La fotosíntesis es el proceso que las plantas utilizan para convertir la luz, el dióxido de carbono y el agua en azúcares que alimentan el crecimiento de las plantas, utilizando la enzima fotosintética Primaria Rubisco.
la mayoría de las especies de plantas en la Tierra utiliza la fotosíntesis C3, en la que el primer compuesto de carbono producido contiene tres átomos de carbono., En este proceso, el dióxido de carbono entra en una planta a través de sus estomas (poros microscópicos en las hojas de la planta), donde en medio de una serie de reacciones complejas, la enzima Rubisco fija el carbono en el azúcar a través del ciclo de Calvin-Benson. Sin embargo, dos restricciones clave ralentizan la fotosíntesis.
- Rubisco tiene como objetivo fijar el dióxido de carbono, pero también puede fijar las moléculas de oxígeno, lo que crea un compuesto tóxico de dos carbonos. Rubisco fija el oxígeno alrededor del 20 por ciento del tiempo, iniciando un proceso llamado fotorrespiración que recicla el compuesto tóxico., La fotorrespiración cuesta la energía de la planta que podría haber utilizado para la fotosíntesis.
- cuando los estomas están abiertos para dejar entrar el dióxido de carbono, también dejan salir el vapor de agua, dejando a las plantas C3 En desventaja en ambientes de sequía y altas temperaturas.
sin embargo, las plantas han desarrollado otra forma de fotosíntesis para ayudar a reducir estas pérdidas en ambientes cálidos y secos. En la fotosíntesis C4, donde se produce un compuesto de cuatro carbonos, la anatomía única de la hoja permite que el dióxido de carbono se concentre en las células de la vaina del haz alrededor de Rubisco., Esta estructura entrega dióxido de carbono directamente a Rubisco, eliminando efectivamente su contacto con el oxígeno y la necesidad de fotorrespiración. Además, esta adaptación permite a las plantas retener el agua a través de la capacidad de Continuar fijando el carbono mientras los estomas están cerrados.
Las plantas C4—incluyendo maíz, caña de azúcar y sorgo-evitan la fotorespiración usando otra enzima llamada PEP durante el primer paso de fijación de carbono. Este paso tiene lugar en las células mesófilas que se encuentran cerca de los estomas donde el dióxido de carbono y el oxígeno entran en la planta., La PEP es más atraída por las moléculas de dióxido de carbono y, por lo tanto, es mucho menos probable que reaccione con las moléculas de oxígeno. Pep fija el dióxido de carbono en una molécula de cuatro carbonos, llamada malato, que se transporta a las células de la vaina del haz más profundo que contienen Rubisco. El malato se descompone en un compuesto que se recicla de nuevo en PEP y dióxido de carbono que Rubisco fija en azúcares, sin tener que lidiar con las moléculas de oxígeno que son abundantes en las células mesófilas.,
Las plantas C3 no tienen la estructura anatómica (sin células de vaina de haz) ni la abundancia de Pep carboxilasa para evitar la fotorespiración como las plantas C4. Uno de los objetivos del proyecto RIPE es crear una vía más eficiente para la fotorrespiración a fin de mejorar la productividad de los cultivos C3.
el proyecto RIPE también está trabajando para mejorar la fotosíntesis en cultivos C3 para garantizar una mayor seguridad alimentaria en futuros escenarios climáticos., Las plantas de C3 están limitadas por el dióxido de carbono y pueden beneficiarse del aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico resultante de la crisis climática. Sin embargo, este beneficio puede ser compensado por un aumento simultáneo de la temperatura que puede causar estrés estomático.
Las plantas C3 incluyen algunas de las fuentes más importantes de calorías en todo el mundo: caupí, yuca, soja y arroz. Las regiones donde se cultivan estos cultivos a menudo son calientes y secas, lo que significa que podrían beneficiarse de los mecanismos de ahorro de energía de la fotosíntesis C4., Si bien la fotosíntesis C3 tiene más margen de mejora, nuestros modelos informáticos sugieren que podemos mejorar ambos tipos de fotosíntesis para aumentar la producción de cultivos.<| p>
por: Katherine Meacham-Hensold | / editado por: Amanda Nguyen
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