Respuestas
Plantas C3
Los vegetales con ruta metabólica C3
representan alrededor del 89 % de las plantas
vasculares del planeta y la mayoría de los
cultivos tienen este tipo de mecanismo. Algunos
ejemplos de cultivos con mecanismo C3 son:
arroz, trigo, cebada, soya, pimiento y tomate.
Reciben el nombre de plantas C3 debido a que durante la segunda etapa del proceso de la fotosíntesis, en
las reacciones de carboxilación del ciclo de Calvin, el primer compuesto formado es el ácido fosfoglicérico
(3-PGA), que está formado por 3 carbonos, producto de la combinación entre la ribulosa difosfato (5C)
con el CO2. La enzima responsable de esta reacción es la ribulosa-bifosfato, mejor conocido como Rubisco.
Aunque la principal función de esta enzima es fungir como catalizador para la carboxilación, también
puede actuar como oxigenasa; esto significa que en presencia de luz, el oxígeno compite con el dióxido
de carbono por los sitios activos de la enzima, provocando una pérdida de CO2 (fotorespiración), lo cual
reduce la capacidad fotosintética de la planta.
La fotorespiración es un fenómeno relacionado con el cierre estomático parcial o total de la planta y es
un proceso que impacta en la productividad de los cultivos debido a que la enzima que fija el carbono en
el ciclo de Calvin (Rubisco), fija O2 en lugar del CO2, lo que significa un desperdicio de energía (ATP). La
fotorespiración se ve favorecida cuando la planta está sometida a estrés por alta temperatura, estrés
hídrico o estrés salino.
Plantas C4
La ruta metabólica C4 forma parte de la
evolución de las plantas para evitar la
fotorespiración. Esta ruta metabólica es una
adaptación de las plantas para tener una
eficiencia en el uso del agua mayor que las
plantas C3. Aunque el porcentaje de plantas C4 es
menor, algunos cultivos de importancia
económica tienen este tipo de metabolismo, por
ejemplo: maíz, caña de azúcar, sorgo y
amaranto.
Reciben el nombre de plantas C4 ya que el primer compuesto formado en el proceso es el ácido
oxaloacético (compuesto de 4 carbonos producto de la combinación entre el fosfoenol-piruvato (PEP) con
el CO2) que rápidamente es convertido a otro compuesto llamado malato. La enzima responsable de la
reacción de carboxilación es la fosfoenol-piruvato carboxilasa (PEPc).
En este sentido, la particularidad de las plantas C4 como resultado de su evolución es que el CO2 de la
atmósfera es capturado y fijado en dos compartimentos diferentes. Primero el CO2 es capturado dentro
de células especializadas llamadas mesofílicas, donde es fijado como HCO3
- por la anhidrasa carbónica
(AC) para ser tomada a continuación por la enzima PEPc que incorpora el carbono en un ácido C4.
Posteriormente este ácido C4 es transportado hacia la vaina del haz vascular por la acción de acarreadores
específicos ATP dependientes, dando lugar a la descomposición (descarboxilación) de los ácidos C4
generando una alta concentración de CO2 en las células de la vaina e inhibiendo de esta manera la
fotorespiración. Cabe destacar que la descarboxilación según la especie es llevado por alguna de las
siguientes enzimas: Málico-NADP, Málico-NAD o PEP Carboxiquinasa. Finalmente el CO2 es fijado por la
enzima Rubisco e incorporado al ciclo de Calvin-Benson. Esta adaptación en las plantas C4 para transportar
de forma efectiva el CO2 consume energía (2 ATP) por molécula de CO2 transportada; sin embargo, estás
plantas compensan este gasto energético mayor con una mejor eficiencia en el uso del agua, mayor
crecimiento y eficiencia en la fotosíntesis a altas temperaturas. Por otra parte, es importante mencionar
que esta adaptación está encaminada al uso eficiente del agua, pero no a la tolerancia al estrés hídrico.