Me encuentro triste, ayer mi hija me contaba que Angel Giménez Solves había fallecido. Fue la primera persona que me introdujo en esto de la investigación hace 38 años.  Profesor nato tuvo influencia en un gran número de mis amigos y compañeros, mientras estuve en la Facultad de Farmacia (UCM). Descansa en paz.  En tu recuerdo, hablaré de cosas sobre las que me hiciste pensar.  Gracias.

Generalmente, cuando uno pregunta por “una forma de energía celular disponible” diferente al ATP (adenosín trifosfato), la gente no sabe que contestar.  Por ello, voy a dejar a un lado al ATP (“muy popular”). Simplemente quisiera recordar que es una forma de almacenamiento de energía, generado gracias a la circulación de electrones por “las cadenas redox”, (fotosintéticas y respiratorias), y a una serie de mecanismos de transferencia de energía hacia el conjunto ATPásico. La la energía de excitación de los electrones se transforma primero en una forma de energía conformacional (en la subunidad gamma del ATPosoma y posteriormente en un enlace químico (anhídrido de fosfato) en la subunidad alfa del mismo.

Pero hoy, aquí pretendo hablar de otras moléculas, menos populares, pero con una trascendencia fundamental en los procesos biológicos de microorganismos y vegetales.

A una molécula muy antigua, encontrada en forma de "gránulos" en Spirillum volutans se la bautizó con el nombre de gránulos de volutina.

La volutina se encuentra constituida, en su mayor parte, por polifosfatos lineales tipo sal de Graham, formando una molécula polimérica compleja, cuya organización espacial es similar a la de la cromatina (helicoidal).

Estos polímeros lineales del ortofosfato, de longitud variable (por término medio, unas 500 unidades), representan un modo osmóticamente inerte de almacenar fosfato. En la parte central de estos gránulos existe un núcleo formado por lípidos y proteínas que recuerda a la “partícula núcleo” de los nucleosomas). En algunos casos pueden constituir una fuente de energía, en sustitución del ATP (¿se trata en este caso de una especie de "fósil bioquímico?").  Su presencia se detecta en protozoos, algas verde-azuladas como la espirulina y en gran cantidad de bacterias. Sus funciones son la de reserva de fosfato y de energía.

Esta reserva especial de Fosfato se genera cuando algún otro nutriente distinto del fosfato se hace escaso (sobre todo cuando va desapareciendo el sulfato). En estas condiciones la síntesis de los ácidos nucleicos se detiene, y la volutina se acumula a la espera de su utilización para esta síntesis de nucleicos, hasta que aparezca el nutriente originalmente limitante. Entonces esta volutina permite dividirse a las células en ausencia de P disponible. Les informo que cuando falta Zn²⁺ en la solución del suelo el transportador de P de las raíces “se vuelve loco”  y capta todo el fosfato que pilla.

También recibe el nombre de "gránulos metacromáticos" dada su capacidad de cambiar el color (efecto metacromático) cuando se tiñen con los colorantes básicos azul de toluidina o azul de metileno envejecido, apareciendo de color rojo.

Su síntesis se produce por adición secuencial de restos de P a PP, actuando el ATP como donador:                    

                                       P-P + ATP ------> P-P-P + ADP;

                                   (-P-)_n + ATP -----> (-P-)_n+1 + ADP.

Los gránulos de polifosfato tienen un interesante aspecto aplicado, en la eliminación de fosfatos en las aguas residuales. En los lodos activados de las plantas de procesamiento de aguas y residuos es muy abundante la bacteria Acinetobacter, que puede llegar a acumular el 24% de su biomasa bajo la forma de polifosfatos. Durante los periodos de aerobiosis, esta bacteria se asegura la energía a partir de sustratos extracelulares, y mientras tanto acumula gránulos de polifosfatos; en anaerobiosis, los niveles de ATP los mantienen a expensas de usar esos gránulos de polifosfato, por lo que el lodo libera fosfatos. Esto se aprovecha para eliminar concentraciones problemáticas de fosfatos en aguas residuales, derivadas del uso de fertilizantes y detergentes (proceso "Renpho").

Este proceso también lo desarrollan algas unicelulares como las diatomáceas (Bacillariophyta) y puede ser una de las razones de la expansión de las verdes azuladas en los suelos, junto con su capacidad de fijación de CO2 a partir del bicarbonato,  la capacidad de generar mucilaginosas, y excretar toxinas que eliminan competidores y evitan su ingestión por pequeños animales que podrían convertirse en sus predadores.

