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EtilenoEtilenoLa hormona gaseosaLa hormona gaseosa

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ObjetivoObjetivo

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.

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ContenidoContenido

IntroducciónIntroducción EstructuraEstructura MetabolismoMetabolismo Efectos fisiológicosEfectos fisiológicos Mecanismo de acciónMecanismo de acción Aplicaciones comercialesAplicaciones comerciales

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IntroducciónIntroducción

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En la antigua En la antigua China se quemaba China se quemaba incienso en locales incienso en locales cerrados para cerrados para incrementar la incrementar la maduración de las maduración de las peras.peras.

Un poco de historia…Un poco de historia…

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La historia del etileno, se remonta al siglo pasado, La historia del etileno, se remonta al siglo pasado, cuando las ciudades se iluminaban con lámparas de cuando las ciudades se iluminaban con lámparas de gas. gas.

En Alemania, se demostró que el gas que se perdía En Alemania, se demostró que el gas que se perdía desde las lámparas era el causante de la desfoliación desde las lámparas era el causante de la desfoliación que ocurría en los árboles que se encontraban en las que ocurría en los árboles que se encontraban en las calles. calles.

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1901. D. Neljubov observó que plántulas de 1901. D. Neljubov observó que plántulas de guisante crecidas en oscuridad en el laboratorio guisante crecidas en oscuridad en el laboratorio mostraban síntomas que más tarde se mostraban síntomas que más tarde se denominaron la triple respuesta: acortamiento del denominaron la triple respuesta: acortamiento del tallo, crecimiento lateral y crecimiento horizontal tallo, crecimiento lateral y crecimiento horizontal anormal.anormal.

El etileno procedente de la hulla era el responsable El etileno procedente de la hulla era el responsable de dicha respuesta.de dicha respuesta.

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19101910. . Coussin observó que cuando se mezclaban Coussin observó que cuando se mezclaban naranjas con bananas en el mismo contenedor, las naranjas con bananas en el mismo contenedor, las bananas maduraban prematuramente.bananas maduraban prematuramente.

19341934. . Gane identificó al etileno químicamente como un Gane identificó al etileno químicamente como un

producto natural del metabolismo de las plantas, y producto natural del metabolismo de las plantas, y debido a sus efectos sobre el desarrollo de las mismas se debido a sus efectos sobre el desarrollo de las mismas se le clasificó como una fitohormonale clasificó como una fitohormona. .

19351935. . Crocker propuso que el etileno era la hormona Crocker propuso que el etileno era la hormona

vegetal responsable de la vegetal responsable de la maduraciónmaduración de los frutos. de los frutos.

¿Producen etileno las plantas?

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Considerado como un compuesto menor Considerado como un compuesto menor frente al protagonismo de la auxina en la frente al protagonismo de la auxina en la época, no se retoma una investigación más época, no se retoma una investigación más exhaustiva hasta la introducción en 1959 de exhaustiva hasta la introducción en 1959 de técnicas analíticas que permitieran su técnicas analíticas que permitieran su cuantificación.cuantificación.

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EstructuraEstructura

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Es el alqueno más sencillo Es el alqueno más sencillo Es inflamable Es inflamable Es fácilmente oxidableEs fácilmente oxidable

El etileno, aunque es un gas en condiciones normales de presión y temperatura, se disuelve en cierto grado en el citoplasma de las células.

C=CH

H

H

H

Etileno

Etileno Oxido de etileno Acido oxálico

Oxidación del etileno

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MetabolismoMetabolismo

13http://www.euita.upv.es/varios/biologia/temas/tema_14.htm

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CatabolismoCatabolismo Aplicación de Aplicación de 1414CC22HH44

COCO22

Óxido de etilenoÓxido de etileno EtilenglicolEtilenglicol Conjugado del etilenglicol con glucosaConjugado del etilenglicol con glucosa

El catabolismo del etileno no parece tener El catabolismo del etileno no parece tener un papel importante en la regulación del un papel importante en la regulación del nivel de hormonanivel de hormona

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ConjugaciónConjugación ACC puede convertirse en:ACC puede convertirse en:

N-malonil ACC con la intervención del malonil N-malonil ACC con la intervención del malonil CoACoA

Ácido 1-(Ácido 1-(γγ-L-glutamino) ciclopropano 1--L-glutamino) ciclopropano 1-carboxílicocarboxílico

