METABOLISMO DEL ALMIDON
Delgado Loredo Ral Ricardo Flores Weyerstalh Alfredo Gallardo
Rivera Jos Luis Rodrguez Leyte Leslie Yajarumi
Grupo: 608
Fecha de entrega: 14/ Diciembre/ 2011
Metabolismo del almidn
Delgado Loredo Ral Ricardo Flores Weyerstalh Alfredo Gallardo
Rivera Jos Luis Rodrguez Leyte Leslie Yajarumi
Referencias Bibliogrficas: Fregene, M. Cabal, D. 2004. Regulacin
de la biosntesis del almidn en plantas terrestres. Vol. 25 Bernal,
L. / Martnez, E. 2006. UNA NUEVA VISIN DE LA DEGRADACIN DEL ALMIDN.
Ciencia e investigacin. Vol.15. pg.: 77-90 Tofio, A. Romero, M. y
Ceballos, H. 2005. Efecto del estrs abitico sobre la sntesis y
degradacin de almidn. Vol. 36
Propuestas de contenido: Contenido Concepto de almidn Enzimas
involucradas en la sntesis y degradacin del almidn almidn-enzima
enzima y degradacin las rutas biosintticas que recorre el almidn
Artculos 1,2 1,2,3 1,2 2, 3 3
Introduccin Este trabajo est dedicado al metabolismo del almidn,
el almidn es la reserva ms abundante de las plantas, la cual se
encuentra en sus hojas y los tallos y races de diferentes flores,
semillas y frutos, que son utilizados como fuentes de energa, y
como es degradado en algn punto de su desarrollo, ayuda a mantener
distintos proceso celulares, y el metabolismo de la planta es el
que decide su control. El almidn es importante en la economa y en
lo social, pues se vende a grandes cantidades en los cereales, la
degradacin del almidn en endospermo de cereales puedes ser muy
distinto al proceso que ocurre en otras especies y rganos
vegetales, en los cuales nos enfocaremos.
Todas las clulas vegetales sintetizan y degradan almidn, puede
ser acumulado por periodos muy largos, en otras solo basta una
noche para que se degrade, la cantidad de almidn presente en un
rgano representa un balance entre los procesos de sntesis y
degradacin. Hablaremos sobre el funcionamiento de las enzimas
conocidas actualmente involucradas en la sntesis y degradacin del
almidn, de las cuales mencionaremos con mayor amplitud: ADP-glucosa
pirofosforilasa (AGPasa), Sintetasas de almidn (SS), Enzima de
ramificacin del almidn (SBE), Biosntesis de amilasa, Biosntesis del
amilopectina y formacin del granulo de almidn, y tambin de la
degradacin del almidn en los plastidios. La ruta de biosntesis del
almidn involucra gran nmero de isoenzimas que interactan en
complejos multproteinicos y que en casos como el de las enzimas
relacionadas con la degradacin del almidn tambin participan en la
poda de glucanos altamente ramificados derivados de la sntesis de
la amilopectina, en el proceso de formacin del granulo. La
asociacin de diferentes protenas al a superficie del granulo
constituir un paso esencial en el metabolismo de degradacin del
almidn.
Por ultimo elegimos este tema ya que tiene mucho que ver con la
unidad de metabolismo que vimos en nuestro programa de biologa V
abarcando parte importante de la misma, tomando en cuenta los temas
de transformacin de la energa, metabolismo de las molculas
orgnicas, y papel de las enzimas.
Objetivo
El objetivo de este trabajo es abordar y discutir el tema de las
enzimas en sntesis y degradacin del almidn, as como su metabolismo
y mejoramiento, dando una breve explicacin de cada tema y su
importancia en el metabolismo celular, as como las aportaciones de
este a la clula.
Ya que todas las clulas vegetales sintetizan y degradan almidn
en algn punto de su desarrollo; no obstante, existen notables
diferencias con relacin al destino del almidn producido y se
explicaran algunos de estos procesos.
Trata la degradacin de almidn desde tres puntos de vista
diferentes: el grnulo de almidn, las enzimas involucradas en el
proceso y el papel de la interaccin grnulo de almidn enzimas
hidrolticas; ya que mencionara en breve un resumen de cada una de
estas rutas, sus caractersticas y su medio de funcionamiento, as
como las aportaciones metablicas al organismo.
Mencionara las rutas biosintticas que recorre el almidn y el
proceso degradatorio presente en el metabolismo del almidn; como se
desempea cada una de manera breve y sus componentes y aportaciones
al organismo, sus pasos y procesos.
