Entradas del pasado (I): “Una aspirina para mis flores”

En ocasiones me gusta volver a atrás y revisar todo lo que hemos ido escribiendo en el blog a lo largo del tiempo y con cariño ver como intentaba transmitir aquello que iba aprendiendo a lo largo de la carrera. Por aquel entonces muy poca gente conocía el blog pues apenas estaba en pañales, poco a poco ha ido madurando (nosotros también) por eso nos ha parecido interesante recuperar algunas entradas para la nueva sección “Entradas del pasado”. Muchos de vosotros estaréis pensando que esto es una estrategia para publicar más y trabajar menos…desde aquí os confirmo que no. La idea es dar a conocer entradas que en el pasado pudieron pasar desapercibidas…y ahora sí, os dejo con la entrada que publiqué con total ilusión y cariño en mi tercer año de carrera…

¿Cómo sienten el calor las plantas?

Como ya sabéis las plantas son organismos sésiles, estáticos…cuando hace calor los animales pueden buscar zonas más frescas, esconderse…pero, ¿y las plantas? Algunas han desarrollado adaptaciones, como hojas crasas, cutículas engrosadas, hojas lobuladas…pero todo esto es resultado de largos procesos de evolución y selección natural. ¿Pero qué ocurre a corto plazo en las células ante el choque térmico?

Plantas “in vitro”, unas delicadas señoritas

Pues sí, tal y como lo leéis en el título, las plantas que han sido cultivadas in vitro, por alguna razón de interés biotecnológico, como puede ser la obtención de plantas clónicas o bien la replicación de un transgén, acarrean una serie de problemas que en ocasiones dejamos de lado al centrarnos única y exclusivamente en el experimento o tratamiento en sí al que sometemos las plantas.

¡Bang! ¡Baang! ¡Toma DNA!

 

No, no he tomado nada raro ni nada por el estilo la idea de la entrada de hoy es que conozcáis con un poco más de detalle una de las técnicas de introducción de DNA en las células que revolucionó la ingeniería genética sobre todo en el campo de la agronomía.

 

 

 

Las plantas y los animales sienten de la misma manera el dióxido de carbono

Este curioso entrada aparece en la revista Science de Enero del 2010. Al parecer plantas y animales comparten la capacidad de percibir el CO2, en el caso de los animales, y para ser más egocéntricos, los humanos, el CO2 se percibiría a través de los propios corpúsculos gustativos de los que un día ya hablamos en el blog (ver entrada). En cambio en la hojas, como muchos de vosotros ya habréis deducido los receptores para el CO2 se encuentran en los estomas.

Se ha descrito como el CO2 en nuestras lenguas es capaz de producir una sensación que tiene por un lado componente físico y por otro químico. El componente físico correspondería al estímulo físico, sobre las células somatosensoriales de la lengua que, que provocarían las pequeñas burbujas de CO2. Por otro lado el estímulo químico también ha sido detectado. Al parecer el CO2 también estimula los receptores para el sabor ácido y que además las propias células receptoras tienen activado el gen que traduce la enzima anhidrasa carbónica. Esta enzima usa el CO2 y el agua para dar lugar al ión bicarbonato y protones, protones que van a acidificar el medio produciendo una bajada del pH que será detectada por las células receptoras que contengan receptores para el sabor ácido. Por tanto el cambio del pH es el nexo de unión entre los receptores que son estimulados por los sabores ácidos y el CO2.

Pero como ya se ha comentado las plantas, y más concretamente las células guarda, son capaces de detectar las moléculas de CO2. Ante elevadas concentraciones de CO2 las células guarda cierran el estoma. Lo más sorprendente es que en este mecanismo de cierre participa también la anhidrasa carbónica, en este caso el enzima se encuentra en el citoplasma de las células guarda. Cuando se incrementa la concentración de CO2 la anhidrasa carbónica da lugar a iones bicarbonato y a protones. El incremento de iones bicarbonato va a activar canales iónicos que como resultado darán lugar a una bajada en el potencial hídrico de estas células guarda, la entrada del agua y como consecuencia de la turgencia el cierre de los estomas.

