fotossíntese é o processo que as plantas usam para transformar luz, dióxido de carbono e água em açúcares que alimentam o crescimento da planta, usando a enzima fotossintética primária Rubisco.a maioria das espécies vegetais na Terra usa a fotossíntese C3, na qual o primeiro composto de carbono produzido contém três átomos de carbono., Neste processo, o dióxido de carbono entra em uma planta através de seus estomas (poros microscópicos em folhas de plantas), onde em meio a uma série de reações complexas, a enzima Rubisco fixa carbono em açúcar através do ciclo Calvin-Benson. No entanto, duas restrições chave desaceleram a fotossíntese.
- Rubisco tem como objetivo fixar o dióxido de carbono, mas também pode fixar moléculas de oxigênio, o que cria um composto tóxico de dois átomos de carbono. Rubisco fixa oxigênio em cerca de 20% do tempo, iniciando um processo chamado fotorespiração que recicla o composto tóxico., A fotorespiração custa a energia da planta que poderia ter usado para fotossintetizar.quando estomas estão abertos para deixar o dióxido de carbono entrar, eles também deixam o vapor de água sair, deixando as plantas C3 em desvantagem em ambientes de seca e alta temperatura.no entanto, as plantas desenvolveram outra forma de fotossíntese para ajudar a reduzir estas perdas em ambientes quentes e secos. Na fotossíntese C4, onde um composto de quatro átomos de carbono é produzido, a anatomia única das folhas permite que o dióxido de carbono se concentre em células de bainha em torno de Rubisco., Esta estrutura fornece dióxido de carbono direto para Rubisco, efetivamente removendo seu contato com oxigênio e a necessidade de fotorespiração. Além disso, esta adaptação permite que as plantas retenham água através da capacidade de continuar a fixar carbono enquanto estomas são fechados.plantas C4 – incluindo milho, cana de açúcar e sorgo—evitam fotorespiração usando outra enzima chamada PEP durante o primeiro passo de fixação de carbono. Este passo ocorre nas células mesofilas que estão localizadas perto dos estomas onde dióxido de carbono e oxigênio entram na planta., A PEP é mais atraída por moléculas de dióxido de carbono e é, portanto, muito menos provável de reagir com moléculas de oxigênio. A PEP fixa o dióxido de carbono numa molécula de quatro átomos de carbono, chamada malato, que é transportada para as células de bainha mais profundas que contêm Rubisco. O malato é então dividido em um composto que é reciclado de volta em PEP e dióxido de carbono que Rubisco fixa em açúcares—sem ter que lidar com as moléculas de oxigênio que são abundantes nas células mesofilas.,
Ilustração fonte C3 plantas não têm a estrutura anatômica (sem pacote de células envolventes), nem a abundância de PEP carboxylase para evitar photorespiration como plantas C4. Um foco do projeto RIPE é criar um caminho mais eficiente para a fotorespiração para melhorar a produtividade das culturas C3. o projeto RIPE também está trabalhando para melhorar a fotossíntese em culturas C3 para garantir maior segurança alimentar em futuros cenários climáticos., As plantas C3 são limitadas pelo dióxido de carbono e podem beneficiar do aumento dos níveis de dióxido de carbono atmosférico resultante da crise climática. No entanto, este benefício pode ser compensado por um aumento simultâneo da temperatura que pode causar stress estomatal. as plantas C3 incluem algumas das mais importantes fontes de calorias em todo o mundo: vaca, mandioca, soja e arroz. As regiões onde estas culturas são cultivadas são muitas vezes quentes e secas, o que significa que eles podem se beneficiar dos mecanismos de economia de energia da fotossíntese C4., Enquanto a fotossíntese C3 tem mais espaço para melhorias, nossos modelos de computador sugerem que podemos melhorar ambos os tipos de fotossíntese para aumentar a produção de culturas.Katherine Meacham-Hensold / / editada por Amanda Nguyen
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