Por Beatriz Elizabeth Avilés Plazola La Fosfoenol-piruvato carboxilasa en los principales agaves en México y sus aplicaciones Por Beatriz Elizabeth Avilés Plazola

Introducción. Los agaves en México

El maguey es una planta emblemática para los mexicanos El maguey es una planta emblemática para los mexicanos. El pulque es consumida desde los tiempos prehispánicos obtenido de la fermentación del aguamiel. En la actualidad, tiene mayor consumo las bebidas que una vez fermentadas se destilan, como el tequila, el mezcal y el sotol.

TABLA 1. Relación de bebidas de tradicionales y Maguey. Maguey (Agave) Bebida A. salmiana, mapisaga Agua miel Tequilana Tequila Mezclas según la región. Mezcal Varias especies de Dasylirion Sotol

Metabolismo Fotosíntesis

Metabolismo ácido de las crasuláceas (familia Crassulacea) Metabolismo ácido de las crasuláceas (familia Crassulacea) . A los vegetales que lo presentan se les denomina plantas CAM o MAC. El metabolismo CAM es un ejemplo de la adaptación al estrés ambiental y se presenta en plantas de sitios con periodos de escasa disponibilidad de agua o de CO2

Características CAM: Captura neta sustancial de CO2 atmosférico en la obscuridad y depresión o anulación de la captura neta de CO2 durante el día. Transformación estequiométrica de las reservas glucídicas en forma de poliglucanos en málico durante la captura de CO2 y síntesis de la misma, a partir del ácido málico, durante el periodo de luz.

Fluctuación diaria de la concentración de ácidos orgánicos, con acumulación durante la noche. Las fluctuaciones diarias de ácido málico son de orden de 100-200µg/g lo que puede determinar unos cambios de pH del orden de 2 unidades (de 5.5 a 3.5).

FIGURA 2. Curva de asimilación de CO2 de una planta CAM FIGURA 2. Curva de asimilación de CO2 de una planta CAM. Se muestran las cuatro fases típicas de la fotosíntesis CAM con enzimas fijadoras de CO2 correspondiente

Factores que afectan a los agaves.

Temperatura La absorción nocturna de CO2 es óptima alrededor de 10-15°C La toma de CO2 sólo se reduce un 20% a 5°C , comparada con su máximo valor nocturno. Cuando la temperatura se eleva por arriba de los 15°C llega a ser de cero a los 30°C.

Las diferencias de temperatura pueden alterar los procesos fisiológicos básicos de la planta, mismos que determinan la cantidad y calidad de los azúcares que se forman en las hojas y posteriormente en el resto de la planta.

Acidez El incremento de la acidez nocturna depende del total de la Radiación Fotosintética Activa Cada molécula de CO2 fijada por la noche por se produce una molécula de ácido málico y dos iones de hidrógeno.

Otros Algunas especies CAM se pueden adaptar y no fijan CO2 atmosférico en 24 horas; por otro lado, se puede presentar hasta la fijación de CO2 atmosférico continuo en 24 horas Muchos agaves toleran pérdidas de agua de 70 a 95% de su volumen antes de sufrir daño irreversible.

Fosfoenol-piruvato carboxilasa.

Características de la PEPC PM (C3, C4 y CAM) 400 kDa aprox. Homotetrámero (4unidades) 100 kDa c/unidad Secuencia de aminoácidos y los genes (C3, C4 y CAM) 80% de similitud. Km 5Km C4 y CAM en comparación de la C3

Regulación de PEPC Estabiliza las cargas por la acumulación de ion malato. Estabiliza el pH ya que la sintesis de malato genera H+ y su degradación OH-

Regulación de PEPC La PEPC tiene afinidad por CO2 La fosforilación regula el ciclaje de CO2 y la descarboxilación del malato. El pH regula la PEPC

Glucosa-6-fosfato Triosa fosfato Prolina y Serina Malato Activadores de la PEPC Glucosa-6-fosfato Triosa fosfato Prolina y Serina Malato

La serina regula la sensibilidad de la PEPC por el malato

Aplicaciones

Los agaves tienen un 75% de carbohidratos de los cuales se han identificado glucosa, dextrinas, almidón e inulina. En las pencas es de 54.16% En la piña 77.25%, (44.25% de inulinas y 22.55% de FOS).

Se ha reportado que la composición química de los agaves depende de la edad del maguey y fase de reproducción. La cantidad de carbohidratos en el depende directamente con la edad de maduración. Se ha observado que cuando el desarrollo de la planta es más lento, hay una mayor acumulación de carbohidratos

Si se obtienen los azúcares de estos agaves, se pueden utilizar para : la producción de aditivos alimentarios los jarabes de fructosa o la inulina Utilización de los jarabes de fructosa como mostos fermentables. Los oligofructanos, son usados como prebióticos, o excipientes en la industria farmacéutica, y a los cuáles se les atribuye numerosos efectos positivos como complementos alimenticios para la salud humana.

Conclusiones.

Estas plantas resuelven el problema de pérdida de agua durante la fotosíntesis. Es muy importante su estudio para conocer los cambios fisiológicos para caracterización de carbohidratos y para obtener mayores rendimientos de ellos y la manera en que se pueda aplicar industrialmente.

¡Gracias!

Bibliografía. Estudio de la deshidratación del maguey (Agave atrovirens Karw) para la obtención de un producto seco con alto contenido de Fructooligosacáridos. ALFA EDITORES TÉCNICOS / Febrero / Marzo 2007   Geyda Thomas, et al. Crassulacean Acid Metabolism. Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia. Sede Bogotá 2005. Gómez-Ayala Rocío , et al. Aprovechamiento integral del Agave americana L. Centro de Biotecnología Genómica, IPN. Reynosa, Tam Granados Sanchezm Diodoro. Los agaves en México. Universidad Autónoma de Chapingo. México, 1993. Pp. 69-74. Martínez del Campo, M.G. (1999) Determinación, cuantificación e hidrólisis de inulina en el aguamiel de agave pulquero Agave atrovirens Karw, Tesis, Fac. Química, UNAM, México. Martínez-Hernández A. et al. Genómica de Agave tequilana: Identificación de genes útiles para la industria tequilera y el desarrollo de usos alternativos del agave. CINVESTAV campus Gto. Nobel, P. S. y T.L. Hartsock. Watering converts a CAM plants to day time CO2 uptak. Nature. 1976. Olvera C., Castillo E. y López-Munguía A. Fructanas y fructosa. Biotecnologia V14 2007. Roberto López Pozos, et al. La enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa en el metabolismo central de los vegetales. Temas de Ciencia y Tecnología vol. 11 número 32 mayo - agosto 2007 pp 23 – 31. Solano Agama A. L. (2003) Levantamiento nutrimental del agave azul (Agave tequilana Wever variedad azul) en los altos de Jalisco. Tesis. Univesidad Autónoma de Chapingo. Vargas Vázquez K.G. (2009) Obtención de Insumos de interés a nivel industria a partir de fructanas del agave mezcalero potosino Agave Salmiana. Tesis. IPN. México. htp://www.agave.org.mx/index.php?option=com_content&task=view&id=16&Itemid=58&limit=1&limitstart=1