A pesar de que plantas y humanos divergieron hace alrededor de mil millones de años utilizan mecanismos similares para la detección del CO2. ¿No os parece fascinante?

Para más información: www.sciencemag.org SCIENCE VOL 327 15 JANUARY 2010

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Una aspirina a mis flores

Cuando se regala un ramo de flores uno sabe que está haciendo un regalo efímero, incluso a mí personalmente me da un poco de pena ver como día tras días las flores van perdiendo su esplendor en el florero de la entrada en las fechas especiales.

Muchas veces he oído a mi padre o a mi madre decir: Pon una aspirina en el agua del florero…y en mi mente se disparaba inmediatamente la ironía y pensaba: ¿y por qué no le hecha un nolotil? No obstante al parecer el sistema funcionaba, si se ponía la aspirina las flores aguantaban más que sin ella…Pues bien, he tenido que llegar a 3º de carrera de Ciencias Biológicas para entender el por qué de este fenómeno.

Hay un grupo de reguladores del crecimiento de las plantas, minoritarios con respecto a las 5 hormonas por excelencia: auxinas, citoquininas giberelinas,ABA y etileno. En este grupo se encuentra el grupo de los salicilatos, entre los cuales se encuentra el ácido acetil salicílico, el principio activo de la archiconocida ASPIRINA.

En la actualidad este compuesto se ha detectado en casi todas las plantas superiores. El precursor en las plantas es el aminoácido fenilalanina y todos los salicilatos se biosintetizan a partir de la ruta de los fenilpropanoides.

Si buscamos los efectos de estos compuestos en cualquier libro de Fisiología Vegetal vemos que entre otros tantos se encuentra el retraso de la senescencia en hojas y flores. Este fenómeno se produce porque los salicilatos inhiben el compuesto precursor del etileno el ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC). Gracias a este bloqueo los niveles de etileno en la planta se mantienen bajos. Si tenemos en cuenta que el etileno promueve la abscisión de flores y hojas (entre otras cosas) al añadir la APIRINA bloqueamos la síntesis de este y como resultado podemos mantener las flores en nuestro jarrón durante mucho más tiempo.

Crecimiento ácido

Sigo muy ajetreado intentando buscar tiempo para escapar al laboratorio e ir aprendiendo nuevas técnicas de microscopía electrónica sin descuidar los exámenes y test que tengo dispersos a lo largo del cuatrimestre.
Ahora mismo estaba puesto con fisiología vegetal y me a parecido muy interesante hacer una entrada acerca de algo muy básico y muy socorrido en los exámenes de fisiología vegetal, la elongación celular y el papel de las auxinas.


Pensemos por un momento en una célula vegetal. El elemento más característico, además de la presencia de cloroplastos, es la pared celular. Esta pared impone un límite topográfico y rígido al crecimiento. Si esta pared no cede de alguna forma la célula no va a poder crecer. ¿Pero cómo se consigue que la pared ceda y permita el crecimiento?


Para explicarlo se creó lo que se conoce como la teoría del crecimiento ácido. Según esta teoría la elongación de la célula se produce gracias a una disminución del pH en el apoplasto que permite que se rompan los puentes de hidrógeno entre las diferentes fibras de celulosa, así como la activación de ciertos enzimas como las expansinas que “cortan y pegan” las fibras de hemicelulosa que entrelazan las fibras permitiendo así su elongación y activa las XET (xiloglucano endotransglicosilasa) que escinden los enlaces entre las celulosas y las hemicelulosas. Este proceso provoca un reblandecimiento de la pared que produce la disminución del potencial osmótico de la célula, permitiendo la entrada de agua y que por tanto la célula se expanda.

¿Y que tienen que ver las auxinas? 

Las auxinas son las que promueven esa acidificación del apoplasto que permite el reblandecimiento de la pared y permite el crecimiento.




