Universidad estatal península de santa elena
Fisiología vegetal
Metabolismo secundario: asimilación del Nitrógeno y del azufre
Docente: Ing. Lourdes Ortega Maldonado M. SC.
Integrantes: Aray Mateo Emily Asencio Pozo Helen Pozo Quimis Joselyn Rosales Tomala Dave Saltos Catuto Geancarlos Avila Robinson Valentin
Grupo C
Resultado de aprendizaje:Determina los compuestos del metabolismo secundario que se sintetizan a partir de los macro nutrientes que requieren las plantas.
Índice
1. Introducción
3. Asimilación del azufre
2. Asimilación del nitrógeno
3.1. La absorción del sulfato se asemeja a la del nitrato.
2.1. Absorción de nitratos.
2.2. La reducción del nitrato a amonio.
3.2. La asimilación reductiva del sulfato.
2.3. La asimilación del nitrato.
2.4. El amonio generado en distintos procesos metabólicos.
3.3. El glutatión.
3.4. La asimilación del sulfato.
2.5. El metabolismo del nitrógeno y el del carbono están interconectado.
4. Gracias
2.6. El nitrógeno absorbido es asimilado, transportado y movilizado.
Introducción
* El nitrógeno y el azufre se encuentran en los suelos principalmente en forma de nitrato (NO3- ) y de sulfato (SO4 2-) respectivamente. * Las plantas tienen la capacidad de reducir y asimilar dichas formas inorgánicas oxidadas: grupos amino o amido (–NH2) y grupos tiólicos (–SH) de aminoácidos.
Objetivo general:Analizar y describir el metabolismo secundario en plantas. Objetivos específicos: Detallar la asimilación del nitrógeno y del azufre. Mencionar las características de la asimilación del nitrógeno y del azufre.
Asimilación del nitrógeno
Aunque el gas dinitrógeno presente en la atmósfera constituye el mayor reservorio de nitrógeno inorgánico.
Los dos procesos biológicos por los que el nitrógeno inorgánico es convertido en nitrógeno orgánico son la fijación del nitrógeno molecular (N2) y la asimilación del nitrato.
2.1. El nitrato es transportado activamente
al interior de la célula mediante
un simporte con protones.
La absorción de nitrato por medio de las plantas este va a disminuir a bajas temperatura.
La anaerobiosis y en presencia de inhibidores metabólicos demuestra que es un trasporte activo.
El nitrato es
transportado al interior de la célula mediante un simporte
con protones con una estequiometría de 2 H+
/NO3
–.
El nitrato induce la síntesis de su propia proteína transportadora.
2.3. La asimilación del nitrato está regulada por la luz y por los metabolitos nitrogenados y carbonados.
2.2. La reducción del nitrato a amonio tiene lugar mediante dos reacciones consecutivas catalizadas por las enzimas nitrato reductasa y nitrito reductasa.
Diversas señales regulan la síntesis y la actividad de la NR y la NiR de forma coordinada. El nitrato es la principal señal que controla la síntesis de NR y de NiR. En la luz, el complejo NR fosforilada-proteína inhibidora es desfosforilado por una proteína fosfatasa del tipo 2A. La sacarosa-fosfato sintasa, enzima clave en la biosíntesis de sacarosa en las hojas, permite a la planta paralizar, de forma rápida y transitoria.
2.2.2. Nitrito reductasa NiR
2.2.1. Nitrato reductasa NR
La NiR cataliza la reducción del nitrito a amonio y se encuentran en los cloroplastos y plastidios.
Es suministrado por piridín-nucleótidos reducidos,
siendo el NADH la forma más común.
La NR se localiza en el citosol.
La NR es codificada por un único gen.
El nitrato es reducido a nitrito por
la enzima nitrato reductasa (NR).
El nitrito es reducido a
amonio por la nitrito reductasa (NiR).
2.4. El amonio generado en distintos procesos metabólicos se asimila a través del ciclo GS-GOGAT para la síntesis de aminoácidos.
