Vía de 3 carbonos

Vía de 3 carbonos

Las plantas C3 son especies de plantas que utilizan una ruta fotosintética llamada ciclo C3 para fijar el dióxido de carbono (CO2) durante el proceso de fotosíntesis. Esta vía está presente en muchas plantas y representa el principal mecanismo a través del cual transforman la luz solar en energía química.
Durante el ciclo C3, las plantas fijan el CO2 atmosférico usando una enzima llamada RuBisCO (ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa). El CO2 se convierte en un compuesto de tres carbonos llamado ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA). Este compuesto, a su vez, se convierte en azúcares como la glucosa o la sacarosa, que son la principal forma de energía que utilizan las plantas para su crecimiento y desarrollo.
Sin embargo, el ciclo C3 tiene algunas limitaciones, especialmente en condiciones de calor y altas concentraciones de oxígeno. Cuando las plantas C3 se exponen a altas temperaturas, pueden experimentar una reacción competitiva de la enzima RuBisCO con oxígeno, en lugar de CO2, en un proceso llamado fotorrespiración. Esta fotorrespiración puede resultar en una pérdida de energía y reducir la eficiencia general de la fotosíntesis.
En concreto, se denominan C3 porque el primer compuesto orgánico de la fotosíntesis es una cadena de carbono con 3 átomos de carbono, 3-fosfogliceraldehído o gliceraldehído 3-fosfato (G3P; 3-fosfoglicerato se abrevia en su lugar con las siglas 3PGA), que procede del ciclo de Calvin.
Las plantas C3 son fotosintéticamente activas durante el día, mientras que por la noche cierran sus estomas y se convierten en consumidoras de oxígeno. El proceso, a diferencia de las plantas de ciclo C4, tiene lugar dentro de una sola celda y, a diferencia de las plantas CAM, sin necesidad de compartimentos.
Las plantas C3 fotosintetizan eficientemente solo a temperaturas moderadas (la máxima eficiencia se produce a 20°C) ya que, al estar los estomas abiertos durante el día, una temperatura excesiva induce un aumento de la transpiración de agua de las hojas.
La fijación de carbono C3 es la más común de las tres vías metabólicas para la fijación de carbono en la fotosíntesis, las otras dos son C4 y CAM. Este proceso convierte el dióxido de carbono y la ribulosa bisfosfato (RuBP, un azúcar de 5 carbonos) en dos moléculas de 3-fosfoglicerato a través de la siguiente reacción: CO2 + H2O + RuBP → (2) 3-fosfoglicerato

Esta reacción fue descubierta por primera vez por Melvin Calvin, Andrew Benson y James Bassham en 1950. La fijación del carbono C3 ocurre en todas las plantas como el primer paso del ciclo de Calvin-Benson. (En las plantas C4 y CAM, el dióxido de carbono se extrae del malato y en esta reacción en lugar de directamente del aire).
Además, las plantas que sobreviven exclusivamente con la fijación de C3 (plantas C3) tienden a prosperar en áreas donde la intensidad de la luz solar es moderada, las temperaturas son moderadas, las concentraciones de dióxido de carbono son de aproximadamente 200 ppm o más y el agua subterránea es abundante. Las plantas C3, nativas de las eras Mesozoica y Paleozoica, son anteriores a las plantas C4 y todavía representan alrededor del 95 % de la biomasa vegetal de la Tierra, incluidos cultivos alimentarios importantes como el arroz, el trigo, la soja y la cebada.
Por esta razón, las plantas C3 no pueden crecer en áreas muy cálidas con el nivel de CO2 atmosférico actual (significativamente reducido durante cientos de millones de años desde más de 5000 ppm) porque la enzima RuBisCO incorpora más oxígeno en RuBP (ribulosa-1,5-bisfosfato) a medida que aumentan las temperaturas. Esto conduce a la fotorrespiración (también conocida como ciclo oxidativo fotosintético del carbono o fotosíntesis C2), que conduce a una pérdida neta de carbono y nitrógeno de la planta y, por lo tanto, puede limitar el crecimiento.
Las plantas C3 pierden hasta el 97% del agua absorbida por sus raíces a través de la transpiración. En zonas áridas, las plantas C3 cierran sus estomas para reducir la pérdida de agua, pero esto evita que el CO2 entre en las hojas y, por lo tanto, reduce la concentración de CO2 en las hojas. Esto reduce la relación CO2:O2 y, por lo tanto, también aumenta la fotorrespiración. Las plantas C4 y CAM tienen adaptaciones que les permiten sobrevivir en áreas cálidas y secas y, por lo tanto, pueden competir con las plantas C3 en estas áreas.
También se debe enfatizar que no todas las vías de fijación de carbono C3 funcionan con la misma eficiencia.

Por ejemplo, el bambú y el arroz tienen una eficiencia C3 mejorada. Esta mejora podría deberse a la capacidad de recuperar el CO2 producido durante la fotorrespiración; esta característica se llama: refijación de carbono.
Estas plantas logran la refijación mediante el crecimiento de extensiones de cloroplastos llamadas «estrómulos» alrededor del estroma en las células del mesófilo, de modo que cualquier CO2 fotorrespirado de las mitocondrias debe pasar a través del cloroplasto lleno de RuBisCO.
Sin embargo, la refijación también es realizada por una amplia variedad de plantas.
Como se mencionó, también existen otros tipos de vías fotosintéticas, como el ciclo C4 y el CAM (metabolismo ácido de las crasuláceas), que tienen adaptaciones especiales para abordar los problemas de fotorrespiración y hacer que las plantas sean más eficientes en ciertos entornos. Sin embargo, el ciclo C3 es el tipo de fotosíntesis más extendido y común entre las plantas.
En cuanto a los ambientes de crecimiento, las plantas C3 se encuentran principalmente en ambientes con condiciones de temperatura moderada y humedad relativamente alta. Son propias de regiones templadas y subtropicales, donde las temperaturas no alcanzan niveles extremos ni en invierno ni en verano.
Las plantas C3 incluyen muchas plantas herbáceas (como trigo, avena, arroz), plantas arbustivas y algunas plantas leñosas. Sin embargo, es importante señalar que hay excepciones y algunas plantas C3 pueden estar adaptadas a climas más secos o cálidos, pero en general prefieren ambientes con temperaturas moderadas y humedad adecuada para su óptimo desarrollo.

Fonte foto:
– https://it.wikipedia.org/wiki/Piante_C3#/media/File:Calvin-cycle4.svg
– https://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADa_de_3_carbonos#/media/Archivo:Cross_section_of_Arabidopsis_thaliana,_a_C3_plant..jpg