Plantas C4

¿Qué  importancia tiene las plantas C4?

QUÉ SON  

Las plantas C4 se llaman así debido a que prolongan el ciclo del carbono con un modo alternativo  de fijación del carbono que forma un compuesto de cuatro carbonos como su primer producto.

Las plantas C4 se caracterizan por tener la anatomía “Kranz”, figura 1.1, lo que significa que, además de los cloroplastos presentes en las células del mesófilo, presentas cloroplastos en las células que rodean a los haces vasculares (vaina perivascular).

En las plantas C4  hay dos tipos distintos de células fotosintéticas: las células de la vaina fascicular y las células mesófilas. Las células de la vaina fascicular están organizadas en láminas fuertemente comprimidas alrededor de los fasciculos vasculares de la hoja. Entre la vaina fascicular y la superficie de las hojas están las células mesófilas, organizadas con más amplitud. El ciclo de Calvin está confinado en los cloroplastos de la vaina fascicular. Antes del ciclo la incorporación o fijación de CO2 en compuestos orgánicos en el mesófilo.

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FIG1.1 representación de la anatomía de la hoja de una planta C4

Para entender esto es necesario conocer que una parte de la fotosíntesis es la fijación del  CO2 en un azúcar de 5 carbonos, ribulosa-1, 5-bifosfato (RuBP) por la enzima ribulosa 1, 5 bifosfato carboxilasa-oxigenasa, (rubisco), seguida por una reducción para formar una azúcar mediante la energía que genera el proceso fotoquímico, este sistema representa una adaptación ecológica  que emplean procesos de prefijación del CO2 que mejoran considerablemente la productividad fotosintética bajo condiciones adversas.

Se cree que la fotosíntesis C4 evolucionarios como una forma evadir la fotorespiración.

Vía de los 4 carbonos

La mayoría de las plantas en el primer  paso de en la fijación de del carbono es la unión del CO2 a la RuBP y su entrada al ciclo de Krebs

Ocurre en las células del mesófilo, donde el HCO3, bicarbonato, es incorporado en un compuesto de tres carbonos, fosfofenolpiruvato, (PEP), por acción de la enzima fosfofenolpiruvato carboxilasa, (PEPCasa), para formar un compuesto de cuatro carbonos, ácido oxalacético (AOA). Luego es transformado en otro ácido de cuatro carbonos, en la mayoría de las plantas es el malato, pero en algunas otras es el aspartato, que será transportado a las células de la vaina y allí es descarboxilado a ácido pirúvico por la enzima málica que libera CO2 en la vaina que puede entrar al ciclo de Calvin al ser fijado por la enzima RuBIsCO, el ácido pirúvico restante es  transportado al mesófilo donde se fosforila  y puede reiniciar el ciclo. Figura 1.2

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Figura 1.2 resumen de la vía C4

Importancia de las plantas C4

Las plantas C4 han evolucionado cerca de los trópicos y están bien adaptadas a intensidades lumínicas y temperaturas altas, así como sequías. En estas condiciones el CO2 está poco disponible para las células que fotosintetizan. El CO2 entra en la hoja por los estromas que se abren y cierran según la intensidad lumínica y la cantidad de agua disponible. A través de las de los estromas, las hojas de las plantas pierden agua en forma de vapor.

La importancia radica en  la eficiencia fotosintética, que tiene en regiones como los trópicos que se caracterizan  por su alta temperatura, y con gran cantidad de luz,  Los ejemplos más representativos de este tipo de plantas son el maíz, la caña de azúcar, el sorgo, el amaranto  que han desarrollado esta vía para aumentar la eficiencia de la fotosíntesis y reducir la fotorespiración

FOTORESPIRACIÓN

Cuando la concentración de CO2 es baja y el RuBIsCO que actúa tanto para el O2 como para el  CO2 (en condiciones normales actúa en un 80% como carboxilasa y en 20% como oxigenasa) fija el O2 y crea un compuesto tóxico el glicolato, que la planta debe eliminar metabólicamente Figura 1.2.   Entre 25 y 28 °C y con una concentración baja de CO2, el rubisco fijará un O2 por cada cuatro CO2, al fijar oxígeno no resulta en ganancia de carbón, esto resulta en la producción de un compuesto de dos carbonos, fosfoglicato, que es metabolizado en un mecanismo que resulta en la pérdida de CO2, esto representa un 30 % en la reducción de eficiencia de la fotosíntesis. Figura 1.3 [pic 3]

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