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Almidón de plátano (Musa acuminata (AAA GROUP) 'RED DACCA'): relación estructura-biosíntesis

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dc.contributor.author Solís Badillo, Elizabeth
dc.date.accessioned 2021-06-28T02:48:59Z
dc.date.available 2021-06-28T02:48:59Z
dc.date.created 2020-06-04
dc.date.issued 2021-06-24
dc.identifier.citation Solís Badillo, Elizabeth. (2020). Almidón de plátano (Musa acuminata (AAA GROUP) 'RED DACCA'): relación estructura-biosíntesis (Doctorado en Ciencias en Desarrollo de Productos Bióticos). Instituto Politécnico Nacional, Centro de Desarrollo de Productos Bióticos, México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/29011
dc.description Tesis (Doctorado en Ciencias en Desarrollo de Productos Bióticos), Instituto Politécnico Nacional, CEPROBI, 2020, 1 archivo PDF, (120páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: El almidón se biosintetiza y almacena en las plantas como reserva de energía. Las enzimas de biosíntesis que producen la amilosa y la amilopectina, definen el contenido y organización de estas moléculas dentro del gránulo. En este estudio se planteó analizar las enzimas de biosíntesis del almidón de plátano morado para relacionarlas con los cambios estructurales, morfológicos y la acumulación del polisacárido durante el desarrollo del fruto. El primer objetivo fue determinar la identidad y actividad de ADP-glucosa pirofosforilasa, en extractos proteicos citosólico y amiloplastidial en tres diferentes semanas de desarrollo del plátano, para relacionarlas con la acumulación del almidón. Se colectaron frutos de plátano morado de diferentes tres semanas de desarrollo (11, 16 y 21 semanas después de la emergencia de la inflorescencia); a partir de la pulpa se obtuvieron harinas y los extractos proteicos. La subunidad pequeña de AGPasa se detectó con inmunodetección en los extractos del citosol y amiloplasto, por lo que además de la enzima del amiloplasto, también existe una isoforma en el citosol, la cual tiene un peso molecular de 50 kDa. Conjuntamente, se obtuvieron las secuencias de las subunidades pequeña y grande de AGPasa y se encontró que sus pesos moleculares teóricos fueron de 57.5 y 55.4 kDa, respectivamente. La evaluación de la actividad enzimática permitió determinar que AGPasa citosólica contribuyó con el 90% de la actividad de las isoformas, demostrando que esta enzima es la principal productora del ADP-glucosa, lo cual concuerda con la acumulación del almidón durante el desarrollo del fruto. El segundo objetivo fue identificar las enzimas de biosíntesis del almidón que se expresan en tres diferentes semanas de desarrollo del plátano, para relacionarlas con la estructura y la morfología de sus gránulos. Se aisló el almidón de las harinas y fue caracterizado. El incremento del contenido de amilosa, así como de su masa molar en las tres semanas de desarrollo se relacionó con la presencia de GBSS1. A pesar de que la masa molar de la amilopectina incrementó de la semana 11 a la 21 (4.5 x10 a 5.3x108, respectivamente), el porcentaje de la distribución de la longitud de las cadena fue similar en las tres semanas de desarrollo, sugiriendo que las enzimas que la sintetizan tienen una expresión constante durante el desarrollo del fruto. La amilopectina se caracterizó por presentar mayor porcentaje de cadenas cortas (6-24 unidades de glucosa) aunque, por la forma filamentosa de los gránulos se esperaba encontrar una mayor proporción de cadenas largas (≥25 unidades de glucosa). El porcentaje de cristalinidad de los almidones aumentó de 36 a 38.5% de la semana 11 a la 21, respectivamente. Las diferencias encontradas en los almidones podrían deberse a cambios en su organización molecular más que a cambios estructurales, es decir a medida que se desarrolla el fruto la organización molecular del almidón se va perfeccionando. Esto concuerda con las propiedades de pasting del almidón, en donde la viscosidad pico (influenciada por la amilopectina) y la viscosidad final (influenciada por la amilosa) incrementan en función del desarrollo del fruto. Finalmente, las isoformas encontradas en pulpa de plátano que sintetizan a la amilopectina fueron almidón sintasa soluble II (SSSII), enzima ramificarte del almidón I (SBEI) y la enzima desramificante del almidón isoamilasa 1 (ISA1), mientras que almidón sintasa soluble III-1 (SSSIII-1), estaría implicada en la morfología filamentosa de los gránulos. ABSTRACT: Starch is biosynthesized and accumulated in plants as an energy storage. The biosynthetic enzymes that produce amylose and amylopectin define the content and organization of these molecules within the starch granule. In this study, the biosynthesis enzymes of purple banana starch were analyzed and related to the structural, morphological changes and the accumulation of the polysaccharide during the development of the fruit. The first objective was to determine the identity and activity of ADP-glucose pyrophosphorylase, in cytosolic and amyloplastidial protein extracts, in three different weeks of banana development, and relate to the accumulation of starch. “Morado” banana fruits of three different weeks of development were collected (11, 16 and 21 weeks after the emergence of the inflorescence); flours and protein extracts were obtained from the pulp. The small AGPase subunit was detected with immunodetection in the cytosol and amyloplast extracts, so that in addition to the amyloplast enzyme, there is also an isoform in the cytosol, which has a molecular weight of 50 kDa. Therefore, the sequences of the small and large subunits of AGPase were obtained and the theoretical molecular weights were 57.5 and 55.4 kDa, respectively. The evaluation of the enzymatic activity allowed determining that cytosolic AGPase contributed with 90% of the activity of the isoforms, demonstrating that this enzyme is the main producer of ADP-glucose, which agrees with the accumulation of starch during fruit development. The second objective was to identify the starch biosynthetic enzymes that are expressed in three different weeks of banana development and relate to the structure and morphology of the granules. Starch was isolated from flours and characterized. The increase in amylose content, as well as the molar mass in the three weeks of development was related to the presence of GBSS1. Despite the increase in amylopectin molar mass from week 11 to week 21 (4.5 x10 to 5.3x108, respectively), the percentage of chain length distribution was similar in the three weeks of development, suggesting that the biosynthesis enzymes have a constant expression during the development of the fruit. Amylopectin was characterized by having a higher percentage of short chains (6-24 glucose units) although, due to the filamentous form of the granules, was expected to find a higher proportion of long chains (≥25 glucose units). The percentage of starch crystallinity increased from 36% (week 11) to 38.5% (week 21). The differences in the molecular and structural characteristics of starches could be due to changes in its molecular organization rather than structural changes; so during the development of the fruits, the molecular organization of the starch is perfected. This agrees with the pasting properties of the starch, in which the peak viscosity (influenced by amylopectin) and the final viscosity (influenced by amylose) increase depending on the development of the fruit. Finally, the isoforms found in banana pulp that synthesize amylopectin were soluble starch synthase II (SSSII), branching enzyme I (SBEI) and the debranching enzyme should be isoamylase 1 (ISA1), while soluble starch synthase III- 1 (SSSIII-1), should be involved in the filamentous morphology of the granules. es
dc.description.sponsorship CONACyT es
dc.language.iso es es
dc.subject Las enzimas de biosíntesis que producen la amilosa y la amilopectina es
dc.subject Biosíntesis del almidón de plátano morado es
dc.subject Extractos del citosol y amiloplasto es
dc.title Almidón de plátano (Musa acuminata (AAA GROUP) 'RED DACCA'): relación estructura-biosíntesis es
dc.type TESIS es
dc.contributor.advisor Agama Acevedo, Edith


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