Aminoácidos

Aminoácidos

Uso de los L-Aminoácidos en Bonsái

Glycine, molecular model

Debido al creciente uso de productos con aminoácidos en Bonsái, he creído oportuno aclarar tanto sus usos, como la composición y procedencia de los diferentes aminoácidos, para evitar en lo posible, su incorrecta aplicación. Así mismo, evitar que se compren productos de escasa eficacia, o que sean recomendados para funciones distintas a las que realmente están indicados.

El componente básico de las células vivas son las proteínas. Y los aminoácidos (AA) son el material de construcción de los bloques que las forman. Las proteínas están formadas por varias secuencias de aminoácidos (AA).

Los AA son los componentes necesarios en multitud de procesos dentro de las plantas, entre ellos la fotosíntesis, responsable de la producción de los carbohidratos necesarios para el crecimiento de la planta. Todas las plantas son capaces de sintetizar aminoácidos, pero éste es un proceso complejo que demanda mucha energía.

Las plantas sintetizan los AA a partir de los elementos primarios; el carbono y el oxígeno obtenido del aire, el hidrógeno del agua en el suelo, la formación de hidratos de carbono por medio de la fotosíntesis y la combinación con el nitrógeno que las plantas obtienen del suelo. Todo esto lleva a la síntesis de AA, que son distribuidos por toda la planta mediante sus vías metabólicas. Sólo los L-aminoácidos forman parte de estas proteínas y tienen actividad metabólica.

La aplicación de AA en las plantas permite un ahorro de energía, que en períodos críticos, permite a la planta desarrollarse con normalidad.

 

L- y D -α- aminoácidos

Los-α-aminoácidos, como es bien conocido, son sustancias orgánicas que poseen un grupo ácido (-COOH) y un grupo básico (-NH2) unidos a un átomo de carbono (C) llamado α, al que se unen además uno de hidrógeno (H) y una cadena lateral R, que según su composición da lugar a los distintos AA. Existen dos isómeros diferentes para cada aminoácido, según la ubicación de los radicales respecto al carbono α. Se distinguen con el prefijo D- (cuando el grupo –NH2 se encuentra a la derecha del carbono α) y L- (cuando dicho grupo se encuentra a la izquierda del carbono α) y son imágenes especulares no superponibles.

Y como ya he dicho antes, solamente los L-aminoácidos forman parte de las proteínas utilizadas por las plantas en su actividad metabólica.

 

 

 l_aminoacido R = Cadena lateral que diferencia cada uno de los aminoácidos.  r_aminoacido
L-aminoácido (Grupo amino en el lado izquierdo de la molécula) D-aminoácido(Grupo amino en el lado derecho de la molécula)

Aminoácidos totales:

Todos los aminoácidos pueden ser encontrados en tres formas; libres, formando péptidos, o en proteínas.

Aminoácidos libres: Los AA libres son los procedentes de la hidrólisis de proteínas, y no se encuentran unidos a ningún otro AA mediante uniones pépticas. Debido a su poco peso molecular, las plantas son capaces de asimilarlos de forma rápida y sus efectos en el metabolismo de la planta son más definidos. Por tanto, los AA libres son de gran importancia en la nutrición de las plantas.

Péptidos: Cuando se unen dos o más aminoácidos entre sí (por una unión péptica), forman un péptido. Cuanto mayor sea la longitud del péptido (más aminoácidos unidos), más difícil será la asimilación directa por las plantas

Proteínas: La unión de las diferentes cadenas de polipéptidos forma una proteína. Las unidades estructurales de las proteínas son los aminoácidos se unieron en una secuencia y el orden característico para cada tipo de proteína

Solo los AA libres y en menor medida, los péptidos de bajo peso molecular, son útiles como productos aplicados a las plantas.

El porcentaje de cada uno dependerá del tipo de hidrolizado y del origen de las proteínas (animal o vegetal), y con él, la calidad del producto final.

Origen de los AA

En primer lugar cabría diferenciar la procedencia de las proteínas utilizadas.

Generalmente son de origen animal (restos de matadero) ya que el porcentaje de proteína es mayor que los de origen vegetal. Dado que el aminograma de unos y de otros es muy diferente, cabe señalar que siempre será mejor el de origen vegetal, al contener mayor proporción de L-aminoácidos útiles para las plantas.

Los productos comercializados como “Aminoácidos” están constituidos por los propios AA, péptidos, polipéptidos, polisacáridos, y otros componentes menores procedentes de la hidrólisis de proteínas. Esta hidrólisis puede ser por acción enzimática, térmica, o por medio de ácidos tipo sulfúrico o clorhídrico.

Hidrólisis enzimática e hidrólisis ácida

En la naturaleza, los aminoácidos están unidos entre sí por enlaces amina, formando tanto proteínas como péptidos que contienen únicamente unos pocos aminoácidos.

