son los que pueden ser absorbidos y transportados por el interior de la planta para su metabolismo y su distribución. El proceso de obtención del aminoácido a partir de la proteína es la “hidrólisis” que supone la ruptura de las proteínas en las unidades que las forman, es decir, los aminoácidos. Hay dos tipos:

hidrólisis enzimática: se produce mediante un grupo de enzimas llamadas hidrolasas. Estas enzimas ejercen un efecto catalítico hidrolizante, es decir, producen la ruptura de enlaces por agua. Se realiza en condiciones suaves de temperatura, por moléculas que selectivamente van rompiendo las cadenas de proteína y liberando aminoácidos

H-OH + R-R’ → R-H + R’-OH

hidrólisis ácida: se produce en condiciones de temperaturas superiores a 100 °C y medio ácido concentrado, lo que provoca la degradación total de algunos aminoácidos.

Por lo tanto una vez que tenemos claro que vamos a utilizar aminoácidos en nuestro cultivo debemos informarnos del proceso de obtención de los aminoácidos y su aminograma.

El aminograma es una tabla en donde vienen expresados en porcentaje peso/peso todos y cada uno de los 20 aminoácidos esenciales en forma libre. Esto es igual de importante que el tipo de hidrólisis porque como veremos cada aminoácido tiene un efecto distinto.

Ácido glutámico

Es el precursor para la síntesis de otros aminoácidos que necesitan la formación previa de este, como es el caso de la prolina, hidroxiprolina y arginina. Los aminoácidos exógenos, como es el caso del acido glutámico, pueden ser absorbidos por las plantas tanto por la raíz como por las hojas. El ácido glutámico no es un nutriente, sin embargo, su aplicación foliar puede ser positiva para las plantas ya que participa en procesos metabólicos importantes, entre los que se encuentran la asimilación del amonio y procesos de “transaminación”. Por tanto, con la aplicación de este compuesto se mejora la asimilación de nitrógeno por parte de las plantas, lo que puede reflejarse en mayor rendimiento. Se ha observado que su aplicación vía foliar ha permitido disminuir el contenido de nitratos en plantas, lo que muestra su efecto en la incorporación del nitrógeno en compuestos orgánicos, ya que se incrementaron la síntesis de clorofila, el contenido de aminoácidos libres y la proteína soluble, así como azúcares solubles. La aplicación foliar de ácido glutámico favorece la formación de clorofila b. El efecto acumulado de la aplicación de ácido glutámico provoca incremento en la actividad de la “glutamina sintetasa”, lo que se refleja en mayor producción de flores.

Prolina

Posee un papel fundamental en el equilibrio hídrico de la planta. Mantiene el trabajo fotosintético en condiciones extremas tales como situaciones de bajas temperatura, falta de agua y exceso de sales. Aumenta el porcentaje de germinación del grano de polen, sobre todo bajo condiciones de bajas temperatura. En forma libre es una fuente de carbono y nitrógeno para la planta. A la prolina se le considera como uno de los osmoprotectores para la resistencia a las condiciones de sequía y salinidad, su acumulación en los tejidos sometidos a tensión hídrica y su síntesis parece provenir de los carbohidratos por vía del cetoglutarato y del glutamato. En un tejido turgente la oxidación de prolina es muy rápida, mientras que, bajo condiciones de déficit hídrico se inhibe su oxidación lo que mantendría sus concentraciones en niveles altos. La acumulación de prolina bajo el estrés hídrico es de 10 a100 veces más que en condiciones normales. En las plantas sometidas a estrés, la prolina desempeñaría las siguientes funciones: participación en el ajuste osmótico a nivel citoplasmático, protección de las membranas, regulación del pH citoplasmático, favorecer el metabolismo de los glúcidos, establecimiento de una reserva de N2 en la fase de recuperación del estrés y bloqueo del crecimiento celular.

Alanina

Es uno de los aminoácidos más pequeños de cuantos utilizamos. Tiene un efecto sobre todo fitofortificador ante las adversidades climatológicas, ayudando a la planta a sobreponerse a momentos de bajas temperaturas principalmente. Esto es gracias a que actúa como precursor de la lignina, que confiere resistencia a los tallos. También es fundamental para la síntesis de clorofila, traduciéndose en un mayor potencial de trabajo fotosintético, además de una mejora cualitativa y cuantitativa de la producción. Importante en el metabolismo hormonal de las plantas ya que induce la formación de algunas fitohormonas. Por último induce los mecanismos de resistencia a virosis en las plantas.

Ácido aspártico

Interviene en numerosos procesos metabólicos de la planta, además de ser una gran fuente de nitrógeno para ella. La asparagina es su forma “amidica” y es la forma principal con la cual se transporta el nitrógeno en las plantas, recibiendo también el nombre de ácido aminosuccinamico. La aspargina es sintetizada a partir del ácido aspártico y el ATP. Las bacterias, plantas y hongos metabolizan ácido aspártico para producir otros cuatro aminoácidos: lisina, treonina, metionina e isoleucina, en una serie de reacciones conocidas como “la ruta del aspartato”. El ácido aspartico es también capaz de formar acido glutámico por “transaminacion”.