La conjugación del ACC puede tener un La conjugación del ACC puede tener un importante papel en el control de la biosíntesis importante papel en el control de la biosíntesis del etileno del etileno

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Factores que influyen en la biosíntesis del Factores que influyen en la biosíntesis del etilenoetileno

Tipo de tejidoTipo de tejido Regiones meristemáticas y nodalesRegiones meristemáticas y nodales

Estado de desarrolloEstado de desarrollo Abscisión de la hojaAbscisión de la hoja Senescencia de hojas y floresSenescencia de hojas y flores Maduración del frutoMaduración del fruto

Heridas/EstrésHeridas/Estrés Otras fitohormonasOtras fitohormonas

El etileno puede ser producido por todas las partes de las plantas

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1. Estrés 1. Estrés

SequíaSequía InundaciónInundación FríoFrío OzonoOzono HeridasHeridas

Incrementos en los niveles de RNAm ACC sintasa

AbscisiónSenescenciaReparación heridasResistencia a patógenos

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2. Auxinas2. Auxinas

Incremento en la actividad ACC sintasaIncremento en la actividad ACC sintasa

Respuestas atribuidas inicialmente a Respuestas atribuidas inicialmente a auxina podrían ser debidas al etileno auxina podrían ser debidas al etileno formado inducido por auxinaformado inducido por auxina

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3. Citoquininas3. Citoquininas

CKs aplicadas a plantas etioladas de CKs aplicadas a plantas etioladas de ArabidopsisArabidopsis aumentan los niveles de aumentan los niveles de etileno causando la triple respuestaetileno causando la triple respuesta

La enzima ACC sintasa podría ser la La enzima ACC sintasa podría ser la diana de la CKdiana de la CK

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Inhibidores de la síntesis del etilenoInhibidores de la síntesis del etileno

Aminoetoxy-vinil-glicina (AVG)Aminoetoxy-vinil-glicina (AVG) Acido aminoxiacético (AOA)Acido aminoxiacético (AOA)

SAM ACCSAM ACC

Cobalto (CoCobalto (Co2+2+)) ACC EtilenoACC Etileno

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Inhibidores de la acción del etilenoInhibidores de la acción del etileno

AgAg+ + aplicada como AgNOaplicada como AgNO3 3 o Ag(So Ag(S22OO33))223-3-

Altas concentraciones de COAltas concentraciones de CO22

Conservación de frutosConservación de frutos

Inhibidores que bloquean la unión del etileno Inhibidores que bloquean la unión del etileno con el receptor con el receptor

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Cuantificación mediante Cromatografía de GasesCuantificación mediante Cromatografía de Gases

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Efectos fisiológicosEfectos fisiológicos

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Guisante (Pisum sativum): acortamiento, engrosamiento, y una tendencia al crecimiento horizontal del tallito a medida que la concentración de la hormona aumenta.

La triple respuestaLa triple respuesta

http://www.euita.upv.es/varios/biologia/Temas/tema_14.htm

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Durante la época de maduración de muchos frutos Durante la época de maduración de muchos frutos hay un gran incremento en la respiración celular, hay un gran incremento en la respiración celular, manifestado por un mayor consumo de oxígeno. manifestado por un mayor consumo de oxígeno. Esta fase se conoce como Esta fase se conoce como climaterioclimaterio, y los frutos , y los frutos que la desarrollan, que la desarrollan, frutos climatéricosfrutos climatéricos.. Los frutos Los frutos que muestran una maduración gradual, tales que muestran una maduración gradual, tales como los cítricos, uvas, y fresas, se denominan como los cítricos, uvas, y fresas, se denominan frutos no climatéricosfrutos no climatéricos. .

Maduración del frutoMaduración del fruto

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Etileno y maduraciónEtileno y maduración

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La curvatura hacia abajo y el enrollamiento que se La curvatura hacia abajo y el enrollamiento que se produce en algunas hojas cuando el lado adaxial (haz) produce en algunas hojas cuando el lado adaxial (haz) crece más que el lado abaxial (envés) se denomina crece más que el lado abaxial (envés) se denomina epinastia. epinastia.

El etileno y altas concentraciones de auxina inducen El etileno y altas concentraciones de auxina inducen epinastia.epinastia.