Entre los granos de volutina y el actual ATP, existen formas evolutivas intermedias también casi desconocidas. Son los dinucleósido polifosfatos, que participan en la síntesis de nucleótidos y que se incrementan de manera extraordinaria en la situaciones de stress en vegetales y en mamíferos.  De esto sabe mucho otra compañera del “grupo de Giménez Solves” y recientemente nombrada presidenta de la Real Academia Nacional de Farmacia, Dña. Maria Teresa Miras Portugal.

Pero para terminar quisiera hablarles de un monómero poco reconocido por la ciudadanía, mi amigo el GTP.  

Para empezar diré que el GTP es el componente energético básico para conformar el citoesqueleto de todas las células. Gracias a él las células tienen una forma determinada.  Dos grandes grupos de estructuras cobran extraordinaria importancia: Los microfilamentos (cuyo ejemplo visual mas conocido es el aster que ordena espacialmente a las cromátidas) y los microtúbulos que, entre sus muchas funciones, puede destacarse, la de mantener la heterogeneidad del contenido soluble dentro del citosol.

Pero hablando de estructuras vegetales diré que el GTP es responsable del funcionamiento controlado del sistema conocido por plasmodesmata (sistema de transferencia controlada de nutrientes en el seno de los tejidos vegetales: citosol-citosol y núcleo-núcleo ).

Claro que no podía dejarme un apartado especialmente importante, la síntesis protéica, donde es el GTP quien proporciona la energía básica para que los procesos de lectura y síntesis de la cadena naciente puedan realizarse correctamente.

Finalmente, decir que los niveles de GTP condicionan la síntesis, en determinados momentos del vegetal la síntesis de calosa. Su depósito en el pedúnculo de la hoja permite el cierre del sistema de nutrición desde el tallo, se pierde elasticidad, se incrementa su coeficiente de fractura, y la hoja cae al suelo…  mira por donde he llegados a la NECROMASA vegetal del suelo y como a veces digo muy pensativo… “Ahora los problemas son del Edafólogo”.

Y cual es el mecanismo de generación más importante de GTP, pues el ciclo de Krebs.

Saludos cordiales,

La permeabilidad es aquella cualidad del suelo que permite la circulación de agua y de aire. Ejerce una gran influencia en la penetración de las raíces, grado de absorción de agua, drenaje interno, así como la infiltración de los llamados solutos (tales como nutrimentos y contaminantes). Dicha característica depende de tanto de las propiedades del perfil del suelo como de la posición topográfica del mismo. En el segundo caso, por ejemplo, pueden darse zonas netamente exportadoras (vertientes montañosas, posiciones elevadas en una ladera), irremedias y colectoras de la escorrentía superficial (partes bajas de cuencas cerradas –endorreicas- o cercanas del nivel del mar).

Mapa de Porosidad de

Los suelos del Mundo

Fuente; NASA-Glasod

Permeabilidad

Para determinar la permeabilidad, se considera individualmente, a cada horizonte o capa en un suelo, ya que por lo general, en cada una de ellas varia dicha propiedad. En un perfil de suelos, la capa de permeabilidad más lenta es la que controla el movimiento de aire y agua. En general la capa de penetración lenta se encuentra en el subsuelo, siendo los mejores indicadores de la permeabilidad la estructura y el color del subsuelo.

Para propósitos generales la permeabilidad se puede clasificar en cuatro categorías básicas.

·         Permeabilidad lenta

·         Permeabilidad moderada

·         Permeabilidad rápida

·         Permeabilidad muy rápida

Permeabilidad según Horizonte y textura

Fuente: Wikipedia

Permeabilidad lenta

En este caso, el movimiento de agua es tan lento que no permite la penetración eficiente del aire. Estos suelos no se adaptan al crecimiento de muchos cultivos, debido a que sufren largos periodos con exceso de agua en épocas de lluvia, y hasta puede suceder que en la época de sequía las plantas sufran como consecuencia de que no almacenaron suficiente humedad para permitir su adecuado crecimiento.

