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Problemas de Fotosíntesis - Bloque 2
Tutoría del problema 9: Fotosíntesis en plantas C4
A. |
El primer producto de la fijación del dióxido de carbono es un compuesto con 4 átomos de carbono. |
El oxígeno, un inhibidor de la fotosíntesis, puede estar presente en alta concentración en las hojas de las plantas. La elevada concentración de oxígeno en los cloroplastos puede inducir fotorrespiración. En la fotorrespiración, el oxígeno sustituye al CO2 como sustrato de la RUBISCO, provocando la liberación de CO2 y la oxidación de la RuBP como se muestra en la siguiente ecuación: |
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B. |
La fotosíntesis C4 es una adaptación para las plantas que viven en climas cálidos y áridos. |
Algunas plantas que viven en climas secos y calurosos mantienen una baja concentración de oxígeno en sus hojas pues mantienen los estomas cerrados para evitar la pérdida de agua. Para alcanzar concentraciones de CO2 adecuadas para la fotosíntesis, las plantas C4 han adaptado la fotorrespiración con una modificación del ciclo de Calvin-Benson. Las plantas C4 tienen una anatomía especial, con prominentes células de vaina de haz alrededor de los vasos de las hojas. La fotorrespiración es mínima en plantas C4 comparada con plantas C3, y el CO2 es concentrado activamente en las células de la vaina del haz.
C. |
El dióxido de carbono es fijado inicialmente en células mesófilas, pero el ciclo de Calvin es activo en las células de la vaina del haz en las hojas de las pantas C4. |
Las plantas C4 tienen una evolución especial, una ruta que requiere energía para generar concentraciones localmente altas de CO2 para el ciclo de Calvin-Benson. Las plantas C4 inicialmente fijan CO2 a bajas concentraciones en las células mesófilas en forma de compuestos de 4 carbonos, usando la energía liberada de la hidrólisis de 1 ATP por cada CO2 fijado. El CO2 es liberado después en las células de la vaina del haz, donde tienen lugar las reacciones del ciclo de Calvin-Benson. La ruta del CO2 desde el aire hacia su fijación inicial en las células mesófilas, su liberación en las células de la vaina del haz y su entrada en el ciclo de Calvin-Benson se muestra en el siguiente diagrama:
D. |
El ATP total que usan las plantas C4 para la biosíntesis de azúcares es mayor que el usado en las plantas C3. |
La fotosíntesis en C4 es una adaptación para plantas que viven en climas cálidos y áridos semejantes a Almería, España. Las plantas C4 inicialmente fijan el CO2 en las células mesófilas en forma de compuestos de 4 carbonos y después liberan el CO2 en las células de la vaina del haz. Hay un requerimiento adicional de ATP por cada dióxido de carbono utilizado en esta ruta.
E. |
La fotorrespiración es mínima en plantas C4 comparada con plantas C3. |
La elevada concentración de oxígeno en el lugar de reacción de la RUBISCO es la causa de la fotorrespiración. Las plantas C4 evitan la fotorrespiración mediante una extensión del ciclo de Calvin-Benson que consigue concentrar el CO2, y no el oxígeno, en las células de la vaina del haz, donde tiene lugar la reacción catalizada por la RUBISCO. Las plantas C4 pueden mantener alta la concentración loca del CO2 para la actividad de la RUBISCO sin incremento simultáneo de la concentración de oxígeno.
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El Proyecto Biológico
Department of Biochemistry and Molecular Biophysics
University of Arizona
October 1996
Traducido: Mayo 2004
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