Download Tema 19. Etileno. Archivo

Tema 19
Etileno
La hormona gaseosa
1
Objetivo
Conocer los aspectos más relevantes de
estos reguladores del desarrollo, que
hacen referencia a la estructura química,
metabolismo, efectos fisiológicos, rutas
de señalización y expresión génica, así
como a las aplicaciones comerciales.
2
Contenido
Introducción
 Estructura
 Metabolismo
 Efectos fisiológicos
 Mecanismo de acción
 Aplicaciones comerciales

3
Introducción
4
Un poco de historia…

En
la
antigua
China se quemaba
incienso en locales
cerrados
para
incrementar
la
maduración de las
peras.
5


La historia del etileno, se remonta al siglo pasado,
cuando las ciudades se iluminaban con lámparas de
gas.
En Alemania, se demostró que el gas que se perdía
desde las lámparas era el causante de la desfoliación
que ocurría en los árboles que se encontraban en las
calles.
6

1901. D. Neljubov observó que plántulas de
guisante crecidas en oscuridad en el laboratorio
mostraban síntomas que más tarde se
denominaron la triple respuesta: acortamiento del
tallo, crecimiento lateral y crecimiento horizontal
anormal.

El etileno procedente de la hulla era el responsable
de dicha respuesta.
7
¿Producen etileno las plantas?

1910. Coussin observó que cuando se mezclaban
naranjas con bananas en el mismo contenedor, las
bananas maduraban prematuramente.

1934. Gane identificó al etileno químicamente como un
producto natural del metabolismo de las plantas, y
debido a sus efectos sobre el desarrollo de las mismas se
le clasificó como una fitohormona.

1935. Crocker propuso que el etileno era la hormona
vegetal responsable de la maduración de los frutos.
8

Considerado como un compuesto menor
frente al protagonismo de la auxina en la
época, no se retoma una investigación más
exhaustiva hasta la introducción en 1959 de
técnicas analíticas que permitieran su
cuantificación.
9
Estructura
10



Es el alqueno más sencillo
Es inflamable
Es fácilmente oxidable
H
H
C=C
H
H
Etileno
Oxidación del etileno
Etileno
Oxido de etileno
Acido oxálico
El etileno, aunque es un gas en condiciones normales de presión y
temperatura, se disuelve en cierto grado en el citoplasma de las
células.
11
Metabolismo
12
http://www.euita.upv.es/varios/biologia/temas/tema_14.htm
13
Catabolismo

Aplicación de 14C2H4
CO2
 Óxido de etileno
 Etilenglicol
 Conjugado del etilenglicol con glucosa


El catabolismo del etileno no parece tener
un papel importante en la regulación del
nivel de hormona
14
Conjugación

ACC puede convertirse en:
N-malonil ACC con la intervención del malonil
CoA
 Ácido
1-(γ-L-glutamino)
ciclopropano
1carboxílico


La conjugación del ACC puede tener un
importante papel en el control de la biosíntesis
del etileno
15
Factores que influyen en la biosíntesis del
etileno
El etileno puede ser producido por todas las partes
de las plantas




Tipo de tejido
 Regiones meristemáticas y nodales
Estado de desarrollo
 Abscisión de la hoja
 Senescencia de hojas y flores
 Maduración del fruto
Heridas/Estrés
Otras fitohormonas
16
1. Estrés
Sequía
 Inundación
 Frío
 Ozono
 Heridas

Abscisión
Senescencia
Reparación heridas
Resistencia a patógenos
Incrementos en los niveles de RNAm ACC sintasa
17
2. Auxinas
 Incremento
en la actividad ACC sintasa
 Respuestas
atribuidas inicialmente a
auxina podrían ser debidas al etileno
formado inducido por auxina
18
3. Citoquininas
 CKs
aplicadas a plantas etioladas de
Arabidopsis aumentan los niveles de
etileno causando la triple respuesta
 La
enzima ACC sintasa podría ser la
diana de la CK
19
Inhibidores de la síntesis del etileno


