CAPÍTULO 1: Algunos aminoácidos esenciales. Promotores de fitohormonas y alcaloides

Por Víctor Bataller Gómez (TRABE)

Retomamos el tema de los aminoácidos más importantes y el efecto que tienen en nuestras plantas, para concluir con una mención especial a dos compuestos obtenidos a partir de aminoácidos, los alcaloides y las fitohormonas.

              Treonina

             Es un aminoácido esencial, es decir, no es sintetizado en suficiente cantidad por los humanos, por lo que debe incorporarse en su dieta diaria. Por el contrario, en plantas y microorganismos, la treonina es sintetizada a partir del ácido aspártico (otro aminoácido). Utilizando la coenzima “piridoxal fosfato” la treonina se transforma en “α-cetobutirato” y libera NH4+. Su función principal es la de sintetizar otras enzimas, como la “acetil CoA”.

             Triptófano

             El triptófano es un aminoácido esencial y precursor de diversos metabolitos secundarios tales como alcaloides, pigmentos y hormonas. Es un precursor de algunos alcaloides presentes en las plantas que actúan de forma preventiva contra el ataque de patógenos y herbívoros. También es precursor en la síntesis de auxinas.

             Fenilalanina

            Interviene en el proceso de “humificación”, o lo que es lo mismo, el proceso de formación del humus, que es el conjunto de reacciones responsables de la transformación de la materia orgánica que da lugar a productos inorgánicos sencillos como CO2, NH3, H2O, etc… Es lo que también se conoce como mineralización de la materia orgánica.

            Arginina

             Estimula el desarrollo de las raíces y juega un papel fundamental en la síntesis de clorofila. Interviene en el desarrollo radicular y en la formación de la molécula de clorofila. En situaciones de crecimiento vegetativo débil, puede servir como fuente de almacenamiento de nitrógeno. Asimismo, se relaciona a este aminoácido con los procesos de cuajado y floración en las plantas.

             Metionina

             Interviene en la síntesis del etileno, sustancia que favorece la maduración de los frutos. Favorece también el desarrollo radicular.

             Cisteína

             Es abundante en “defensinas” y “tioninas”, las cuales tienen una potente acción antifúngica.

             Tirosina

             Es precursora de alcaloides que actúan contra patógenos y herbívoros.

            Los alcaloides son metabolitos secundarios de las plantas sintetizados a partir de los aminoácidos, y por eso mismo son nitrogenados. La mayoría de los alcaloides poseen una intensa acción fisiológica en los animales, con efectos psicoactivos, aun a bajas dosis, por lo que son muy usados en medicina para tratar problemas mentales o mitigar el dolor.

Existen productos naturales cuya consideración como alcaloides se encuentra en debate. Es el caso de las bases nitrogenadas de nucleótidos y ácidos nucleicos (adenina, timina, guanina, uracilo y citosina), los aminoácidos no proteínicos, los esfingolípidos que son los componentes de membranas celulares, las vitaminas, los glucósidos cianogénicos, los glucosinolatos, los aminoazúcares tales como la glucosamina, etc..

            Los antiguos mayas utilizaban una gran variedad de alcaloides en su medicina tradicional. Se han utilizado también desde hace más de dos mil años con fines medicinales en otras sociedades como la europea. Sus actividades biológicas son importantes por su efecto hormonal y su intervención en algunas reacciones de gran importancia en el metabolismo celular.

            A pesar de ser sustancias poco similares estructuralmente, llevan a cabo funciones muy parecidas. Generalmente actúan sobre el sistema nervioso central; la más estudiada es la acción euforizante, si bien existen también existen alcaloides con efectos depresores del sistema nervioso central.

            Los alcaloides están ampliamente distribuidos en el reino vegetal; de hecho, el 25% de las plantas contienen alcaloides, y en algunas especies su concentración puede alcanzar hasta el 10%. Por ejemplo, la familia de las “solanáceas” es muy rica en alcaloides: en el tabaco hay derivados de la piridina como la Nicotina. La mayor concentración se suele dar en las raíces y en las hojas jóvenes, inflorescencias y yemas. En algunas especies se encuentran en altas concentraciones en sus semillas.

