CÁTEDRA DE FITOQUÍMICA

METABOLISMO DE ELEMENTOS MINERALES Metabolismo del Nitrógeno y Azufre

Dra. María Inés Nieva Moreno Jefe de Trabajos Prácticos

PLANTAS SUPERIORES organismos autotróficos capaces de sintetizar sus componentes moleculares orgánicos a partir de nutrientes inorgánicos obtenidos del medio en el que crecen

Para diversos nutrientes minerales este proceso implica su absorción por la raíz a partir del suelo y la incorporación de los mismos a compuestos orgánicos esenciales para el crecimiento y desarrollo del vegetal. Dicha incorporación es conocida como ASIMILACIÓN DE NUTRIENTES

Composición mineral de las plantas

~ 90% peso seco C – H – O obtenidos del aire y agua

10 % restante fracción mineral absorbida por raíces

Elementos minerales esenciales

Macronutrientes > 0,1 %{ N, P, K, Ca, Mg, S

Micronutrientes < 0,1 ‰ { Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, B La omisión de cualquiera de ellos o su presencia en concentraciones insuficientes provoca alteraciones en la planta y una reducción en el crecimiento participación en Esencialidad de compuestos minerales procesos metabólicos

Para su incorporación

N y parte del S son convertidos a compuestos más reducidos (reducción asimiladora) En los restantes no se dá esta situación

La asimilación de algunos nutrientes, particularmente nitrógeno y azufre, requiere de una serie de reacciones bioquímicas que se encuentran entre las de mayor requerimiento energético entre los organismos vivos

ASIMILACIÓN DEL NITRÓGENO El nitrógeno es el elemento más abundante en nuestra atmósfera. Forma casi el 78 % de la misma (N2). Es un elemento muy estable, y por esa razón no es propenso a intervenir en reacciones químicas. Es por esto que su aprovechamiento, directamente de la atmósfera, está limitado. Es el nutriente más importante para muchas plantas NITRÓGENO

Aminoácidos

proteínas

Nucleósidos y Nucleótidos: DNA y RNA En la célula vegetal

Cofactores: NAD, FAD, CoA Hormonas: etileno

auxinas,

citoquininas,

Metabolitos secundarios: alcaloides, aminas, glicósidos cianogenéticos, glucosinolatos

ASIMILACIÓN DEL NITRÓGENO

FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL NITRÓGENO La mayoría de las bacterias fijadoras de Nitrógeno son organismos de vida libre que se encuentran en el suelo. Algunas son capaces de formar asociaciones simbióticas con plantas superiores

FIJACIÓN DEL NITRÓGENO POR ORGANISMOS SIMBIÓTICOS

NODULACIÓN

1- Inducción de la infección 2- Formación del hilo infectivo 3- Formación del nódulo

NODULACIÓN

Esquema de la formación del nódulo en leguminosas. a) Adhesión de los rizobios al pelo radicular. b) Enrollamiento del ápice del pelo radicular. c) Inducción de la formación del canal de infección. d) Canal de infección formado. e) Infección de los espacios intercelulares de la raíz e induccion de la formación del nódulo. f) nódulo formado

Fagocitosis, un tipo de endocitosis en el que un cuerpo de gran tamaño (por ej. una bacteria) es envuelto por la membrana plasmática de la célula

FIJACIÓN DE NITRÓGENO EN LOS NÓDULOS RADICULARES La reducción de nitrógeno molecular (N2) a iones amonio (NH4+) es una transformación que tiene elevada demanda energética

N2 + 8 e- + 8 H+ + 16 ATP

2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi

Nódulos de leguminosa. Uno de ellos cortado transversalmente. El color rojo se debe a la presencia de leghemoglobina, una forma de hemoglobina necesaria para capturar el oxígeno antes de que contacte con el complejo nitrogenasa, ya que esto bloquearía la fijación de nitrógeno.

DETERMINANTES GENÉTICOS EN LA FORMACIÓN DEL NÓDULO