La transaminación es la reacción por medio de la cual un aminoácido le cede el grupo amino a un alfa-cetoácido, convirtiéndose el aminoácido en su correspondiente alfa-cetoácido. Estas reacciones son llevadas a cabo por enzimas llamadas aminotransferasas que a su vez requiere la presencia de Vitamina B6. Un ejemplo importante de transaminación se presenta entre glutamato y oxaloacetato, que produce alfa-cetoglutarato y aspartato, el que puede transferir su grupo amino a otros alfa-cetoácidos para formar aminoácidos diferentes por reacciones de transaminación.

Serina

Interviene en los mecanismos de resistencia de la planta ante situaciones adversas. La serina juega un importante papel en la función catalítica de muchas enzimas. Se ha demostrado que esto ocurre en los sitios activos de la quimotripsina, la tripsina, y muchas otras enzimas. Se ha demostrado que los gases nerviosos y muchas sustancias utilizadas en los insecticidas actúan mediante la combinación con un residuo de serina en el sitio activo de la acetilcolinesterasa, lo que genera la inhibición total de la enzima. La acetilcolinesterasa degrada el neurotransmisor acetilcolina, que se libera en los cruces del nervio y el músculo con el fin de permitir que el músculo u órgano se relaje. El resultado de la inhibición de la acetilcolina es que esta se acumula y sigue actuando de manera que cualquier impulso nervioso es transmitido continuamente y las contracciones musculares no se detienen por lo que el insecto afectado muere.

Valina

Es un aminoácido hidrofóbico de cadena alifática y ramificada. La valina, junto con la isoleucina, se sintetizan por medio de reacciones que las llevan a cabo el mismo grupo de enzimas. Es considerado como un aminoácido esencial. Una de sus ramas está formada por un grupo metilo. Tiene una estructura tan similar a la leucina e isoleucina que incluso se ha comprobado que en ocasiones se sustituyen entre sí en determinadas posiciones. Las rutas biosintéticas de estos tres aminoácidos comparten determinados pasos en plantas y microorganismos y las primeras reacciones catabólicas en los mamíferos se realizan por los mismos enzimas, luego las reacciones son diferentes y es entonces cuando se producen los diferentes productos que van a determinar el tipo de degradación, que en el caso de la valina es glucogénica. Interviene en mecanismos de resistencia de la planta frente a estrés ambiental.

Lisina

Es un aminoácido esencial del que se conocen dos rutas esenciales de síntesis: la primera, se lleva a cabo en bacterias y plantas superiores, por medio del ácido diaminopimélico y la segunda en la mayoría de los hongos por medio del ácido a-aminoadípico.

La primera ruta comienza con el piruvato y el semialdehído del ácido aspártico, que por medio de una “condensación aldólica” pierden agua y dan lugar al ácido 2,3 dihidropicolínico, luego se forma el L,L-,a,e-diaminopimélico, que convertido a su forma meso y descarboxilado da lugar a la lisina.

En la segunda ruta el ácido a-cetoadípico es “aminado” y se transforma en a-aminoadípico que se convierte en lisina.

La lisina potencia la síntesis de clorofila, además de actuar en situaciones de stress medioambiental. Es uno de los aminoácidos más importantes ya que, junto con otros, interviene en funciones como el crecimiento y la reparación de tejidos, y colabora en la síntesis de anticuerpos y hormonas.

 Glisina

Interviene en la síntesis de las porfirinas, fundamentales para la clorofila y los citocromos, siendo el principal aminoácido con acción quelatante. Favorece la formación de nuevos brotes.

Las porfirinas son sustancias orgánicas cíclicas y nitrogenadas formadas por cuatro anillos pirólicos ligados a un radical. Las porfirinas se asocian fácilmente a iones metálicos como el hierro siendo la principal función el transporte de electrones y gases como el oxígeno. La porfirina más conocida es la “hemo” que forma a hemoglobina, citocromos, etc…, donde funcionan como transportadores de oxígeno, dióxido de carbono, electrones, etc… Se diferencian unas porfirinas de otras por sus radicales unidos a anillos como el metil, etil, hidroxietil, vinil, acetil, propionil,…

Leucina

La leucina es un aminoácido esencial, apolar, ramificado y no cargado a pH neutro.

La leucina forma parte de una estructura biológica llamada “cremallera de leucina” que se encuentra en proteínas de unión al ADN y que actúan como reguladores de su transcripción. La leucina es el aminoácido que está codificado por un número mayor de codones, concretamente, seis codones: UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG.

Aumenta la producción de las plantas, ayudando en la fecundación de las flores y en el cuajado del fruto y mejora la calidad del mismo.

 

 

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