c3 c4 y cam

Fotosíntesis C3
Las plantas que utilizan sólo el ciclo de Calvin para la fijación del dióxido de carbono del aire, se conocen como plantas C3. En el primer paso del ciclo el CO2 reacciona con la RuBP para producir dos moléculas del ácido de 3 carbonos, 3-fosfoglicérico (3-PGA).

El proceso completo desde la captura de la energía luminosa hasta la producción de azúcar, se produce dentro delcloroplasto. La energía de la luz es capturada por el proceso de transporte de electrones no cíclico, el cual, utiliza las membranas de los tilacoides para el transporte de electrones requerido.
Alrededor del 85% de las especies de plantas son C3. Se incluyen los granos de cereales: trigo, arroz, cebada, avena. Los cacahuetes, algodón, remolacha azucarera, el tabaco, las espinacas, la soja, y lamayoría de los árboles son plantas C3.
Tienen el inconveniente de que en condiciones secas calientes, su eficiencia fotosintética sufre debido a un proceso llamado fotorrespiración. Cuando la concentración de CO2 en los cloroplastos cae por debajo de aproximadamente 50 ppm, el catalizador rubisco que ayuda a fijar el carbono, comienza a fijar oxígeno en su lugar. Esto supone un tremendo derrochede la energía recogida de la luz, y hace que la enzima rubisco funcione a tal vez una cuarta parte de su velocidad máxima. El problema de la fotorrespiración en las plantas C4, es superado por una estrategia de dos etapas que mantiene el CO2 alto y el oxígeno bajo en el cloroplasto, donde opera el ciclo de Calvin. La clase de plantas llamadas C4 y las plantas CAM, también tienen mejores estrategiasque las plantas C3 para evitar la fotorrespiración.


Fotosíntesis C4
Estas casi nunca se saturan con la luz y muchas superan en condiciones calientes y secas a las plantas C3. Utilizan un proceso de dos etapas donde el CO2 se fija en las células mesófilas de pared delgada, para formar un intermedio de 3 carbonos, normalmente malato (ácido málico). La reacción involucra al fosfoenolpiruvato(PEP) que fija el CO2 en una reacción catalizada por PEP-carboxilato. Se forma ácido oxalacético (OAA), que se convierte rápidamente en ácido málico. El ácido de 4 carbonos se bombea activamente a través de la membrana celular, a la célula de pared gruesa de la vaina fascicular, donde se desdobla en CO2 y un compuesto de 3 carbonos.
Luego, este CO2 entra en el ciclo de Calvin en un cloroplasto dela célula de la vaina fascicular y produce G3P y, posteriormente, sacarosa, almidón, y otros hidratos de carbono que entran en el sistema de transporte de energía de las células.



La ventaja que viene de este proceso de dos etapas, es que el bombeo activo de carbono hacia la célula de la vaina fascicular, y el bloqueo de oxígeno, producen un entorno de 10-120 veces de CO2 disponiblepara el ciclo de Calvin, y la rubisco tiende a ser utilizada de manera óptima. La alta concentración de CO2 y la ausencia de oxígeno, implican que el sistema nunca experimenta los efectos detractores de la fotorrespiración.
El inconveniente de la fotosíntesis C4, es la energía extra en forma de ATP que se utiliza para bombear los ácidos de 4 carbonos a la célula de la vaina fascicular, y el bombeodel compuesto de 3 carbonos de vuelta a la célula mesófila, para la conversión a PEP. Esta pérdida en el sistema, es la razón por la que si hay una gran cantidad de agua y Sol, las plantas C3 superan a las plantas C4. Las plantas C4 hacen parte de esa energía de vuelta por el hecho de que la rubisco se utiliza de manera óptima, y la planta tiene que gastar menos energía al sintetizar rubisco.Metabolismo CAM
Estas presentan una estrategia metabólica adaptada a ambientes extremadamente calurosos y secos. Representan alrededor del 10% de las especies de plantas, e incluyen el cactus, orquídeas, plantas de maternidad, planta de cera, piña, musgo español, y algunos helechos. Las únicas plantas CAM agrícolamente importantes son, la piña y una especie de agave que se utiliza para hacer el...