26/03/2023
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Plantas C3, C4 y CAM
Hay tres tipos de fotosíntesis en las plantas:
Plantas C3
Usan el ciclo Calvin.
En el ciclo Calvin se integran y convierten moléculas inorgánicas de CO2 en moléculas orgánicas sencillas, a partir de las cuales se formará el resto de los compuestos bioquímicos que constituyen los seres vivos. Este proceso también se puede denominar asimilación del carbono. Durante años se pensó que el ciclo Calvin era independiente de la luz, pero ahora sabemos que tanto la actividad de la RubisCO, como de otras enzimas clave del ciclo, son reguladas por la luz, y se desactivan en condiciones de oscuridad. Cuando la planta C3 cierra los estomas, para no perder agua, no puede entrar en la hoja el CO2 atmosférico. Entonces la RubisCO reacciona con el oxígeno, en vez de reaccionar con el CO2. A eso llamamos fotorrespiración, una disminución de carbono fijado.
Con temperaturas relativamente altas disminuye la tasa de fotosíntesis, que es una medida de la capacidad de la planta para asimilar el CO2. Las plantas C3 aparecieron en las eras Mesozoica y Paleozoica. Con su respiración pierden el 97% del agua absorbida por las raíces. Como ejemplo: el arroz y la cebada. Las plantas C3 no pueden crecer en zonas cálidas, porque la RuBisCO incorpora en la RuBP más oxígeno a medida que aumenta la temperatura. Esto provoca la fotorrespiración, una pérdida de carbono y nitrógeno de la planta, y por tanto, limita el crecimiento. La relación CO2/O2 disminuye.
Plantas C4
Las plantas se han adaptado lentamente a la naturaleza en los climas áridos y cálidos. Han desarrollado una estrategia para optimizar la capacidad de asimilación del CO2 atmosférico, e incorporarlo a la planta. Para ello modificaron convenientemente su genoma.
Las plantas C4 usan el agua más eficientemente, conservan la humedad del suelo, y colonizaron las tierras áridas. Las C4 aparecieron durante el Oligoceno, hace 25-32 millones de años, luego durante el Mioceno, hace 6-7 millones de años, se convirtieron en un grupo ecológico importante. La enzima que usan es la PEP carboxilasa (fosfoenolpiruvato carboxilasa), que convierte el fosfoenolpiruvato (compuesto de 3 carbonos) en oxalacetato (compuesto de 4 carbonos). A partir del oxalacetato se produce malato, es una enzima activada por la luz. Se encuentra en los cloroplastos de las plantas C4. El malato incorpora a la planta el carbono de la fotosíntesis. Es un procedimiento indirecto, diferente del de las plantas C3.
En las C4 hay dos clases de cloroplastos: unos se hallan en las células internas, contiguos a los vasos conductores de las hojas, y los otros están en las células del parénquima clorofílico periférico, el mesófilo. En este último tipo de cloroplasto se produce la fijación del CO2. Las plantas C3 solo tienen un cloroplasto. Es la gran diferencia con las C4. Para lograr los dos cloroplastos en la planta, hay que introducir un gen en el lugar apropiado del genoma.
A partir del ácido fosfoenolpirúvico y del CO2 se genera el ácido oxalacético. Este ácido se transforma en málico, el cual pasa a los cloroplastos propios de las células internas. En éstos se libera el CO2, y continúa el ciclo de Calvin, como en las plantas C3.
Pertenecen al grupo C4 el maíz, la caña de azúcar, la mala hierba grama (Cynodon dactylon), el sorgo y el amaranto.
Plantas CAM
Se trata de plantas crasas o suculentas, en condiciones desérticas, sometidas a una intensa iluminación y a un déficit hídrico permanente. Plantas adaptadas a una aridez extrema. Sus estomas se abren durante la noche, para evitar en la medida de lo posible, la pérdida de agua por transpiración. Fijan el CO2 en la oscuridad. Las plantas CAM no presentan interés industrial, su biomasa es ínfima.
Este tipo de plantas son unas supervivientes natas; tienen que serlo si quieren vivir en zonas desérticas, o casi desérticas. Las temperaturas máximas pueden ser muy altas, de más de 40ºC, lo cual sumado a que apenas llueve, no les ha quedado más opción que hacer todo lo posible por evitar perder agua. Y eso es complicado de por sí, pues el solo hecho de respirar ya conlleva un gasto.
Para conseguirlo, desarrollaron lo que llamamos el metabolismo ácido de las crasuláceas (CAM por sus siglas en inglés). Se llama »de las crasuláceas» pues es en esas plantas donde se descubrió por primera vez; hoy día se sabe que muchas plantas que viven en sitios así, son CAM.
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