Para su separación química existen algunos enzimas especializados, las proteasas, que degradan las proteínas en péptidos o en aminoácidos, dependiendo del tiempo de actuación.

Por otro lado, también es posible degradar las proteínas en péptidos y aminoácidos mediante hidrólisis ácida de los enlaces amida. Cuando una proteína se trata con ácido clorhídrico concentrado a 37ºC y durante algunas horas, se hidroliza dando lugar a pequeños péptidos. Ahora bien, si dicha proteína se calienta con ácido clorhídrico del 20% durante algunos días, todos los enlaces amida se rompen y la proteína se degrada completamente obteniéndose los aminoácidos individuales. De hecho, este tratamiento enérgico no solamente hidroliza la proteína, sino que también degrada algunos aminoácidos. Por ejemplo, el triptófano no sobrevive a esta hidrólisis ácida vigorosa, y la L-serina y la L-glutamina, que contienen grupos hidroxilo en sus cadenas laterales, se degradan parcialmente. Además la L-aspargina y la L-glutamina, que contienen grupos amida en sus cadenas laterales, se convierten en ácido aspártico y glutámico, liberándose en este proceso cloruro de amonio. Esta desnaturalización no ocurre en la hidrólisis enzimática.

De todos modos, en nuestro caso, sería siempre deseable que los AA utilizados fueran de origen vegetal y procedentes de hidrólisis enzimática. Así, conservamos intactos los efectos benéficos de los AA más interesantes. Dejando para la agricultura intensiva el uso de productos más económicos.

 

Diferentes L-Aminoácidos.

Teóricamente hablando, el número de aminoácidos posibles es infinito. Por lo que se conocen cientos de aminoácidos diferentes, pero sólo 20 forman parte de las proteínas.

Cada uno de estos 20 AA interviene en el metabolismo de la planta de forma diferente. Aunque algunos de ellos acaban teniendo una misma función  al coincidir al final de diferentes procesos metabólicos.

AA Código
Alanina Ala
Arginina Arg
Asparagina Asn
Ácido aspártico Asp
Cisteína Cys
Glutamina Gln
Ácido glutámico Glu
Glicina Gly
Histidina His
Isoleucina Ile
Leucina Leu
Lisina Lys
Metionina Met
Fenilalanina Phe
Prolina Pro
Serina Ser
Treonina Thr
Triptófano Trp
Tirosina Tyr
Valina Val

 

Efectos en las plantas:

Los AA usados en cantidades adecuadas son un método muy conocido y desarrollado para aumentar el rendimiento de las cosechas, tanto en cantidad como en calidad.

Como hemos visto, los AA son componentes esenciales en la biosíntesis de las proteínas. Los estudios han demostrado cómo los AA intervienen directa o indirectamente en la mayoría de actividades fisiológicas de las plantas.

Si aplicamos los AA como fertilizante, éstos son absorbidos por los estomas en el caso de aplicaciones foliares, y a través de la raíz, si son aplicados en el suelo. Esto último, además favorece la flora bacteriana e interactúa químicamente con los componentes del suelo facilitando la asimilación de nutrientes.

 

Algunos efectos de los AA:

AA

Efecto

Ácido L-Aspártico: Promueve la germinación en semillas
Ácido L-Glutámico: Promueve la germinación en semillasQuelatanteEstimula el crecimiento
L- Arginina: Potencia la resistencia a los efectos del fríoPrecursor de poliamidasEstimula el crecimiento de raíces
L- Cisteína: Quelatante
L- Fenilalanina: Promueve la germinación en semillas
L- Glicina: Quelatante Metabolito esencial  en la formación del tejido foliar
L- Histidina: Quelatante
L- Alanina: Estimulación de síntesis de clorofilaPotencia la resistencia a los efectos del frío
L- Lisina: Promueve la germinación en semillasQuelatanteEstimulación de síntesis de clorofilaPrecursor de poliamidas
L- Metionina: Promueve la germinación en semillasEstimula la producción de etilenoPrecursor de nuevos AA
L- Prolina: Acción anti estrésMantiene la actividad fotosintética  en situaciones adversasFortalece las paredes celulares
L- Serina: Precursor de fitohormonas
L- Treonina: Promueve la germinación en semillas
L- Triptófano: Precursor de fitohormonas
L- Valina: Precursor de fitohormonas

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Biosíntesis de proteínas:

Las proteínas vegetales tienen diferentes funciones: Estructurales (soporte), metabólicas (enzimas), transporte, reserva de aminoácidos, y otras funciones en las que los AA también se hallan involucrados.

Solamente los L-aminoácidos pueden ser asimilados por las plantas. Los D-aminoácidos no son reconocidos por los enzimas, y no participan en forma alguna en la biosíntesis de las proteínas.