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Según su estructura química, se clasifican en:

            Alcaloides de núcleo isoquinoleico: se encuentran en las plantas papaveráceas y ranunculáceas. El más importante es la papaverina, que tiene propiedades hipnóticas.

            Alcaloides de núcleo fenantrénico: el más importante es la morfina. Se encuentra en el opio en forma de sal. Se emplean en medicina como sedantes y calmantes.

            Alcaloides de núcleo tropánico: pertenecen a este grupo la atropina y la cocaína. La atropina se encuentra en el jugo de varias plantas como la belladona y el estramonio. La cocaína se extrae de las hojas de coca. En medicina se utiliza en forma de clorhidrato, sobre todo para contrarrestar el efecto de sustancias tóxicas y venenos.

            Alcaloides de núcleo indólico: los más importantes son la estricnina y la brucina. La estricnina es uno de los alcaloides más potentes. Se extrae de diversas plantas del género Strychnos, entre ellas el “haba de San Ignacio” y la “nuez vómica”. Tiene un sabor amargo muy intenso y es muy tóxica.

            Alcaloides de núcleo no definido: son todos aquellos alcaloides cuya constitución no ha sido aún establecida con claridad. Entre ellos se encuentra la aconitina (veneno muy violento, utilizado en terapéutica para combatir ciertas dolencias) y la ergotinina (uno de los principios activos del cornezuelo de centeno, que ejerce una acción específica sobre el útero).

            Cuando un aminoácido se “descarboxila” se forman las aminas, muchas de las cuales forman derivados posteriores, como los que acabamos de ver. Muchas aminas pueden aceptar un segundo, o hasta un tercer “grupo alquilo”, para formar aminas secundarias o terciarias.     

            Otros de los efectos que favorecen los aminoácidos presentes en nuestras plantas son la formación o inducción de la síntesis de fitohormonas.

             Las fitohormonas juegan un rol importante en la regulación del crecimiento y desarrollo de plantas superiores. La síntesis y acción de las fitohormonas son inducidas por factores ambientales. Las fitohormonas son “mensajeros químicos” entre las células y los órganos de las plantas. Cada fitohormona tiene un amplio espectro de acción: la misma fitohormona puede afectar ó regular varios procesos, dependiendo de su concentración y de las condiciones en el interior de la planta.

             Hay cinco clases de fitohormonas en las plantas superiores:

             Citoquininas (CYT): Las citoquininas o citocininas constituyen un grupo de hormonas vegetales que promueven la división y la diferenciación celular. Mediante este proceso, las células vegetales son transformadas en otro tipo de células específicas para formar un órgano en particular, ya sean raíces, hojas, flores o frutos, ya que cada uno tiene diferentes tipos de células. Estas hormonas son las encargadas, más concretamente, de causar el efecto de diferenciación celular.

            Las citoquininas son fácilmente transportadas por el interior de las plantas. Los principales centros de fabricación de estas hormonas son las raíces, desde donde son transportadas al resto de la planta. Uno de los efectos más notables de las CYT es el retraso de la caída foliar, principalmente atribuido a la reducción en la degradación proteica.

            Actualmente, se utilizan citocininas para regular y/o manipular eventos fisiológicos específicos: la formación y crecimiento del fruto, el crecimiento vegetativo (lento pero vigoroso), inducir la apertura de yemas laterales de ramas (favorece el crecimiento lateral en contra del crecimiento apical), la formación de los cloroplastos (por lo que mejoran la fotosíntesis), el retraso de la senescencia de hojas y germinación de la semilla.

            Giberelinas (GA); sus usos más destacados son para:

–          La germinación de las semillas: adelantan y aumentan la cantidad de germinación, sobre todo si se alterna o combina con otras hormonas como las citocininas, lo que favorece aún más esos efectos.

