Vía de 4 carbonos
Vía de 4 carbonos
Las plantas C4 son un grupo de plantas caracterizadas por un modo particular de fotosíntesis, que las diferencia de otra categoría de plantas llamadas plantas C3. La nomenclatura proviene del número de átomos de carbono en el primer compuesto químico que se produce durante el proceso fotosintético.
Las plantas C4 se han clasificado como una adaptación evolutiva que les permite crecer en ambientes cálidos y secos donde la disponibilidad de agua puede ser limitada y donde las plantas C3 pueden tener dificultades para sobrevivir. Este tipo de fotosíntesis a menudo se asocia con plantas tropicales y herbáceas.
La principal diferencia entre las plantas C4 y C3 está en su estructura anatómica y bioquímica, lo que permite que las plantas C4 sean más eficientes en la absorción y utilización del CO2 atmosférico durante la fotosíntesis.
En los tejidos vegetales C4, el CO2 atmosférico se captura y se convierte en el compuesto de cuatro carbonos, fosfoenolpiruvato (PEP), a través de una serie de reacciones químicas iniciales que ocurren en las células del mesófilo. Este compuesto luego se transporta a las células en la vaina del haz, un tejido especializado, donde tiene lugar el ciclo de Calvin, un paso en la fotosíntesis que implica la fijación de CO2 en azúcares utilizables.
Este mecanismo permite que las plantas C4 concentren CO2 cerca de las enzimas fotosintéticas, reduciendo así la pérdida de agua por evaporación (transpiración) y aumentando la eficiencia fotosintética en condiciones cálidas y secas.
Ejemplos de plantas C4 son: maíz, caña de azúcar, sorgo y varias especies de pastos tropicales. Las plantas C4 han sido objeto de intensa investigación e interés científico para comprender sus estrategias de adaptación al medio ambiente y evaluar su papel en el contexto del cambio climático y la agricultura sostenible.
En las plantas tipo C4, la bioquímica cubre un aspecto fundamental de su fisiología.
Como se mencionó, las plantas C4 son un grupo de plantas que han desarrollado un mecanismo de fotosíntesis adicional para adaptarse a las condiciones climáticas cálidas y secas, lo que les permite maximizar la asimilación de carbono y reducir la pérdida de agua durante la fotosíntesis.
A continuación se presentan algunos puntos clave sobre la bioquímica de las plantas C4:
1. Fijación de carbono: las plantas C4 poseen un sistema de fijación de carbono que se encuentra separado espacialmente en diferentes celdas. El carbono atmosférico se fija primero en un compuesto de 4 carbonos, ácido málico, en las células del mesófilo.
2. Ciclo Hatch-Slack (o ciclo C4): el ácido málico se transporta desde las células del mesófilo a las células de la vaina de los haces vasculares, donde se produce la descarboxilación, liberando dióxido de carbono (CO2) dentro de las células de la vaina.
3. Fotosíntesis C4: en este punto, el CO2 se usa en el ciclo de Calvin en las células de la vaina de los haces vasculares para la fotosíntesis real. Esta separación espacial de la fijación de carbono (en las células del mesófilo) y el ciclo de Calvin (en las células de la vaina de los haces vasculares) permite una mayor eficiencia en la captura de carbono y una reducción del efecto fotorrespiratorio en comparación con las plantas C3.
4. Adaptación al medio ambiente: el mecanismo C4 es particularmente beneficioso para las plantas que crecen en ambientes cálidos y secos, donde la evaporación del agua a través de los estomas (pequeñas aberturas en la superficie de las hojas) puede ser un desafío. Las plantas C4 reducen la pérdida de agua durante la fotosíntesis y pueden tolerar condiciones de sequía mejor que las plantas C3.
5. Eficiencia fotosintética: Gracias al mecanismo C4, estas plantas tienen una mayor eficiencia fotosintética y por tanto una mayor productividad que las plantas C3 en determinadas condiciones ambientales.
Por lo tanto, las plantas C4 se definen como algunas especies de plantas de climas cálidos pero con disponibilidad reducida de agua, como el maíz, el sorgo y la caña de azúcar, que utilizan una vía diferente para la fijación de CO2 (uno de los pasos necesarios para completar el proceso fotosintético). Estas plantas han desarrollado una vía alternativa al ciclo de Calvin-Benson, organizada sobre la presencia de dos tipos de células funcional y morfológicamente diferentes, las células del mesófilo y las células de la vaina del haz. La fotosíntesis C4 es por tanto, junto con la fotosíntesis CAM, una adaptación adoptada por algunas especies de plantas, que viven en climas áridos, para ahorrar agua en la fase de fijación de carbono. Esta ruta biosintética fue descubierta en 1966 por dos investigadores australianos, M. D. Hatch y C. R. Slack, y de hecho también se la conoce como ruta biosintética Hatch-Slack.
Fuente de la foto:
– https://en.wikipedia.org/wiki/C4_carbon_fixation#/media/File:C4_Plant_Anatomy.svg
– https://it.wikipedia.org/wiki/Piante_C4#/media/File:HatchSlackpathway2.svg