Usos del etileno en la agricultura

Usos del etileno en la maduracin de los frutos

NDICE

INTRODUCCION2ANTECEDENTES3PLANTEAMENTO DEL PROBLEMA4OBJETIVOS5JUSTIFICACIN6CAPITULO I:7USOS DEL ETILENO EN LA AGRICULTURA71.Qu es el etileno?782.Historia del etileno

3.Sntesis del etileno89Efectos fisiolgicos del etileno

94.Flores y frutos climatricos y no climatricos

105.Efectos fisiolgicos del etileno: hipoxia y anoxia

116.Efectos fisiolgicos del etileno: Formacin de pelos radicales

117.Efectos fisiolgicos del etileno: Abscisin

128.Inhibidores del etileno

129.El Etileno como Estimulante de la Maduracin

14CAPITULO II:

14QUIMICA DEL ETILENO

14Generalidades

15Biosntesis

1. Catabolismo17

2. Efectos fisiolgicos.17

3. Mecanismo de accin..18

4. Trabajo experimental20Glosario de trminos25CONCLUSIONES27IV. Bibliografa28Pginas web28

INTRODUCCIONEletileno, tambin conocido bajo el nombre de eteno es un compuesto orgnico, perteneciente a la familia de loshidrocarburos insaturados.

En condiciones normales se encuentra en estado gaseoso, con un caracterstico aroma no desagradable. Puede considerarse como uno de los compuestos qumicos de mayor importancia para la industria.

Los orgenes del etileno son propios de la planta, por lo tanto son parte componente del sistema de produccin y no se puede prescindir de ellos. Esto significa que es necesario convivir con el problema, definiendo un nivel de tolerancia rentable o aplicando los recursos tecnolgicos existentes, para disminuir su frecuencia de manifestacin y su nivel de dao.La alta sensibilidad de la planta y principalmente la variabilidad en la sensibilidad varietal, aumentan los niveles de incertidumbre en el manejo del problema, por lo que los procedimientos de trabajo deben ser aplicados elevando los niveles de seguridad y precisin.ANTECEDENTESLa historia del etileno, se remonta al siglo pasado, cuando las ciudades se iluminaban con lmparas de gas.

En Alemania, se demostr que el gas que se perda desde las lmparas era el causante de la desfoliacin que ocurra en los rboles que se encontraban en las calles.

1901. D. Neljubov observ que plntulas de guisante crecidas en oscuridad en el laboratorio mostraban sntomas que ms 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.

1910. Coussin observ que cuando se mezclaban naranjas con bananas en el mismo contenedor, las bananas maduraban prematuramente

1934. Gane identific al etileno qumicamente como un producto natural del metabolismo de las plantas, y debido a sus efectos sobre el desarrollo de las mismas se le clasific como una fitohormona.

1935. Crocker propuso que el etileno era la hormona vegetal responsable de la maduracin de los frutos.

PLANTEAMENTO DEL PROBLEMA

El etilenoes una olefina que sirve como materia prima para obtener una enorme variedad de productos petroqumicos. La doble ligadura olefnica que contiene la molcula nos permite introducir dentro de la misma muchos tipos de heterotomos como el oxgeno para hacer xido de etileno, el cloro que nos proporciona el dicloroetano, el agua para darnos etanol, etc. Asimismo permite unir otros hidrocarburos como el benceno para dar etilbenceno, y otras olefinas tiles en la obtencin de polmeros y copolmeros del etileno. El cuadro 6 ilustra algunas de estas reacciones

Oxidacin del etileno

En este caso el etileno reacciona con el oxgeno en fase gaseosa y en presencia de un catalizador.

xido de etileno.El petroqumico ms importante que se fabrica por medio de esta reaccin es el xido de etileno. La reaccin se lleva a cabo en fase gaseosa haciendo pasar el etileno y el oxgeno a travs de una columna empacada con un catalizador a base de sales de plata dispersas en un soporte slido. El xido de etileno como tal se usa para madurar las frutas, como herbicida y como fumigante, y sus aplicaciones como materia prima petroqumica son innumerables, siendo algunos de sus derivados el etilenglicol, polietilenglicol, los teres de glicol, las etanolaminas, etc.