Tambin tratara la importancia de cada uno de los temas ya
mencionados anteriormente y sus caractersticas durante el
metabolismo celular y su funcionamiento dada la importancia que
tiene la degradacin del almidn acumulado en las hojas para el
desarrollo de las plantas.
Desarrollo Concepto de almidn Tofio, Fregene, Ceballos y Cabal
(2006) sealan que El almidn es el carbohidrato de reserva ms
abundante en las plantas y se encuentra en hojas, diferentes tipos
de tallos y races as como en flores, frutos y semillas en los
cuales se utiliza como fuente de energa durante periodos de
dormancia, estrs o reinicio del crecimiento. (p.1). La importancia
econmica y social que adquirieron durante el siglo pasado las
bebidas alcohlicas producidas a partir de cereales, llev a una
mayor investigacin cientfica dirigida a conocer la naturaleza y
regulacin del proceso de degradacin de almidn en el endospermo, el
cual actualmente se entiende con profundidad tanto a nivel
bioqumico como molecular (38). Sin embargo, la degradacin del
almidn en endospermo de cereales puede ser muy diferente a la forma
en que este proceso ocurre en otras especies y rganos vegetales
(Bernal, L., Martnez. E. 2006). De manera creciente, el almidn es
utilizado como recurso energtico renovable despus de su conversin a
etanol y para muchas aplicaciones industriales por su versatilidad,
bajo costo y la facilidad con que se alteran las propiedades fsico
qumicas, ya sea mediante modificaciones qumicas, enzimticas o
tratamientos (jobling, 2004)
El almidn es una molcula compuesta por dos tipos de polmeros: la
amilosa y la amilopectina. La amilopectina est formada por unidades
de glucosyl unidas por enlaces -1,4 y altamente ramificadas en la
posicin - 1,6 en intervalos de 10nm a lo largo del eje de la
molcula y constituye entre el 85-70% del almidn. La amilosa es una
cadena fundamentalmente linear de glucanos -1,4 con limitados
puntos de ramificacin en la posicin - 1,6 y constituye entre 15-30
% del almidn. La amilopectina es ms estable que la amilosa debido a
los limitados enlaces de hidrgeno, que le confieren fluidez, alta
viscosidad y elasticidad a las pastas y espesantes. Las protenas,
lpidos y minerales son componentes cuantitativamente menores del
almidn (Mclauchlan et al., 2001).
Ruta biosinttica del almidn. Aparentemente la ruta postulada
para la biosntesis de almidn es relativamente simple e involucra
tres enzimas: la ADP- glucosa pirofosforilasa, la sintetasa de
almidn y la enzima de ramificacin del almidn. Sin embargo, se ha
demostrado la participacin de varias isoformas de estas enzimas y
otras enzimas adicionales que estn de alguna manera involucradas en
el proceso. (Dennis y Blakeley, 2000; Santacruz et al.,2002).
Uno de los adelantos importantes en la comprensin de la
biosntesis del almidn, es la explicacin de la aparente
simultaneidad en la sntesis de los dos polmeros constituyentes del
almidn. Las sintetasas del almidn estn asociadas con el
alargamiento de las cadenas de glucano y se pueden clasificar en
dos grupos de acuerdo con la localizacin. (Denyer, et al., 2005;
Smith, 2005).
Se ha registrado que la expresin de algunos genes relacionados
con el metabolismo del almidn est ajustada al ritmo circadiano de
la planta mediante un mecanismo de control por luz similar al
encontrado en la fotosntesis en el sistema del fitocromo.
(Urbanczyk-Wochniak et al., 2005)
Respuestas hormonales del metabolismo del almidn al estrs
abitico
Adems del papel sobresaliente de las fitohormonas en la
regulacin de la cascada bioqumica que modifica la expresin gentica,
ciertos iones y algunos metabolitos intermediarios median algunos
de los procesos integrados y las reacciones de respuesta de la
planta al estrs. (Rolland et al., 2006).
La eficiencia del proceso fotosinttico depende de factores
ambientales como humedad, temperatura e intensidad lumnica. La
planta ajusta su eficiencia fotosinttica a la mxima intensidad de
luz, temperatura, estado de desarrollo y diferentes factores.
(El-Sharkawy et al., 1989; Meja de Tafur, 2002).
El efecto del estrs abitico al igual que los mecanismos de
tolerancia al estrs abitico son similares en la fuente y el
vertedero. Sin embargo, aunque el efecto el estrs acta
simultneamente limitando tanto la fotosntesis como la absorcin de
nutrientes. (Chynnusamy et al., 2005).