Aminoetoxy-vinil-glicina (AVG)
Acido aminoxiacético (AOA)


SAM
ACC
Cobalto (Co2+)

ACC
Etileno
20
Inhibidores de la acción del etileno


Ag+ aplicada como AgNO3 o Ag(S2O3)23Altas concentraciones de CO2


Conservación de frutos
Inhibidores que bloquean la unión del etileno
con el receptor
21
Cuantificación mediante Cromatografía de Gases
22
Efectos fisiológicos
23
La triple respuesta
http://www.euita.upv.es/varios/biologia/Temas/tema_14.htm
Guisante (Pisum sativum): acortamiento, engrosamiento, y una tendencia al
crecimiento horizontal del tallito a medida que la concentración de la
hormona aumenta.
24
Maduración del fruto

Durante la época de maduración de muchos frutos
hay un gran incremento en la respiración celular,
manifestado por un mayor consumo de oxígeno.
Esta fase se conoce como climaterio, y los frutos
que la desarrollan, frutos climatéricos. Los frutos
que muestran una maduración gradual, tales
como los cítricos, uvas, y fresas, se denominan
frutos no climatéricos.
25
Etileno y maduración
26
El etileno y la epinastia


La curvatura hacia abajo y el enrollamiento que se
produce en algunas hojas cuando el lado adaxial (haz)
crece más que el lado abaxial (envés) se denomina
epinastia.
El etileno y altas concentraciones de auxina inducen
epinastia.
I= Control
D= 2 días con etileno
27

El encharcamiento o las condiciones anaerobias que
pueden producirse alrededor de las raíces de algunas
plantas (tomate, por ejemplo) disparan la síntesis de
etileno en el tallo, lo que produce una respuesta
epinástica.

Debido a que el agua impide la correcta difusión de
oxígeno hasta las células de la raíz, el ACC producido
no puede convertirse en etileno en esta zona de la
planta, por lo que es transportado al tallo.

En el tallo, al entrar en contacto con el oxígeno,
rápidamente se transforma en etileno que es liberado
al aire y, como consecuencia, produce los efectos
epinásticos en las hojas.
28
Abscisión de la hoja
http://www.euita.upv.es/varios/biologia/Temas/tema_14.htm
29
El etileno y el crecimiento de las plántulas


El etileno inhibe la elongación y promueve
la expansión lateral de las células.
Estos cambios implican una alteración en
la disposición de los microtúbulos y de las
microfibrillas de celulosa.
30
Inducción de feminidad en flores de plantas
monoicas
 En
los pepinos, el
etileno está asociado
con la promoción de la
feminidad.
31
Senescencia en flores y hojas

Senescencia: Conjunto de procesos
metabólicos (degradación de clorofilas,
proteínas, ARN, etc.) que preceden a la
muerte de una célula. Es un periodo que
abarca desde la madurez de una parte u
órgano de la planta hasta su muerte.
32
Receptores del etileno


Similares a los receptores bacterianos de
dos componentes: un sensor histidina
kinasa y un regulador de respuesta, que
suele
actuar
como
factor
de
transcripción
Fitocromo y receptor de CKs comparten
esta estructura
33


Localización intracelular a nivel de RE
La unión etileno-receptor requiere iones
cobre
34
Aplicaciones comerciales
35



Es una de las fitohormonas más ampliamente utilizadas
en agricultura.
El compuesto químico más utilizado es el ethephon o
ácido 2-cloroetilfosfónico (nombre comercial Ethrel), en
solución acuosa, fácilmente absorbible y transportado al
interior de la planta.
 Libera etileno lentamente y produce la maduración de
manzanas y tomates, así como el cambio de color en
cítricos, y acelera la abscisión de flores y frutos.
 También se emplea para promover la feminidad en
cucurbitáceas.
La emanación de etileno en forma de gas de los tejidos
vegetales puede afectar a otros tejidos u órganos, por lo
tanto se usan compuestos como el permanganato potásico
(KMnO4) que atrapan etileno para proceder a su
conservación.
36