OBJETIVOS

1. La produccin de etileno naturalmente en el proceso de maduracion.2. Conocer los aspectos ms relevantes de estos reguladores del desarrollo, que hacen referencia a la estructura qumica, metabolismo, efectos fisiolgicos, rutas de sealizacin y expresin gnica, as como a las aplicaciones comerciales3. Observar las caractersticas del etileno y que funciones cumple como regulador de maduracin en los frutos.

4. Comprobar el efecto del etileno sobre el aumento de las hormonas de crecimiento.JUSTIFICACIN

La importancia de nuestro trabajo, es conocer el procedimiento de cmo se obtiene el eteno a partir de deshidratacin de alcohol etlico utilizando como catalizador cido sulfrico con una temperatura mayor de 140C en el laboratorio. Este proyecto es adecuado, ya que demuestra cmo se puede obtener el eteno a partir de la deshidratacin del etileno con base en el laboratorio, as podemos conocer su reactividad con el cido sulfrico. Como futuros trabajadores en el rea de la industria desempendonos como operadores petroqumicos, se nos he indispensable conocer los pasos de obtencin o extraccin de una sustancia qumica en el proceso de produccin de compuestos.CAPITULO I:

USOS DEL ETILENO EN LA AGRICULTURA1. Qu es el etileno?El etileno o eteno es un compuesto qumico orgnico formado por dos tomos de carbono enlazados mediante un doble enlace. Es uno de los productos qumicos ms importantes de la industria qumica. Se halla de forma natural en las plantas. El etileno acta fisiolgicamente como una hormona en plantas. FUNCIN:

Maduracin de frutos Provocar abscisin de rganos y frutos.

Estimula la germinacin.

Induccin de floracin

2. Historia del etilenoSe descubri en el S.XIX cuando an se usaba el gas de hulla para iluminar las calles. Se observ que los rboles prximos a las lmparas se desfoliaban ms intensamente que los que no se encontraban cerca, identificndose el etileno como componente activo de este gas. Tambin se observ que haba frutas que no se podan almacenar juntas porque maduraban ms rpido de lo normal.

Aquellos frutos cuya maduracin est regulada por el etileno se denominan frutos climatricos. Las naranjas no producen etileno, pero los hongos del gnero Aspergillus que pueden encontrarse frecuentemente en ellas s. Los ctricos, aunque no son climatricos si pueden manifestar ciertos efectos derivados de su exposicin; a esto se le llama desverdizacin. Cuando las naranjas estn verdes en presencia de etileno adquieren la coloracin caracterstica naranja.3. Sntesis del etilenoEl precursor inicial del etileno es el aminocido metionina, el cual da lugar a s-adenosin metionina (SAM) que por un lado formar etileno y por otro poliaminas (otras molculas que regulan el desarrollo de las plantas). La formacin de etileno a partir de SAM precisa de dos pasos en los que intervienen dos enzimas distintas: el SAM pasa a ACC (cido 1-aminociclopropano-1-carboxlico) que es el precursor directo del etileno por accin de la ACC sintasa y de ACC a etileno por accin de la ACC oxidasa. Este ltimo paso consume oxgeno,por lo que para retrasar la maduracin de los frutos climatricos se conservan en atmsferas que carecen de oxgeno.Efectos fisiolgicos del etileno

El etileno es fundamental en la maduracin de los frutos climatricos, pero adems toma partido en la respuesta al estrs ya sea abitico (por anoxia o estrs hdrico) o bitico. Tambin estimula la senescencia e induce la abscisin. Adems de estos efectos que se tocarn ms adelante, el etileno est relacionado con la expansin celular lateral, la floracin de determinados frutos (pias), salida de dormicin, crecimiento en longitud de especies sumergidas y la formacin de races y pelos radicales.

4. Flores y frutos climatricos y no climatricos

En el caso de las flores climatricas, su senescencia se ve acelerada por un aumento en los niveles de etileno.

En el caso de los frutos climatricos el ejemplo ms caracterstico es el del tomate. Los ctricos aunque no son climatricos se ven afectados por la presencia de etileno en un proceso que se mencion anteriormente (desverdizacin).

