Respiración vs. Fotorrespiración
La fotorrespiración es la oxidación de intermediarios fotosintéticos y es dependiente de la luz. La fotorrespiración solo ocurre en plantas C3 cuando la intensidad de la luz es muy alta y hay una concentración baja de CO2. Es un proceso que desperdicia energía y CO2, y que las plantas C4 y CAM han logrado evitar desarrollando procesos para tal efecto.
Puede decirse que la fotorrespiración es un proceso de exceso de respiración, que normalmente tiene lugar en los cloroplastos, perixomas y mitocondrias (y no en otros tejidos de la planta) en presencia de mucha luz en plantas C3.
Fotorrespiración
Si los estomas de las hojas están abiertos entra el CO2 y se difunde hacia dentro, mientras que el O2 y vapor de agua se difunden hacia fuera.
Si hace mucho calor/hay mucha luz (por ejemplo), una planta cierra sus estomas para reducir la pérdida de agua por evaporación. En ese caso, el O2 de la fotosíntesis se acumula dentro de la hoja y la fotorrespiración aumenta debido a la mayor proporción de O2.
A temperaturas templadas, la afinidad de la Rubisco por el CO2 es mucho mayor y la fotosíntesis se da con normalidad. Por el contrario, cuando la temperatura es alta, la enzima Rubisco presenta mayor afinidad por el O2, el cual absorbe más a menudo y perjudica al proceso de fotosíntesis, que no se produce o se produce con mucha menor eficiencia: se pierde energía que la planta no puede destinar generar azúcares y usarlos para crecer.
Las condiciones cálidas y secas tienden a causar más fotorrespiración, y por esta razón las plantas naturales de climas muy cálidos han desarrollado estrategias para convertir el O2 en CO2 y poder realizar la fotosíntesis con normalidad: estas son las plantas C4 y CAM.
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Plantas C3
El 85% de las plantas son plantas C3. Esto significa que NO cuentan con adaptaciones fotosintéticas para reducir la fotorrespiración.
El primer paso del ciclo de Calvin es la fijación de dióxido de carbono (CO2) mediante la rubisco. Las plantas C3 son las que utilizan solo este mecanismo "estándar" de fijación de carbono. Reciben este nombre por el compuesto de tres carbonos (3-PGA) que produce la reacción.
Las plantas C3 mantienen abiertos sus estomas durante el día. En las plantas C3, no existe separación de la fijación inicial de CO2 y el ciclo de Calvin.
Afortunadamente, las plantas que residen en climas áridos, secos y calurosos cuentan con adaptaciones fotosintéticas para reducir la fotorrespiración.
El primer paso del ciclo de Calvin es la fijación de dióxido de carbono (CO2) mediante la enzima Rubisco.
Con altas temperaturas, la enzima Rubisco fija oxígeno (O2) en lugar de dióxido de carbono (CO2), por lo que la energía creada durante la fotosíntesis se pierde y la planta no logra crecer bien.
Las plantas C4, por tanto, utilizan una enzima llamada PEP (fosfoenolpiruvato) en lugar de la Rubisco. Dicha encima fija CO2, lo que permite a la planta hacer un ciclo de Calvin normal.
Es en el mesófilo donde el CO2 se transforma en malato de 4 carbonos mediante la enzima PEP. El malato se transporta al interior de la Vaina, y es ahí donde se procede al ciclo de Calvin que conocemos.
Los estomas de la hoja de las plantas C4 también se mantienen abiertos durante el día y se separa la fijación inicial de CO2 del ciclo de Calvin.
Caption: : Explicación de la fotorrespiración y los procesos de las plantas C4
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Plantas CAM
Las plantas CAM, que también residen en climas áridos, secos y calurosos, también cuentan con adaptaciones fotosintéticas para reducir la fotorrespiración.
Como las plantas C4, las plantas CAM necesitan un proceso previo para fijar el CO2 antes de proceder al ciclo de calvin.
Igual que las plantas C3, todos los procesos se llevan a cabo en el mesófilo únicamente. Por otra parte, a diferencia de las plantas C4, las plantas CAM cuentan con una separación temporal. Es decir, sus estomas solo están abiertos de noche, por lo que es sólo de noche cuando hay entrada de CO2.
Durante la noche, la enzima PEP transforma este CO2 en Malato. Este malato se almacena en las vacuolas hasta el día.
Al llegar el día o la parte más calurosa del día, las vacuolas dejan ir el malato, que se descompone en CO2 y se inicia el ciclo de calvin.
Las plantas CAM son las cactáceas y piñas.