En primer lugar, la GS cataliza la incorporación, dependiente de
ATP, del amonio en una molécula de glutamato para formar
glutamina. A continuación, la GOGAT cataliza la transferencia reductiva del grupo amido de la glutamina al C-2 del
2-oxoglutarato, produciéndose dos moléculas de glutamato.
En los tejidos vegetales se produce amonio en diversos procesos metabólicos, entre los que destacan los siguientes: 1. Reducción del nitrato y fijación del nitrógeno molecular. 2. Fotorrespiración. Conversión de glicina a serina, se libera amonio, es reasimilado en el cloroplasto. 3. Catabolismo de proteínas. Nitrógeno proteico es movilizado mediante la hidrólisis de las proteínas de reserva, son convertidos en glumato produciendo amonio.
2.5. El metabolismo del nitrógeno y el del carbono están interconectados y se regulan recíprocamente para mantener la adecuada proporción interna C/N.
2.4.1. Glutamina sintetasa
2.4.2. Glutamato sintetasa
El glutamato sintasa (GOGAT) cataliza la transferencia reductiva del grupo amido de la glutamina al 2-oxoglutarato para producir dos moléculas de glutamato.
La glutamina sintetasa (GS) es una proteína octamérica, posee una alta afinidad por el amonio. En las hojas se encuentran dos isoformas: GS1 y GS2.
La asimilación del nitrógeno por las plantas requiere poder
reductor, ATP y esqueletos carbonados.
En la luz, o cuando hay
suficiente disponibilidad de carbono (la razón C/N es alta), se
inducen las isoenzimas GS2 y Fd-GOGAT.
En la oscuridad prolongada, que produce una limitación
de carbono, o durante los procesos catabólicos que dan lugar
a una acumulación de amonio en los tejidos (baja razón C/N).
2.4.3. Síntesis de aspartato y asparragina
2.6. El nitrógeno absorbido es asimilado, transportado y movilizado durante el desarrollo de la planta.
Como resultado de la actividad metabólica de las bacterias
nitrificantes, la mayor parte del nitrógeno inorgánico del
suelo se encuentra en forma de nitrato.
Cuando en el suelo existe amonio,
éste también puede ser absorbido.
Las vacuolas constituyen el principal sitio de
almacenamiento del nitrato.
Otro factor que modifica la distribución interna de la asimilación del nitrato es la edad de la planta.
Cuando la planta entra en su fase reproductora, surgen
nuevas necesidades de nitrógeno. En efecto, los frutos y las
semillas en desarrollo demandan gran cantidad de nitrógeno
orgánico.
Asimilación del azufre
El azufre se encuentra en estado oxidado bajo la forma de sulfato (SO42–) (S: +6). Como
tal, donde es reducido hasta sulfuro (S2–) (S:
–2), el cual es rápidamente asimilado como grupo sulfhidrilo
o grupo tiol (–SH) de los aminoácidos cisteína y metionina.
3.1. La absorción del sulfato se asemeja a la del nitrato.
El sulfato de la disolución del suelo es transportado activamente al interior de las células de la raíz mediante un
mecanismo de simporte con protones (3H+
/SO42–).
3.2. La asimilación reductiva del sulfato
comprende su reducción a sulfuro y la incorporación de éste en O-acetilserina para la síntesis de cisteína.
1.- La activación de sulfato por ATP.2.- La reducción del sulfato del APS hasta sulfuro.
3.- El sulfito es reducidoa sulfuro.4.- Síntesis de cisteína.
Una vez que el sulfato ha sido absorbido por la raíz, es exportado en su mayor parte a las hojas, donde puede ser almacenado en la vacuola.
3.3. El glutatión es un compuesto tiólico con múltiples funciones en la planta.
3.4. La asimilación del sulfato está regulada
por la disponibilidad de sulfato y la
demanda interna de azufre reducido.
El glutatión constituye la principal forma de almacenamiento y de transporte a larga distancia del azufre orgánico.