En los frutos climatricos ocurre la respiracin climatrica, que consiste en un aumento de la respiracin durante la maduracin en presencia de etileno. Este aumento de etileno es consecuencia del aumento de la actividad de la ACC sintasa y de la ACC oxidasa. Si se consigue expresar el gen de la ACC oxidasa antisentido, se consigue retrasar su senescencia.

Ejemplos de frutos climatricos adems del tomate, son la manzana, el pltano y el melocotn (entre otros) y como ejemplo de frutos no climatricos adems de los ctricos, las uvas.

La maduracin del fruto implica una serie de acontecimientos que pueden agruparse en torno a tres variables: cambio de color, cambio de sabor y cambio de consistencia. El cambio de color se debe a la sntesis de carotenoides y antocianinas as como a la degradacin de clorofilas. El cambio de sabor es consecuencia de la degradacin del almidn y la sntesis de azcares y por ltimo, el cambio de consistencia se debe a la degradacin de las paredes celulares.

5. Efectos fisiolgicos del etileno: hipoxia y anoxia

Hipoxia significa bajas concentraciones de oxgeno, mientras que anoxia, ausencia de oxgeno. Lo normal en el medio es que primero se pase por un estado de hipoxia progresiva que puede terminar en anoxia. La hipoxia conduce a un aumento de la actividad de la ACC sintasa, lo que hace que aumenten las concentraciones de etileno. Esta produccin de etileno induce la formacin del aernquima por activacin de la muerte celular en determinados grupos de clulas formndose una especie de tubera gracias a la cual el oxgeno puede llegar a la zona de la raz encharcada.

Si el encharcamiento contina y las races consumen todo el oxgeno disponible seproduce epinastia: fenmeno en el cual las hojas se van pegando de una manera ms o menos rpida al tallo consecuencia de la inhibicin del crecimiento de las clulas inferiores del peciolo. Esto se produce porque sin oxgeno el ACC no puede convertirse en etileno pero al transportarse de la raz a las hojas (donde si hay oxgeno) se obtiene el etileno que inhibe el crecimiento. Aunque algunos fisilogos piensan que este fenmeno permite disminuir la transpiracin de las plantas, otros lo consideran un artefacto fisiolgico.

6. Efectos fisiolgicos del etileno: Formacin de pelos radicales

El etileno induce la formacin de los pelos radicales de las races as como su crecimiento en grosor.

7. Efectos fisiolgicos del etileno: Abscisin

La abscisin es el proceso fisiolgico que comprende la cada de hojas, flores y frutos y que est asociado al ciclo de la planta como una respuesta al estrs o bien, a un proceso artificial inducido por la adicin de etileno exgeno.

En el peciolo de las hojas, las clulas de la capa de abscisin pierden la pared celular en presencia de etileno, convirtindose en protoplastos esfricos que favorecen el desprendimiento de la estructura.

En los rboles que pierden las hojas en otoo lo que se observa es un cambio en lasensibilidad al etileno: durante el resto del ao, las auxinas sintetizadas en las hojas son transportadas al tallo, pero cuando la hoja entra en senescencia la sntesis de auxinas en las hojas decae aumentando la sensibilidad al etileno y provocando la cada de la hoja.

En respuesta al estrs tambin se produce la cada de las hojas porque se consiguereducir la transpiracin.

Cualquier planta en las condiciones que sea, ya sea joven o vieja, si se expone a grandes cantidades de etileno, pierde las hojas.

8. Inhibidores del etileno

Algunos compuestos se comportan como antagonistas mientras que otros son inhibidores, como es el caso de las sales de plata (tiosulfato de plata). La aspirina inhibe la sntesis de etileno. El trans-cicloocteno y el MCP (1-Metilciclopropeno) son antagonistas. El etefn (cido 2-cloroetilfosfnico) es una sustancia productora de etileno.9. El Etileno como Estimulante de la Maduracin

El etileno es un gas producido naturalmente por las frutas durante la maduracin. En general, estimula los cambios en el color de la piel (ej: tomate, pimiento, palta) o cscara (ej: ctricos, banana), produce ablandamiento (ej: palta, tomate, banana) y en algunos casos, mejoras en el sabor (ej: banana, palta).