Las auxinas poseen una serie de receptores en la membrana plasmática acoplados a proteína G conocidos como ABP-1. Cuando la auxina se une a los receptores la proteína G se disocia en sus respectivas unidades y activa una fosfolipasa C que va a producir diacilglicerol como segundo mensajero. Este diacilglicerol va a activar las bombas ATPasa que extruyen protones hacia el apoplasto mediante la hidrolisis de ATP acidificando la pared y reblandeciéndola.

La nitrogenasa y su papel en las plantas

Este es el nombre del enzima principal que se encarga de la fijación biológica del nitrógeno. La reacción que se produce es altamente endergónica y su estequiometria es:

El complejo enzimático de la nitrogenasa puede separarse en dos componentes: la proteína Fe y la proteína Mo-Fe, ninguna de las cuales tiene actividad catalítica por si misma:

La reductasa de la nitrogenasa, o proteína Fe (componente II), es la más pequeña de los dos componentes y está formada por dos subunidades idénticas. Tiene cuatro centros hierro-azufre que participan las reacciones redox implicadas en  en la conversión del nitrógeno a amonio. Esta proteína es muy sensible a la presencia de oxígeno y se inactiva de manera irreversible en su presencia.

La dinitrogenasa, o proteína Fe-Mo (componente I), tiene cuatro subunidades. Cada una de estas subunidades tiene dos centros Mo-Fe-S y un número variable de centros Fe-S. Esta proteína también es inactivada por el oxígeno.

Pero, ¿por qué dedicar una entrada del blog a este enzima? Pues bien, la nitrogenasa es la principal enzima de fijación biológica del nitrógeno. El nitrógeno a pesar de ser el gas más abundante en la atmósfera, con una proporción del 78% está en una forma que no es accesible para la mayoría de los seres vivos, la adquisición del nitrógeno de la atmósfera requiere de la rotura del enlace covalente triple que une los dos átomos de nitrógeno que es extraordinariamente estable. En la naturaleza hay tres vías de fijación de este nitrógeno. Por orden de contribución a la fijación de nitrógeno total tenemos las reacciones fotoquímicas que fijan aproximadamente un 2% del nitrógeno gracias a las reacciones que se dan entre el óxido nítrico y el ozono para producir ácido nítrico, Los relámpagos que contribuyen en un 8% a la fijación del nitrógeno. Estos convierten el vapor de agua y el oxígeno en radicales hidroxilo libres, átomos de hidrógeno y oxígeno altamente reactivos que pueden reaccionar con el nitrógeno molecular para formar ácido nítrico.

El 90% restante del nitrógeno fijado procede de la fijación biológica del nitrógeno en bacterias o algas verdes que fijan el nitrógeno atmosférico a amonio, y el enzima más importante de este tipo de fijación es la nitrogenasa.

¿Y cual es la relación con las plantas?

Uno de los principales factores limitantes del crecimiento de las plantas es el nitrógeno. Y algunos grupos han establecido relaciones simbióticas con las bacterias fijadoras del nitrógeno, como es el caso de las leguminosas y las bacterias del género rizhobia. Se trata de una simbiosis muy estrecha y que requiere un intercambio de señales (genes NOD) entre la bacteria y la planta ya que la planta debe desarrollar una grupo de estructuras especiales para alojar a estas bacterias, porque recordemos que la nitrogenasa queda inactiva frente al oxígeno, pero que éste es necesario para las plantas, por eso en los nódulos (estructura de la planta donde se alojan las bacterias simbiontes) contienen una proteína hemo con gran afinidad por el oxígeno, la leghemoglobina.

Todo esto que os he contado son unas breves pinceladas…pero hay mucho más, así que si os pica la curiosidad:

TAIZ, L., ZEIGER, E., 2006. Fisiología Vegetal. Editorial Publicacions de la Universitat Jaume I Castelló. Tercera Edición. Castellón. 498-513.

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