La asimilación del sulfato en la planta está regulada tanto
en su absorción como en su posterior metabolismo.
1.- Transporte y almacenamiento del azufre reducido.2.- Mantenimiento en estado reducido de grupos sulfhidrilos de proteínas. 3.- Destoxificación de especies activas de axígeno. 4.- Destoxificación de xenobióticos.
Cuando se priva a la planta de
sulfato, se activa tanto su absorción como su asimilación.
La cisteína y el glutatión son los
metabolitos azufrados represores de dichos genes.
conclusión
* Las rutas de asimilación del nitrógeno y azufre se regulan entre ellas.* La planta coordina las velocidades de asimilación.
Referencias bibliográficas
Coruzzi GM, Zhou L. Carbon and nitrogen sensing and
signaling in plants: emerging ‘matric effects’. Current
Opinion in Plant Biology 2001; 4:247-253.
2. Foyer CH, Noctor G. (eds.). Photosynthetic Nitrogen
Assimilation and Associated Carbon and Respiratory
Metabolism. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers,
2002.
3. Ireland RJ, Lea PJ. The enzymes of glutamine, glutamate, asparagine, and aspartate metabolism. En: Singh
BK (ed.). Plant Amino Acids. Biochemistry and Biotechnology. New York, Marcel Dekker, Inc., 1999. Kopriva S, Rennenberg H. Control of sulphate assimilation and glutathione synthesis: interaction with N and
C metabolism. J Exp Bot 2004; 55:1831-1842. Maldonado JM. Asimilación del nitrógeno y del azufre. En: Azcón-Bieto J, Talón M. (eds.) Fisiología y Bioquímica Vegetal. Madrid, McGraw-Hill/Interamericana, 1993. Peoples MB, Gifford RM. Regulation of the transport of nitrogen and carbon in higher plants. En: Dennis DT et al (eds.) Plant Metabolism 2a ed. Harlow (UK), Longman, 1997.
¡Gracias!
PRESENTACIÓN ASIMILACIÓN DEL NITRÓGENO Y AZUFRE
Helen Asencio
Created on January 3, 2023
GRUPO C
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Universidad estatal península de santa elena
Fisiología vegetal
Metabolismo secundario: asimilación del Nitrógeno y del azufre
Docente: Ing. Lourdes Ortega Maldonado M. SC.
Integrantes: Aray Mateo Emily Asencio Pozo Helen Pozo Quimis Joselyn Rosales Tomala Dave Saltos Catuto Geancarlos Avila Robinson Valentin
Grupo C
Resultado de aprendizaje:Determina los compuestos del metabolismo secundario que se sintetizan a partir de los macro nutrientes que requieren las plantas.
Índice
1. Introducción
3. Asimilación del azufre
2. Asimilación del nitrógeno
3.1. La absorción del sulfato se asemeja a la del nitrato.
2.1. Absorción de nitratos.
2.2. La reducción del nitrato a amonio.
3.2. La asimilación reductiva del sulfato.
2.3. La asimilación del nitrato.
2.4. El amonio generado en distintos procesos metabólicos.
3.3. El glutatión.
3.4. La asimilación del sulfato.
2.5. El metabolismo del nitrógeno y el del carbono están interconectado.
4. Gracias
2.6. El nitrógeno absorbido es asimilado, transportado y movilizado.
Introducción
* El nitrógeno y el azufre se encuentran en los suelos principalmente en forma de nitrato (NO3- ) y de sulfato (SO4 2-) respectivamente. * Las plantas tienen la capacidad de reducir y asimilar dichas formas inorgánicas oxidadas: grupos amino o amido (–NH2) y grupos tiólicos (–SH) de aminoácidos.
Objetivo general:Analizar y describir el metabolismo secundario en plantas. Objetivos específicos: Detallar la asimilación del nitrógeno y del azufre. Mencionar las características de la asimilación del nitrógeno y del azufre.