El etileno y la epinastiaEl etileno y la epinastia

I= ControlD= 2 días con etileno

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El encharcamiento o las condiciones anaerobias que El encharcamiento o las condiciones anaerobias que pueden producirse alrededor de las raíces de algunas pueden producirse alrededor de las raíces de algunas plantas (tomate, por ejemplo) disparan la síntesis de plantas (tomate, por ejemplo) disparan la síntesis de etileno en el tallo, lo que produce una respuesta etileno en el tallo, lo que produce una respuesta epinástica. epinástica.

Debido a que el agua impide la correcta difusión de Debido a que el agua impide la correcta difusión de

oxígeno hasta las células de la raíz, el ACC producido oxígeno hasta las células de la raíz, el ACC producido no puede convertirse en etileno en esta zona de la no puede convertirse en etileno en esta zona de la planta, por lo que es transportado al tallo. planta, por lo que es transportado al tallo.

En el tallo, al entrar en contacto con el oxígeno, En el tallo, al entrar en contacto con el oxígeno, rápidamente se transforma en etileno que es liberado rápidamente se transforma en etileno que es liberado al aire y, como consecuencia, produce los efectos al aire y, como consecuencia, produce los efectos epinásticos en las hojas.epinásticos en las hojas.

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AbscisiónAbscisión de la hojade la hoja

http://www.euita.upv.es/varios/biologia/Temas/tema_14.htm

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El etileno inhibe la elongación y promueve El etileno inhibe la elongación y promueve la expansión lateral de las células. la expansión lateral de las células.

Estos cambios implican una alteración en Estos cambios implican una alteración en la disposición de los microtúbulos y de las la disposición de los microtúbulos y de las microfibrillas de celulosa.microfibrillas de celulosa.

El etileno y el crecimiento de las plántulasEl etileno y el crecimiento de las plántulas

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En los pepinos, el En los pepinos, el etileno está asociado etileno está asociado con la promoción de la con la promoción de la feminidad.feminidad.

Inducción de feminidad en flores de plantas Inducción de feminidad en flores de plantas monoicasmonoicas

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Senescencia:Senescencia: Conjunto de procesos Conjunto de procesos metabólicos (degradación de clorofilas, metabólicos (degradación de clorofilas, proteínas, ARN, etc.) que preceden a la proteínas, ARN, etc.) que preceden a la muerte de una célula. Es un periodo que muerte de una célula. Es un periodo que abarca desde la madurez de una parte u abarca desde la madurez de una parte u órgano de la planta hasta su muerte.órgano de la planta hasta su muerte.

Senescencia en flores y hojasSenescencia en flores y hojas

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Receptores del etilenoReceptores del etileno

Similares a los receptores bacterianos de Similares a los receptores bacterianos de dos componentes: un sensor histidina dos componentes: un sensor histidina kinasa y un regulador de respuesta, que kinasa y un regulador de respuesta, que suele actuar como factor de suele actuar como factor de transcripcióntranscripción

Fitocromo y receptor de CKs comparten Fitocromo y receptor de CKs comparten esta estructura esta estructura

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Localización intracelular a nivel de RELocalización intracelular a nivel de RE La unión etileno-receptor requiere iones La unión etileno-receptor requiere iones

cobrecobre

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Aplicaciones comercialesAplicaciones comerciales

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Es una de las fitohormonas más ampliamente utilizadas Es una de las fitohormonas más ampliamente utilizadas en agricultura. en agricultura.

El compuesto químico más utilizado es el ethephon o El compuesto químico más utilizado es el ethephon o ácido 2-cloroetilfosfónico (nombre comercial Ethrel), en ácido 2-cloroetilfosfónico (nombre comercial Ethrel), en solución acuosa, fácilmente absorbible y transportado al solución acuosa, fácilmente absorbible y transportado al interior de la planta. interior de la planta. Libera etileno lentamente y produce la maduración de Libera etileno lentamente y produce la maduración de

manzanas y tomates, así como el cambio de color en manzanas y tomates, así como el cambio de color en cítricos, y acelera la abscisión de flores y frutos. cítricos, y acelera la abscisión de flores y frutos.

También se emplea para promover la feminidad en También se emplea para promover la feminidad en cucurbitáceas.cucurbitáceas.

La emanación de etileno en forma de gas de los tejidos La emanación de etileno en forma de gas de los tejidos vegetales puede afectar a otros tejidos u órganos, por lo vegetales puede afectar a otros tejidos u órganos, por lo tanto se usan compuestos como el permanganato potásico tanto se usan compuestos como el permanganato potásico (KMnO(KMnO44) que atrapan etileno para proceder a su ) que atrapan etileno para proceder a su conservación. conservación.