Cuando se conocieron los efectos que el etileno tiene sobre la maduracin, se comenz a utilizarlo en tratamientos artificiales para anticipar la recoleccin de frutas. Se cosecha con un mnimo grado de madurez y mediante la aplicacin de este gas, se trata de provocar los mismos cambios que se produciran naturalmente si permanecieran los frutos an en la planta. En Estados Unidos es una prctica usual que se cosechen tomates en un estado capaz de madurar separado de la planta (de color verde pero fisiolgicamente maduros), se trasladen de una costa a la otra del pas en camiones y se traten con etileno al llegar a destino. De esta manera se alcanza el color deseado por el comprador, se obtiene un producto uniforme y se evitan las prdidas por sobremadurez y podredumbres.

Los frutos ctricos liberan bajos niveles de etileno durante su desarrollo en la planta pero responden en general al tratamiento con este gas en la postcosecha, aunque slo tiene efecto sobre el cambio de color de la cscara (desverdizado). El desverdizado es una prctica imprescindible y muy utilizada en situaciones en que naturalmente no se alcanza el color deseado en la planta, generalmente por falta de bajas temperaturas. Para obtener un producto comercialmente aceptable, la fruta ctrica debe cosecharse con un mnimo grado de madurez, debindose tomar en cuenta el porcentaje de jugo y el valor de ratio o relacin slidos solubles / acidez del jugo. Es decir, alcanzado los valores mnimos de los ndices de cosecha establecidos por el SENASA, se puede iniciar la recoleccin y forzarse el cambio de color del verde al amarillo (limones), o anaranjado (naranjas y mandarinas) para enviar el producto ya acondicionado al mercado local o de exportacin.

En esa misma lnea, el uso de etileno tambin puede ser beneficioso para provocar el cambio de color del verde al rojo en pimientos, aunque es importante recalcar que tambin deben tener un grado de madurez adecuado para que haya respuesta. Los pimientos completamente verdes no estn preparados para responder a la presencia de etileno, pero s aquellos que han iniciado el cambio de color (pueden presentar pequeas vetas de color amarronado o amarillo-anaranjado en la piel).

Para realizar los tratamientos artificiales con etileno se requiere contar con una cmara o habitacin que pueda mantenerse cerrada lo ms hermticamente posible y en la cual pueda hacerse un control de la temperatura y humedad. En general, se necesita mantener una temperatura de 18-21C y 85-90% de humedad relativa. El etileno puede ser aplicado utilizando generadores (en los que se libera el gas por calentamiento de un lquido) o como gas puro o en mezcla con oxgeno, a partir de cilindros. El tiempo de tratamiento puede ser de 24, 48 a 72 horas, dependiendo del tipo de fruta y de su grado de madurez de cosecha. Tambin se debe contar con una adecuada circulacin dentro de la cmara y realizar recambios de aire con una frecuencia regular para evitar la acumulacin de dixido de carbono. CAPITULO II:QUIMICA DEL ETILENO

Generalidades

Es el compuesto insaturado ms sencillo. En condiciones fisiolgicas de temperatura y presin es un gas incoloro, de aroma similar al del ter etlico, ms liviano que el aire, sumamente inflamable y voltil; muy hidrosoluble.

Biosntesis

Se produce en casi todos los rganos de las plantas superiores, aunque la tasa de produccin depender del tipo de tejido y de su estado de desarrollo. En general las regiones meristemticas y nodales son las ms activas en la biosntesis. Sin embargo la produccin tambin se incrementa durante la abscisin foliar, senescencia de las flores y maduracin de frutos.

Se biosintetiza a partir del aminocido Metionina, que por accin de una Ado-Met sintasa genera Ado-Met. . La etapa limitante en la ruta es la conversin de Ado Met en cido-1-aminociclopropanocarboxlico (ACC), catalizado por la ACC sintasa.

La ltima etapa de la va la cataliza una oxidasa que requiere O2 como sustrato. El grupo CH3-S (tiometilo) de la metionina es reciclado a travs del ciclo de Yang nuevamente hasta Metionina; esta va cclica involucra el consumo de energa (bajo la forma de ATP) y de O2.