Los aminoácidos como factor anti estrés:

En condiciones de estrés, como pueden ser altas temperaturas, baja humedad ambiental, sequía, heladas, ataque de parásitos, granizo, encharcamiento, enfermedades, o efectos fitotóxicos de la aplicación de pesticidas, tendrán efectos negativos en el metabolismo de las plantas. La aplicación de AA antes, durante, y después de las situaciones de estrés, actúan, tanto en modo preventivo, como en la recuperación de estos momentos críticos.

 

Los aminoácidos y  la Fotosíntesis:

La fotosíntesis es la función metabólica más importante de las plantas. A través de ella, la planta sintetiza azúcares a partir del dióxido de carbono, agua, y de la energía luminosa. Estos azúcares (carbohidratos) son la fuente de energía para otros procesos metabólicos de la planta. Una baja tasa de fotosíntesis causada por el estrés puede disminuir el crecimiento de la planta.

La Glicina y el Ácido glutámico son dos metabolitos fundamentales en la formación del tejido vegetal y de la síntesis de la clorofila. Su aplicación aumenta la absorción de energía lumínica, que repercutirá en mayor producción de clorofila.

Glutamine, molecular model

Efecto de los aminoácidos en los estomas:

Los estomas son estructuras celulares que controlan el balance hídrico de las plantas, así como la absorción de gases, macro  y microelementos. La apertura de los estomas se basa en factores externos (luz, humedad, temperatura y concentración de sales), e internos (concentración de aminoácidos, ácido abscísico, etc.).

Los estomas se cierran cuando la humedad y la luz son bajas, y la temperatura y concentración de sales son altas. Cuando los estomas se cierra, se reduce la fotosíntesis y la transpiración (incluye la absorción de macros y microelementos), mientras la respiración aumenta. Cuando esto ocurre, el metabolismo de la planta entra en balance negativo. Esto reduce el metabolismo de la planta y paraliza el crecimiento de todos los miristemos, tanto en ramas como en raíces. El ácido L-glutámico actúa como agente osmótico para el citoplasma de células protectoras, lo que favorece la apertura de los estomas.

Glutamic-acid

 

 

Efecto quelatante y complejante de los aminoácidos:

Los AA poseen capacidad de formar quelatos uniéndose a los microelementos. Si aplicamos microelementos quelatados con AA, tanto su absorción como asimilación se ve acelerada. Esto se debe tanto a la capacidad de quelación de los AA, como a al aumento de la permeabilidad de las membranas celulares. El L-glicina y el ácido L-glutámico son muy conocidos como agentes quelatantes.

 aminoacido_quelato

Los aminoácidos y las Fitohormonas:

Los AA son precursores o activadores tanto de fitohormonas como de otras sustancias activadoras del crecimiento. La L-metionina es un precursor del etileno y de otros factores de crecimiento como la Espermina y Espermidina.

Tryptophan, molecular model

El L- Triptófano es un precursor de la síntesis de la auxina. El L- Triptófano solo puede ser extraído por hidrólisis no agresivas como la enzimática, ya que en hidrólisis ácida, este importante AA queda destruido.

 

Los aminoácidos y Flora Bacteriana:

El equilibrio microbiano del suelo es un factor básico para una buena mineralización de la materia orgánica, así como para proporcionar ambiente adecuado al crecimiento de la raíz. L-metionina es un precursor de los factores de crecimiento que estabilizan las membranas celulares de la flora microbiana.

 Methionine

En resumen:

El uso de aminoácidos nos ayuda a superar períodos críticos en el crecimiento de nuestros bonsái.

Sus múltiples aplicaciones hacen de estos productos una herramienta muy útil para nosotros.

Un aspecto a tener en cuenta es la absorción de nitrógeno por las plantas para su posterior metabolización en proteínas y otros compuestos nitrogenados. La aplicación de AA hace de puente entre esta necesidad de absorción y la formación de nuevos tejidos.

Un ejemplo sería en primavera, cuando  las necesidades de absorción de nitrógeno por las plantas aumentan considerablemente. En estos momentos podemos utilizar aplicaciones de AA que reducirán las necesidades de nitrógeno proporcionándoles toda la energía necesaria sin que el crecimiento se dispare. Obteniendo así mejor compactación y menor tamaño de hoja sin que al árbol le haya faltado ningún nutriente.

A la hora de valorar la calidad de un producto formulado a base de aminoácidos hay que tener en cuenta:

  • Que es deseable que su origen sea vegetal
  • Que su extracción haya sido por hidrólisis enzimática
  • Que el porcentaje de AA libres sea lo más alto posible (+ de 15%)
  • Que los aminoácidos sean en forma L-aminoácido

 

Este artículo es un resumen del tema “Aminoácidos” del curso sobre “Bioestimulantes” de la Escola de Bonsai Menorca.

Autor: Antoni Payeras, publicado en la revista Bonsái Actual nº:139

 

 

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