Asimilación del nitrógeno
Aunque el gas dinitrógeno presente en la atmósfera constituye el mayor reservorio de nitrógeno inorgánico.
Los dos procesos biológicos por los que el nitrógeno inorgánico es convertido en nitrógeno orgánico son la fijación del nitrógeno molecular (N2) y la asimilación del nitrato.
2.1. El nitrato es transportado activamente al interior de la célula mediante un simporte con protones.
La absorción de nitrato por medio de las plantas este va a disminuir a bajas temperatura.
La anaerobiosis y en presencia de inhibidores metabólicos demuestra que es un trasporte activo.
El nitrato es transportado al interior de la célula mediante un simporte con protones con una estequiometría de 2 H+ /NO3 –.
El nitrato induce la síntesis de su propia proteína transportadora.
2.3. La asimilación del nitrato está regulada por la luz y por los metabolitos nitrogenados y carbonados.
2.2. La reducción del nitrato a amonio tiene lugar mediante dos reacciones consecutivas catalizadas por las enzimas nitrato reductasa y nitrito reductasa.
Diversas señales regulan la síntesis y la actividad de la NR y la NiR de forma coordinada. El nitrato es la principal señal que controla la síntesis de NR y de NiR. En la luz, el complejo NR fosforilada-proteína inhibidora es desfosforilado por una proteína fosfatasa del tipo 2A. La sacarosa-fosfato sintasa, enzima clave en la biosíntesis de sacarosa en las hojas, permite a la planta paralizar, de forma rápida y transitoria.
2.2.2. Nitrito reductasa NiR
2.2.1. Nitrato reductasa NR
La NiR cataliza la reducción del nitrito a amonio y se encuentran en los cloroplastos y plastidios.
Es suministrado por piridín-nucleótidos reducidos, siendo el NADH la forma más común.
La NR se localiza en el citosol.
La NR es codificada por un único gen.
El nitrato es reducido a nitrito por la enzima nitrato reductasa (NR).
El nitrito es reducido a amonio por la nitrito reductasa (NiR).
2.4. El amonio generado en distintos procesos metabólicos se asimila a través del ciclo GS-GOGAT para la síntesis de aminoácidos.
En primer lugar, la GS cataliza la incorporación, dependiente de ATP, del amonio en una molécula de glutamato para formar glutamina. A continuación, la GOGAT cataliza la transferencia reductiva del grupo amido de la glutamina al C-2 del 2-oxoglutarato, produciéndose dos moléculas de glutamato.
En los tejidos vegetales se produce amonio en diversos procesos metabólicos, entre los que destacan los siguientes: 1. Reducción del nitrato y fijación del nitrógeno molecular. 2. Fotorrespiración. Conversión de glicina a serina, se libera amonio, es reasimilado en el cloroplasto. 3. Catabolismo de proteínas. Nitrógeno proteico es movilizado mediante la hidrólisis de las proteínas de reserva, son convertidos en glumato produciendo amonio.
2.5. El metabolismo del nitrógeno y el del carbono están interconectados y se regulan recíprocamente para mantener la adecuada proporción interna C/N.
2.4.1. Glutamina sintetasa
2.4.2. Glutamato sintetasa
El glutamato sintasa (GOGAT) cataliza la transferencia reductiva del grupo amido de la glutamina al 2-oxoglutarato para producir dos moléculas de glutamato.
La glutamina sintetasa (GS) es una proteína octamérica, posee una alta afinidad por el amonio. En las hojas se encuentran dos isoformas: GS1 y GS2.
La asimilación del nitrógeno por las plantas requiere poder reductor, ATP y esqueletos carbonados.
En la luz, o cuando hay suficiente disponibilidad de carbono (la razón C/N es alta), se inducen las isoenzimas GS2 y Fd-GOGAT.
En la oscuridad prolongada, que produce una limitación de carbono, o durante los procesos catabólicos que dan lugar a una acumulación de amonio en los tejidos (baja razón C/N).