Los suelos con permeabilidad lenta se conocen porque tienen un subsuelo de textura fina, muy compactada o roca dura sana. Su color puede ser gris moteado, verdoso o azul, como la serie Méndez, en Nuevo León, Tamaulipas y Veracruz. Los colores varían de acuerdo  al grado de permeabilidad del horizonte u horizontes. También es una característica de este subsuelo una arcilla extremadamente pesada, firme y pegajosa. En algunos casos la permeabilidad podría clasificarse como excesivamente lenta.

Colores Típicos de los

horizontes encharcados

Fuente: aquí

Permeabilidad moderada

Ésta es la condición más favorable para el movimiento del agua y del aire. El suelo y el subsuelo tienen un color brillante, de rojo a negro, uniforme (no aparecen moteados), por lo menos en los primeros 75 centímetros de su perfil. Esta es la condición ideal y se encuentra, según la clasificación por capacidad de uso del suelo, en la primera clase, es decir, en los terrenos considerados más aptos para ser cultivados (por ejemplo: los suelos de aluvión como en San Rafael, La Antigua y Chacaltianguis, en el estado de Veracruz, o los de la planicie costera en el estado de Tabasco). A escala mundial, son famosos los del delta del Nilo, entre otros.

Permeabilidad rápida

La permeabilidad es rápida en aquellos suelos que tienen una condición arenosa en todas sus capas y horizontes. El agua y el aire se mueven un poco más rápido de lo conveniente y no retienen humedad cuando se drena el agua gravitacional. Esta condición de los suelos de texturas gruesas los hace áridos. Se conocen porque tienen un subsuelo brillante y uniforme y hasta de un color rojo marrón. En ellos el agua se mueve con rapidez llevándose los solutos como nutrimentos y contaminantes.

Permeabilidad muy rápida

La permeabilidad es muy rápida en aquellos suelos que son arenas sueltas y resulta muy arriesgado usarlos para fines agrícolas, debido a la poca capacidad que presentan para retener el agua.

Estimación de la velocidad de infiltración

del agua en el suelo: Fuente y más información: Aquí

Pendiente o declive

Se entiende como por tanto por ciento de pendiente al número de metros de caída por cada cien metros de distancia o su proporción. Así, un suelo con 8 por ciento de pendiente, tiene 8 metros de caída en 100 metros de distancia u 8 centímetros en un metro.

El declive es importante por sus efectos en la erosión y el uso de la maquinaria agrícola. No es muy difícil, con un poco de práctica estimar, con bastante exactitud, el declive que tiene un predio. Aunque algunos de estos últimos están tan inclinados, que a pesar de tener buenos suelos, no resulta práctico cultivarlos. El declive es la característica física que más se toma en consideración para clasificar un predio, acorde a su capacidad de producción.

La longitud de una pendiente tiene tanta importancia en la conservación de suelos como el porcentaje de declive. En una pendiente corta, el agua que corre por la superficie será poca, limitando así la erosión. Las pendientes largas permiten que el agua se acumule en pequeños surcos que se unen, hasta formar zanjones; en éstas, muchas veces es necesario construir canales de desviación a distancias apropiadas, lo que sirve para reducir la velocidad y volumen del agua y llevarla a sitios o mediante causes protegidos donde cause menos daño.

Una valoración aproximada de la

Pendiente puede obtenerse analizando

Un mapa topográfico

Fuente: Aquí.

Las clasificaciones de pendientes que se usan en México son las siguientes:

Llano o casi llano   ................0-2%         Ligeramente inclinado    .........2 -5%

Moderadamente inclinado (límite máximo teórico de terrenos laborables)....5 - 12% 

Inclinado  .................................12-40%       Muy inclinado    ......................20-40%

Escarpado    ............................40-60%       Montañoso …   ...........................60%.

Finalmente cabe reseñar que la morfología de una ladera (cóncava, rectilínea, convexa, mixta o compleja) también es también es de gran importancia e la hora de organizar los flujos de agua, especialmente cuando se analizan sus bloques diagramas en tres dimensiones. Sin embargo esta labor ya requiere una cierta cualificación técnica.  

Régulo León Arteta

Imaginería: Juan José Ibáñez

PD. Nota del Administrador: Este curso de Régulo León Arteta, está especialmente orientado a las condiciones de los suelos mexicanos, por las que las propiedades de color a las que alude en los suelos bien drenados (las de los suelos encharcados, permanente o temporalmente o no, siguen siendo válidas en todos los casos) solo son orientativas.