Fotorespiració

LA FOTORESPIRACIÓ I LES TÈCNIQUES PER EVITAR-LA: les plantes C4 i CAM

La fotosíntesis:
La fotosíntesis és un procés fisicoquímic pel qual les plantes, algunes algues i alguns bacteris sintetitzen compostos orgànics complexos a partir de matèria inorgànica. Gràcies a aquest procés, la vida és possible en el planeta, perquè els éssers vius s’alimenten dels productors primaris, i aquests han deproduir la seva pròpia matèria orgànica per sobreviure, i l’aconsegueixen, per exemple, a partir de la fotosíntesis. A més, el residu d’aquest procés és, en la majoria de casos, l’oxigen atmosfèric que la gran majoria dels éssers vius utilitzen per respirar. Per tant, els éssers vius fotosintètics participen tant en el cicle del CO2 com en el de l’O2, i són de vital importància. Aquests éssersvius tenen uns orgànuls especialitzats en algunes de les seves cèl·lules que són els “cloroplasts”, on es produeix tot el procés. Hi ha estudis que defensen que, de la mateixa manera que els mitocondris, els cloroplasts van ser bacteris que van agrupar-se en cèl·lules no fotosintètiques. La gran majoria d’aquests es troben a les fulles de les plantes, on cada cèl·lula pot arribar a contenir uns 50cloroplasts o més. La fotosíntesis és un procediment complicat, i es pot diferenciar en dues fases.
Fase lluminosa:
Com indica el nom, en aquesta fase és precisa la llum del dia, ja que es basa en la interacció dels fotons de la llum visible amb els fotosistemes que es troben en la membrana interna dels cloroplasts (els tilacoides). Hi ha dos complexos proteics, els fotosistemes, que són elsencarregats de produir el poder reductor (NADPH o NADH) i l’energia (ATP) que després s’utilitzarà durant la segona fase, la fase fosca. El fotosistema II capta els fotons de la llum mitjançant un sistema “d’antenes”. Aleshores, s’hi dóna lloc una reacció d’oxidació d’una molècula d’H2O, alliberant electrons i protons, i finalment, l’O2 que s’allibera com a residu. Els electrons passen per una cadenade transport d’electrons similar a la cadena de la respiració, enviant, així, un protó H+ a l’espai interior dels tilacoides grana. Es genera, per tant, un gradient de concentració de càrrega entre l’espai entre membranes i l’interior del tilacoide, i un ATP sintetasa aprofita el fet de que els protons tendeixen a sortir per sintetitzar un ATP. Mentrestant, el segon fotosistema, que també potfuncionar de manera independent, rep els electrons i sintetitza un NADPH o NADH+H+ a partir d’un NADP+ o un NAD+, els quals tendeixen a cedir electrons i, per tant, tenen poder reductor.

Imatge 1: Fase lluminosa. Font: Advanced biology

Fase fosca:
En aquesta fase es dóna el procés de síntesi d’un Gliceraldehid – 3 – fosfat a partir del ATP, del NADPH i d’un CO2 atmosfèric (en condicionsnormals). A l’estroma dels cloroplasts es produeix l’anomenat cicle de Calvin, un conjunt de reaccions bioquímiques que sintetitzen un carbohidrat a partir del CO2. El primer pas consisteix en l’addició d’una molècula del gas a una ribulosa-1,5-bifosfat (molècula amb 5 C) per l’enzim Ribulosa-1,5-bisfosfat carboxilasa (o rubisco). Aquesta molècula és inestable degut als 2 grups fosfat dels extrems, ies parteix en dos 3-fosfoglicèrids. Una sèrie de reaccions més utilitzant el poder reductor i l’ATP acaben sintetitzant un carbohidrat.

Imatge 2: Fase fosca (cicle de Calvin). Font: Advanced Biology

La fotorespiració
Normalment, l’enzim rubisco del cicle de Calvin incorporava un CO2 a la RuBP, però en casos d’altes temperatures, les plantes no poden alliberar el O2 produït durant la faselluminosa perquè això provocaria també perdre molta aigua, ja que per deixar entrar i sortir gasos de la planta, aquesta ha d’obrir els estomes, unes vàlvules que permeten l’intercanvi de substàncies amb el medi. La rubisco té també la capacitat d’afegir O2 en lloc de CO2, la fotorespiració, el qual els hi passa a les plantes de climes àrids i calents. Tot i així, la fotorespiració és negativa,...