Enzimas involucradas en la degradacin del almidn.
Durante el da las clulas de las hojas toman carbono que se
convierte a partir de la fotosntesis en sacarosa y almidn. La
sacarosa se exporta a los tejidos no fotosintticos y el almidn se
almacena en el cloroplasto. En la noche este almidn se degrada para
proveer a la clula y a otros rganos de carbono, energa y poder
reductor. El suministro de carbono a partir del almidn degradado en
la noche es esencial para el desarrollo de la planta. Por otro
lado, independientemente de cul es la enzima que inicie el ataque,
actualmente se sabe que la enzima glucan, agua dicinasa (GWD) es
necesaria en el proceso de degradacin de almidn (Lilia Bernal et
al., 2006)
Una vez iniciada la degradacin del grnulo del almidn, se
generarn glucanos solubles en el estroma del cloroplasto, que
pueden metabolizarse a travs de fosforlisis por la enzima glucan
fosforilasa cloroplstica, generndose glucosa 1-fosfato o por la
enzima b-amilasa que cataliza la produccin de b-maltosa a partir
del extremo no reductor de a-1,4-glucanos. Los estudios que se han
realizado indican que la b-amilasa es responsable de la hidrlisis
de la mayor parte del almidn acumulado en hojas de papa y en
cloroplastos de A. thaliana y que la maltosa producida se exporta
al citosol por medio de un transportador especfico. (Denyer, et
al., 2005; Smith, 2005).
ENZIMAS INVOLUCRADAS EN EL ALMIDN
Martnez, Eleazar. Departamento de Bioqumica. Facultad de Qumica
(UNAM) (2006) nos dice: El almidn es una sustancia que se obtiene
exclusivamente de los vegetales que lo sintetizan a partir del
dixido de carbono que toman de la atmsfera y del agua que toman del
suelo. En el proceso se absorbe la energa del sol y se almacena en
forma de glucosa y uniones entre estas molculas para formar las
largas cadenas del almidn, que pueden llegar a tener hasta 2000 o
3000 unidades de glucosa. Est realmente formado por una mezcla de
dos sustancias, amilosa y amilopectina, que slo difieren en su
estructura: la forma en la que se unen las unidades de glucosa
entre s para formar las cadenas. En los cereales y tubrculos que lo
contienen, el almidn se encuentra en las clulas formando los
grnulos de almidn. Segn el modelo clsico de la biosntesis del
almidn, la sacarosa y el almidn son los productos finales de dos
rutas unidireccionales que tienen lugar en el citosol y en el
cloroplasto respectivamente. Como todo proceso anablico, la sntesis
de almidn requiere energa aportada por el ATP y otras molculas
transportadoras de energa, es un proceso endergnico.
Calvo, Miguel. Estructura del almidn. 2003. Recuperado de
http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/azucares/almidon.html
El almidn es una mezcla de polmeros de glucosa (amilosa y
amilopectina) que las plantas producen y acumulan en forma de
grnulos insolubles que presentan formas y tamaos diversos. Los
grnulos son estructuras altamente organizadas cuyas dimensiones y
caractersticas varan entre especies, algunos grnulos tienen forma
esfrica o son esferoides aplanados con un surco ecuatorial,
mientras que otros son poligonales. La ruta postulada para la
biosntesis de almidn es relativamente simple e involucra tres
enzimas: la ADP- glucosa pirofosforilasa (AGPasa), la sintetasa de
almidn (SS) y la enzima de ramificacin del almidn (SBE). Sin
embargo, se ha demostrado la participacin de varias isoformas de
estas enzimas y otras enzimas adicionales que estn de alguna manera
involucradas en el proceso. ADP- glucosa pirofosforilasa (AGPasa)
Adriana Tofio, Martin Fregene, Hernan Ceballos, Diana Cabal (2000)
nos dice: Es una enzima (EC 2.7.7.9) que participa en la
glucognesis. Cataliza la reaccin entre la Glucosa-1-fosfato y el
UTP para formar UDP-glucosa.2 Posteriormente la UDP-glucosa ser
utilizada la glucgeno sintetasa para aadir una molcula de glucosa a
un polmero de glucgeno en formacin. La AGPasa es una enzima
heterotetramrica y el anlisis de mutantes demostr que tanto las
dos
subunidades grandes como las dos pequeas son necesarias para la
actividad; las subunidades grandes actan en la regulacin y las
pequeas en la catlisis. Se han clonado tres cDNAs en yuca que
