Fotorrespiración y plantas C3, C4 y CAM: adaptaciones fotosintéticas

Resumen

El documento explica la fotorrespiración, un proceso en el que la rubisco fija oxígeno en lugar de CO2, y sus condiciones de aparición. A continuación describe las adaptaciones fotosintéticas de las plantas C4 y CAM frente a ambientes secos y muy luminosos, y resume el funcionamiento de la fotosíntesis en plantas C3.

Puntos clave

La rubisco puede fijar O2 en lugar de CO2 (oxigenación), y ambos gases compiten por su centro activo.
La fotorrespiración requiere luz y O2, produce CO2 y H2O, y consume ATP en lugar de generarlo.
Se favorece con altas temperaturas, mayor radiación y escasez de agua, especialmente en verano por el cierre de estomas.
Las plantas C4 separan la fijación del CO2 entre las células del mesófilo y las de los vasos, y no presentan fotorrespiración.
Las plantas CAM fijan el carbono de noche y realizan el ciclo de Calvin de día, separando ambos procesos en el tiempo.
En las plantas C3 el CO2 entra directamente al ciclo de Calvin en las células del mesófilo esponjoso.

Ponte a prueba

Fotorrespiración: Mecanismo y Función

La rubisco puede añadir oxígeno en un proceso de oxigenación, debido a que posee un centro activo donde compiten el CO₂ o el O₂ en determinadas circunstancias. Este fenómeno ocurre principalmente en verano, cuando el cierre de estomas provoca una disminución en la concentración de CO₂. Dado que en el cloroplasto también se forma O₂, ambos gases compiten por la rubisco al aumentar la concentración de oxígeno.

La fotorrespiración es un proceso que requiere luz (ocurre de día) y O₂, produciendo CO₂ y H₂O. Es importante destacar que este proceso no genera ATP, sino que lo consume. Aunque compite con la fotosíntesis y reduce su eficiencia al evitar la formación de glucosa, la fotorrespiración actúa como un mecanismo de protección para la fotosíntesis. Sus condiciones ideales son:

Altas temperaturas.
Aumento de la radiación.
Escasez de agua.

Cabe mencionar que existen bacterias que realizan este proceso, considerándose un mecanismo residual.

Adaptaciones en Plantas: C4 y CAM

Plantas C4

Las plantas que habitan en ambientes xéricos (secos) y de alta luminosidad han modificado el ciclo de Calvin. Debido a las altas temperaturas, cierran los estomas y el intercambio gaseoso se ve limitado. En las plantas C4, el proceso se divide entre las células del mesófilo y las células que rodean los vasos:

El CO₂ entra en las células del mesófilo y, a partir del fosfoenolpiruvato, se carboxila a oxalacetato.
Este se convierte en malato y pasa a la célula del vaso.
El NADPH se oxida a NADP.
El malato se descarboxila para ingresar al ciclo de Calvin.

Aunque requiere ATP, este proceso es muy eficiente, logrando una concentración de CO₂ mayor que en las plantas C3. Las plantas C4 no presentan fotorrespiración.

Plantas CAM

Las plantas CAM (crasuláceas) poseen hojas con gran capacidad de almacenamiento de agua. En estas especies, los dos ciclos se producen en horarios distintos: el ciclo de Calvin durante la mañana y la fijación inicial de carbono durante la noche.

Fotosíntesis en Plantas C3

En las plantas C3, la fotosíntesis se realiza en las células del mesófilo esponjoso, las cuales son ricas en cloroplastos. El CO₂ se incorpora directamente al ciclo de Calvin. Este proceso es directo y es característico de plantas que habitan en climas de baja luminosidad, como en invierno.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la fotorrespiración?

Es un proceso en el que la rubisco incorpora O2 en lugar de CO2, requiere luz y O2, y produce CO2 y H2O sin generar ATP. Compite con la fotosíntesis y reduce su eficiencia.

¿Cuándo ocurre la fotorrespiración?

Ocurre principalmente en condiciones de altas temperaturas, mayor radiación y escasez de agua, como en verano, cuando los estomas se cierran y disminuye la concentración de CO2.

¿En qué se diferencian las plantas C4 y CAM?

Las plantas C4 dividen el proceso entre las células del mesófilo y las de los vasos, mientras que las CAM separan el ciclo de Calvin (de día) de la fijación inicial de carbono (de noche).