Facultad de Ciencias Agropecuarias Universidad Nacional de Córdoba BIOQUÍMICA DE LA GERMINACIÓN Química Biológica Facultad de Ciencias Agropecuarias Universidad Nacional de Córdoba

ORGANISMOS VIVOS NACEN CRECEN SE REPRODUCEN MUEREN

ANIMALES HETEROTRÓFOS VEGETALES AUTÓTROFOS

Reserva de Carbohidratos, y Proteínas SEMILLA ENDOSPERMADA Cubierta seminal Aleurona Endospermo Reserva de Carbohidratos, y Proteínas Embrión

SEMILLA NO ENDOSPERMADA DICOTILEDONEA

Composición química de las sustancias de reserva Proteína (%) Lípidos (%) Carbohidratos (%) Almacenamiento CEREALES Trigo 12 2 75 Endosperma Maíz 10 5 80 Centeno 76 Cebada 3 LEGUMBRES Maní 31 48 Cotiledones Soja 37 17 26 Arveja 25 6 52 Lenteja 23 1 56

Hidratos de Carbono Almidón Hemicelulosa

Lípidos

Proteínas Prolaminas (gliadinas) Albúminas Glutelinas (gluteninas) Globulinas Metabólicamente activas (enzimas) De reserva

GERMINACIÓN Desde el punto de vista biológico la germinación se define como el proceso que se inicia con la imbibición y que termina con el desarrollo del eje embrionario. Desde el punto de vista agronómico se considera el proceso de germinación como aquel que termina con la emergencia de la plántula sobre la superficie del terreno

Imbibición Semilla incorpora 2 o 3 veces su peso en agua Agua entra por difusión Se activa el metabolismo aumenta consumo de O2

Fases de la respiración durante la germinación Fase I: Aumenta consumo de O2 se activan las enzimas mitocondriales (CK y CR) Fase II: Anaerobiosis parcial: por impermeabilidad momentánea de la cubierta seminal o por mayor velocidad de glucólisis  acumulación de piruvato  fermentación. Fase III: Mayor consumo de O2, aumenta el N° de mitocondrias Fase IV: Disminuye el consumo de O2. Fin de la germinación

Fase I Monosacáridos Piruvato AEROBIOSIS CK CR CO2 + H2O + 30 ATP

2 ATP Piruvato Monosacáridos ANAEROBIOSIS Lactato Fase II NAD+ NADH

-amilasa del endosperma Movilización de hidratos de carbono de reserva en cereales Cubierta seminal α-amilasa dextrinasa -amilasa del endosperma Capa de aleurona Almidón Glucosa Sacarosa Embrión

ALMIDÓN SACAROSA Síntesis de sacarosa en semillas farináceas GLUCOSA GLUCOSA 6 - P GLUCOSA 1 - P FRUCTOSA 6 - P UTP PPi UDP - GLUCOSA UDP SACAROSA

ATP ATP Producción de energía a partir de almidón ALMIDÓN GLUCOSA 1 - P GLUCOSA GLUCOSA 6 - P ATP PIRUVATO CO2 PIRUVATO ACETIL - COA CK GTP ATP COENZIMAS OX COENZIMAS RED CR O2 H2O

Movilización de lípidos de reserva en semillas oleaginosas Triacilglicerol Diacilglicerol + AG Monoacilglicerol + 2 AG Lipasas Glicerol + 3 AG Glicerol Dihidroxiacetona-P Gliceraldehído 3-P Glucosa Piruvato

Síntesis de H de C Energia (ATP) ACIDO GRASO semilla ATP ATP CoA AMP + PPi CoA glioxisoma AMP ACIL~ CoA mitocondria Síntesis de H de C Energia (ATP)

Síntesis de sacarosa en semillas oleaginosas en germinación

Oxidación de AG para producción de energía en semillas en germinación

CATABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS DE RESERVA ENDOPEPTIDASA CARBOXIPEPTIDASA R O R O R O R H2N C C N C C N C C N C COOH H H H H H H H AMINOPEPTIDASA

AMINOÁCIDOS SÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN EL EMBRIÓN

Transporte de aa al embrión Asparragina Glutamina Transporte de aa al embrión Síntesis de Asn y Gln Aspartato + glutamina + ATP Asparragina + glutamato + AMP + PPi Asparragina sintetasa Glutamina sintetasa Glutamato + NH3 + ATP Glutamina + ADP + Pi Glutamato sintetasa Glutamina + α-cetoglutarato + NAD(P)H 2 Glutamato + NAD+(P)

REACCIONES DE TRANSAMINACIÓN PARA TRANSPORTE DEL CARBONO COMO SACAROSA Aspartato + α cetoglutarato Glutamato + OAA PEP Gluconeogenesis Alanina + α cetoglutarato Glutamato + PIRUVATO

H de C Lípidos Proteínas Sacarosa Asn o GLn EMBRIÓN

ACUMULACIÓN DE RESERVAS EN SEMILLAS Síntesis de Almidón de reserva Citosol G6P Sacarosa Glu G6P Fru F6P G1P ADP - Glu Amiloplasto ADP ADP Amilosa Amilopectina

Primer iniciador del almidón????? Síntesis de Almidón de reserva Primer iniciador del almidón????? G1P + Glu Glu(2) + Pi fosforilasa almidón sintasa. ADPGlu + Glu(n) Glu(n+1) + ADP

Síntesis de triacilgliceridos de reserva La síntesis de los triglicéridos puede dividirse en tres etapas: 1- La producción del glicerol 2- La síntesis de los ácidos grasos 3- La esterificación del glicerol con los AG para dar el triacilglicérido.

triglicérido citosol Sacarosa triglicéridos c uerpo lipídico Hexosa - Glicerol P lástido Piruvato Oleico Oleoil CoA Acetil CoA CO 2 Estear ico Estearil Malonil CoA PTA Malonil Palmit ico Palmitoil RE triglicérido

Síntesis de proteínas de almacenamiento

Maduración de la semilla Interrupción de la conexión vascular Perdida de agua (10-12%) Disminución de la actividad enzimática Disminución del consumo de O2

Siembra Producción de semilla Germinación Planta adulta Plántula