–          El crecimiento vegetativo, al estimular la división celular y el alargamiento de las células formadas.

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–          La formación de flores en ciertas especies que requieren de días largos o “hibernación” (la parada fisiológica de la planta con la caída total de las hojas) para formar flores: las giberelinas promueven dicho proceso. En el resto de plantas se ha establecido que estas hormonas inhiben la formación de las flores.

–          La formación de frutos, pero sólo en varios cultivos y sólo mediante algunas giberelinas. Las dosis elevadas inducirán la caída de los frutos.

–          El crecimiento del fruto: el tejido carnoso de los frutos crece por división y alargamiento celular, en lo cual participan las giberelinas, junto con las citocininas y las auxinas.

–          La maduración. En algunas especies se usa para retrasar la madurez (color) y reducir la pérdida de piel o cáscara.

            Auxinas (AUX); se utilizan para:

–          La reproducción asexual, por esquejes, etc. El ácido indolbutílico es la auxina más eficaz para este efecto por su estabilidad y poca movilidad; la otra utilizada ha sido el ácido naftalenacético, sobre todo para micropropagación.

–          La formación del fruto, en ciertas especies y condiciones.

–          El crecimiento del fruto: la aplicación de auxinas en la etapa de crecimiento por división celular de los frutos puede estimular y aumentar el tamaño final del órgano.

–          La caída de frutos: principalmente el ácido naftalenacético (ANA). Esto puede ser útil para eliminar parcialmente los frutos jóvenes y reducir la competencia al mejorar los tamaños.

–          La retención de frutos. Las auxinas también pueden utilizarse para regular un proceso totalmente opuesto al anterior: inhibir la caída de los frutos en etapa madura.

–          Conseguir una acción herbicida: algunas auxinas, a altas dosis, tienen una acción tipo herbicida en algunas plantas.

            Otros efectos de las auxinas son el retraso en la maduración de órganos, el crecimiento de los cúmulos florales y la estimulación el flujo interno. En ciertos casos se hacen aplicaciones de auxinas a altas dosis para producir efectos tipo etileno, como la inducción de floración en las Bromeliaceas o el estímulo de formación de flores femeninas en plantas dioicas.

             Ácido abscísico (ABA), también conocida como “hormona del estrés”. La síntesis de ácido abscísico se presenta en respuesta rápida a factores ambientales como una deficiencia de agua, y también como respuesta a la deficiencia de nitrógeno. Para ello favorece el aumento de la permeabilidad de la membrana o la disminución de la extensibilidad de la pared celular.

            Etileno (ET). Es un gas, y los centros de síntesis y acción están localizados en el mismo tejido. El etileno tiene un rango de efectos notables sobre el crecimiento y desarrollo vegetal. Por ejemplo, dependiendo de su concentración realza ó reprime el crecimiento radical, se requiere para la maduración del fruto, induce la formación de arénquima radical en respuesta a la inundación, y también induce la activación de genes de defensa bajo diversos tipos de estrés ambiental, incluyendo los inducidos por patógenos.

Caso aparte son los jasmonatos (JA). Actualmente hay muchos debates en los que se considera a tipo de compuestos como fitohormonas. Pueden considerarse “hormonas del estrés” similares al ácido abscísico. Su biosíntesis es causada por un estrés debido a la sequía, e induce la síntesis de proteínas generadas por ese estrés. Los jasmonatos se están estudiando como responsables de la caída de hojas originada por frutos y semilla.

Uno de las principales fuentes de aminoácidos y fitohormonas proviene de los fondos marinos también. La mezcla de tres tipos de algas está presente en TRESALGAS floración y permite garantizar la presencia de 14 vitaminas, incluida la vitamina B12 (que no se encuentra en las plantas terrestres) y fitohormonas. Las algas empleadas en su formulación son “Macrocystis pyrifera”, “Laminaria bongardiana” y “Ascophylum nodosum”.