2.4.3. Síntesis de aspartato y asparragina
2.6. El nitrógeno absorbido es asimilado, transportado y movilizado durante el desarrollo de la planta.
Como resultado de la actividad metabólica de las bacterias nitrificantes, la mayor parte del nitrógeno inorgánico del suelo se encuentra en forma de nitrato.
Cuando en el suelo existe amonio, éste también puede ser absorbido.
Las vacuolas constituyen el principal sitio de almacenamiento del nitrato.
Otro factor que modifica la distribución interna de la asimilación del nitrato es la edad de la planta.
Cuando la planta entra en su fase reproductora, surgen nuevas necesidades de nitrógeno. En efecto, los frutos y las semillas en desarrollo demandan gran cantidad de nitrógeno orgánico.
Asimilación del azufre
El azufre se encuentra en estado oxidado bajo la forma de sulfato (SO42–) (S: +6). Como tal, donde es reducido hasta sulfuro (S2–) (S: –2), el cual es rápidamente asimilado como grupo sulfhidrilo o grupo tiol (–SH) de los aminoácidos cisteína y metionina.
3.1. La absorción del sulfato se asemeja a la del nitrato.
El sulfato de la disolución del suelo es transportado activamente al interior de las células de la raíz mediante un mecanismo de simporte con protones (3H+ /SO42–).
3.2. La asimilación reductiva del sulfato comprende su reducción a sulfuro y la incorporación de éste en O-acetilserina para la síntesis de cisteína.
1.- La activación de sulfato por ATP.2.- La reducción del sulfato del APS hasta sulfuro.
3.- El sulfito es reducidoa sulfuro.4.- Síntesis de cisteína.
Una vez que el sulfato ha sido absorbido por la raíz, es exportado en su mayor parte a las hojas, donde puede ser almacenado en la vacuola.
3.3. El glutatión es un compuesto tiólico con múltiples funciones en la planta.
3.4. La asimilación del sulfato está regulada por la disponibilidad de sulfato y la demanda interna de azufre reducido.
El glutatión constituye la principal forma de almacenamiento y de transporte a larga distancia del azufre orgánico.
La asimilación del sulfato en la planta está regulada tanto en su absorción como en su posterior metabolismo.
1.- Transporte y almacenamiento del azufre reducido.2.- Mantenimiento en estado reducido de grupos sulfhidrilos de proteínas. 3.- Destoxificación de especies activas de axígeno. 4.- Destoxificación de xenobióticos.
Cuando se priva a la planta de sulfato, se activa tanto su absorción como su asimilación.
La cisteína y el glutatión son los metabolitos azufrados represores de dichos genes.
conclusión
* Las rutas de asimilación del nitrógeno y azufre se regulan entre ellas.* La planta coordina las velocidades de asimilación.
Referencias bibliográficas
Coruzzi GM, Zhou L. Carbon and nitrogen sensing and signaling in plants: emerging ‘matric effects’. Current Opinion in Plant Biology 2001; 4:247-253. 2. Foyer CH, Noctor G. (eds.). Photosynthetic Nitrogen Assimilation and Associated Carbon and Respiratory Metabolism. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, 2002. 3. Ireland RJ, Lea PJ. The enzymes of glutamine, glutamate, asparagine, and aspartate metabolism. En: Singh BK (ed.). Plant Amino Acids. Biochemistry and Biotechnology. New York, Marcel Dekker, Inc., 1999. Kopriva S, Rennenberg H. Control of sulphate assimilation and glutathione synthesis: interaction with N and C metabolism. J Exp Bot 2004; 55:1831-1842. Maldonado JM. Asimilación del nitrógeno y del azufre. En: Azcón-Bieto J, Talón M. (eds.) Fisiología y Bioquímica Vegetal. Madrid, McGraw-Hill/Interamericana, 1993. Peoples MB, Gifford RM. Regulation of the transport of nitrogen and carbon in higher plants. En: Dennis DT et al (eds.) Plant Metabolism 2a ed. Harlow (UK), Longman, 1997.
¡Gracias!