Su biosntesis est incrementada en plantas expuestas a condiciones ambientales de estrs y en especies terrestres es considerado un signo de injuria asociado con la degradacin de la clorofila y la peroxidacin de lpidos de membranas. La presencia de jasmonatos favorece su sntesis.

1. Catabolismo

Difusin hacia la atmsfera circundante, o bien oxidacin hasta etilenxido, etilenglicol o CO2. Como es fcilmente oxidado a etilenglicol por accin del permanganato de potasio, se aprovecha esta propiedad en horticultura. Las frutas o flores empacadas en cajones son cubiertas con almina o silicagel impregnada en KMnO4 para remover el etileno que se forma y as disminuir la velocidad de maduracin.

Transporte

Se transporta de clula a clula en el simplasto y floema, difundiendo en el citosol, ya que es suficientemente soluble en agua para ser transportado en soluciones y suficientemente no polar para pasar a travs de las membranas rpidamente. El sitio de accin del etileno es prximo al sitio de sntesis.

2. Efectos fisiolgicos

Es considerado la hormona de la maduracin.2.1. Promueve la maduracin de frutos. Por aumento en los niveles de enzimas hidrolticas que ablandan el tejido, producen la hidrlisis de los productos almacenados, incrementan la velocidad de respiracin y la pigmentacin de los frutos.2.2. Favorecen la epinastia de hojas. La epinastia es la curvatura hacia abajo de las hojas debido a que el lado superior del pecolo (adaxial) crece ms rpido que el inferior (abaxial).2.3. Induce la expansin celular lateral. Por reordenamiento de las fibras de celulosa en la pared, que cambian hacia una orientacin longitudinal.2.4. Pone fin a la dormancia de los brotes.2.5. Inicia la germinacin de semillas.2.6. Inhibe el crecimiento de la raz y favorece la formacin de races adventicias.2.7. Favorece la senescencia de las hojas: efecto en el que se involucra un balance hormonal con las citocininas.2.8. Favorecen la abscisin de hojas y frutos. Es el principal regulador de la abscisin. El etileno estimula la abscisin de hojas y frutos al aumentar la sntesis y secrecin de enzimas que degradan la pared celular tales como celulasas y pectinasas. En este proceso est involucrado un balance hormonal con las auxinas.

3. Mecanismo de accin

El receptor de etileno se denomina ETR1; En Arabidopsis thaliana es un dmero de 2 protenas integrales de membrana, con actividad histidina kinasa y capacidad autofosforilante. La unin del etileno a su receptor induce su autofosforilacin a nivel de residuos de histidina y luego transferencia de estos fosfatos hacia residuos de aspartato. El receptor as activado inicia una cascada de sealizaciones hacia otras protenas efectoras (cascada del tipo MAP Kinasa, con destino final a nivel del DNA).

La unin del etileno al receptor da como resultado la inactivacin de un regulador negativo CTR 1 (que se hallaba inhibiendo a la protena transmembrana EIN 2) por lo que la protena EIN 2 cobra actividad, funcionando como un canal de iones (probablemente iones Ca+2), lo que se traduce en una posterior activacin del factor de transcripcin EIN 3, que acta a nivel genmico induciendo la expresin gentica de protenas efectoras.

4. Trabajo experimental

Materiales:

Bolsas plsticas de todos los colores como negro, azul, blanco, transparente.

Bolsa de papel

Frutas climatricas como durazno, naranja, pera, tomate, pltanos.

Elementos:

Llevar a cabo un experimento sobre cmo el gas etileno madura la fruta requiere muy pocos materiales. Adems de una bolsa de papel marrn y una bolsa plstica, como las que te dan en un supermercado, necesitars fruta fresca, sin madurar, y materiales para hacer anotaciones sobre cmo est progresando el experimento.

Procedimiento experimental:

Despus de haber hecho la hiptesis, coloca las frutas en la bolsa plstica y en una de papel. Coloca las bolsas en la misma ubicacin. Comienza con un registro de la fruta, anotando el color y el aroma de los trozos de fruta en las bolsas de papel y de plstico, as como tambin cualquier otro cambio interesante. Concluye tu experimento cuando comiences a notar diferencias distintivas entre el trozo de fruta en la bolsa de papel y el trozo que se encuentra en la bolsa plstica. Determina si tu hiptesis fue correcta y, si lo deseas, toma fotografas de la fruta madura para incluirlas en tu proyecto final.