codifican para las subunidades B, S2 y S3 de la AGPasa. El producto
de la actividad de AGPasa es la ADP-glucosa que acta como precursor
inmediato de la sntesis del almidn
Sintetasas de almidn (SS) Adriana Tofio, Martin Fregene, Hernan
Ceballos, Diana Cabal (2000) nos dice: Uno de los adelantos
importantes en la comprensin de la biosntesis del almidn, es la
explicacin de la aparente simultaneidad en la sntesis de los dos
polmeros constituyentes del almidn. Las sintetasas del almidn estn
asociadas con el alargamiento de las cadenas de glucano y se pueden
clasificar en dos grupos de acuerdo con la localizacin; una (GBSSI)
se encuentra firmemente ligada a los grnulos de almidn y cataliza
la conversin de ADP-glucosa a cadenas lineales de (1-4) -glucosa
(amilosa) y la otra (SSS) es una forma soluble localizada en el
estroma de los amiloplastos y cloroplastos y actua especficamente
en la biosntesis de amilopectina. Sin embargo, GBSSI responsable de
la sntesis de amilosa tambin contribuye con la sntesis de
amilopectina. An se desconocen los factores que determinan la
particin de la actividad de laenzima en los dos procesos. Se han
determinado diversas isoformas de GBSS y SSS. En Arabidopsis se han
identificado las isoformas SS II y III que actan en la formacin del
almidn foliar transitorio. La SSIII acta directamente en el
ensamblaje del almidn y adems puede inhibir su biosntesis. Enzima
de ramificacin del almidn (SBE) Adriana Tofio, Martin Fregene,
Hernan Ceballos, Diana Cabal (2000) nos dice: La enzima
ramificadora SBE tambin presenta mltiples isoformas que varan entre
especies y su actividad entre genotipos debido a cambios en el
extremo N y C terminal de la protena. La actividad de SBE es
importante en la calidad y cantidad de almidn. La ausencia de esta
enzima ocasiona varios efectos como
bajas concentraciones de amilopectina y almidn pero elevada
cantidad de azcares. El estado de desarrollo de la planta regula la
expresin de las enzimas ramificadoras del almidn I y II por lo cual
se pueden observar granos de almidn de forma diferente con el
transcurso del tiempo.
Discusin Entramos en discusin tomando como base las citas
encontradas en el desarrollo del trabajo y nos dimos cuenta que el
almidn tiene que pasar por varios procesos antes de llegar a lo que
es la produccin de la planta en si y en tanto la materia de la
produccin tambin una estrecha relacin con la asignatura de qumica,
ya que se encuentra temas muy comunes de la materia, como las
reacciones qumicas que son parte del proceso donde tambin entra en
anabolismo y catabolismo ya que el tema tratado dice que hay una
reacciones que se encarga de degradar varios elementos, para poder
dar la formacin de otros compuestos como la amilosa entre otros
elementos como la amilopectina que son la degradacin de cadenas
como el glucagn.
Y ya entrando a los temas de las clulas que conforman las
plantas, como la fotosntesis en la fase oscura y cuales serias las
ventajas de que se producir la fotosntesis en esta, los
cloroplastos como tambin influyen en estas etapas de las plantas
para llegar a darle el color.
Revisamos los aspectos de la interaccin de las clulas
relacionadas los procesos llamados los estreses abiticos, se
considera la participacin del las cadenas del carbono en ciertas
faces de recepcin y respuestas que se encarga de retomar la planta,
Como tambin la temperatura en tanto como la etapa de fase oscura de
la planta para que se pueda dar una buena produccin de almidn de la
planta. Bibliografas:
Bernal, L. / Martnez, E. 2006. UNA NUEVA VISIN DE LA DEGRADACIN
DEL ALMIDN. Ciencia e investigacin. Vol.15. pg.: 77-90 (Lilia
Bernal et al., 2006) (Chynnusamy et al., 2005). (El-Sharkawy et
al., 1989; Meja de Tafur, 2002). (Dennis y Blakeley, 2000;
Santacruz et al.,2002).
Fregene, M. Cabal, D. 2004. Regulacin de la biosntesis del
almidn en plantas terrestres. Vol. 25 (Mclauchlan et al.,
2001).
-(Denyer, et al., 2005; Smith, 2005). -(Urbanczyk-Wochniak et
al., 2005)
Tofio, A. Romero, M. y Ceballos, H. 2005. Efecto del estrs
abitico sobre la sntesis y degradacin de almidn. Vol. 36
- (jobling, 2004) - (Urbanczyk-Wochniak et al., 2005) - (Rolland
et al., 2006).