Materiales y frutos a madurar

Llenamos los frutos: primero con el papel establecido

Empaquetar las frutas con la finalidad que se encuentre ermeticamente bien serradosProgramamos a una temperatura a 0C 0.5 C y dejamos las muestras en la refrigeradora

Variaciones:

Este experimento se puede hacer de una gran variedad de formas. Para nios ms grandes, agrega diferentes tipos de envoltorios para el experimento, como mallas y recipientes de plstico, junto con las bolsas plsticas y de papel. Otra opcin es experimentar con diferentes marcas o tamaos de bolsas plsticas y de papel; o utilizar bolsas de papel y plstico con y sin agujeros. Trata de realizar las variaciones de este experimento de diferentes situaciones; explora cmo impacta el gas etileno sobre la maduracin de la fruta cuando las bolsas plstica y de papel son colocadas en el refrigerador versus en el sol.

Despus de 24 horas los duraznos embolsados, tanto verde y maduros resultan maduros completamente.

El etileno es capaz de ser producido por la fruta del durazno y actua en otro si estn encubiertos.4.1 Efectos perjudiciales del etileno

Aceleracin de senescencia Estimulacin de la prdida de la clorofila

Acelera la maduracin de las frutas

Promueve la descoloracin

Aumenta el endurecimiento vegetal

Marchita a las plantas no climatricas

Glosario de trminos

1. AbonoSustancia orgnica o inorgnica que se aade a la tierra laborable para aumentar su fertilidad o rendimiento.

2. Anoxia

Ausencia de aporte de oxgeno a los tejidos.

3. BiodegradacinProceso de descomposicin de un producto o una sustancia por accin de organismos vivientes.

4. Biosntesis

Cualquiera de las miles de reacciones qumicas que ocurren continuamente en el cuerpo en las que las molculas forman biomolculas ms complejas.

5. Catalizador

Sustancia que acelera una reaccin qumica. El estado final de una reaccin es igual con o sin el catalizador; ste nicamente acelera la reaccin.6. Frutos climatricosSon aquellas que muestran un incremento ms o menos marcado en la tasa respiratoria y en la sntesis de etileno.7. Hipoxia

Disminucin en el suministro de oxgeno a los tejidos.

8. Hormona

Las hormonas son sustancias secretadas por clulas especializadas, localizadas en glndulas de secrecin interna o glndulas endocrinas (carentes de conductos), o tambin por clulas epiteliales e intersticiales cuyo fin es la de afectar la funcin de otras clulas.III. CONCLUSIONES1. Pudimos cumplir nuestro objetivo que era de obtener la maduracin con el el etileno, as mismo vimos las reacciones que pasaron con las otras dos sustancias.2. Al observar concluimos que el etileno tiene la propiedad de hacer madurar los frutos en menor tiempo.

3. Como biosntesis se ha demostrado que el etileno est producido esencialmente en todas las partes de las plantas, incluyendo las hojas, los vstagos, las races, las flores, las frutas y los tubrculos.

4. propiedades que tienen los frutos climatricos en la produccin de etileno.IV. BIBLIOGRAFAPginas web

Enviado por Ing. Agr. Alejandra Yommi en Agosto de 2002, Recuperado el 22 de febrero de 2013. El Etileno como Estimulante de la Maduracin de http://www.elsitioagricola.com/gacetillas/balcarce/bl20021029/etileno.asp

Enviado por Manu el 03 de Octubre de 2012, Recuperado el 22 de febrero de 2013. El Etileno: La molcula inmortal 2.0 de http://inmortaldna.com/LMI/blog/2012/10/03/el-etileno/ Enviado por Sobern* J. R., Quiroga E. N., Sampietro A. R., Vattuone M. A.en 2005, Recuperado el 22 de febrero de 2013. Etileno de http://www.biologia.edu.ar/plantas/reguladores_vegetales_2005/etileno.htm

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