¿Para qué utilizan las plantas el CO₂? - Parte 1 de 3

 

Todos sabemos que las plantas cogen el CO₂ del aire y liberan oxígeno, pero ¿para qué utilizan este CO₂ exactamente?

Para explicarlo, primero vamos a viajar al 27 de febrero de 1940, al laboratorio de la universidad de California, donde Martin Kamen y Sam Rubén acabaron de descubrir el carbono-14. Este isótopo de carbono supuso un gran avance para la ciencia por dos grandes motivos: uno es que tiene una semivida muy larga (5.730 años más o menos) y otro es que se trata de un isótopo radiactivo y, por tanto, puede detectarse en un cromatograma a través de rayos X.

Ahora vamos a hacer un salto de 10 años más adelante, a la década de 1950. Aquí nos encontramos a Melvin Calvin y a Andrew Benson trabajando en el laboratorio y echándole el carbono-14 a unas algas. La gente tenía unos hobbies un poco frikis en aquel entonces, por lo que se ve.

Ya que tenemos a los tres personajes principales (el carbono-14, a Calvin y ganas de leer un poco) vamos a explicar el experimento que estuvieron haciendo estos hombres.

El experimento inicial consistía en administrar CO₂ marcado con carbono-14 a unas algas del género Chlorella y hacer una autorradiografía para ver los compuestos que formaban.

Microfotografía del alga Chlorella

Naturalmente, el primer experimento fue un fracaso porque aparecían muchos compuestos radioactivos y no pudieron distinguir nada, así que decidieron ir acortando los tiempos entre la administración de ese CO₂ radiactivo y los análisis. Pasaron de 1 minuto, a 30 segundos, a 15, a 10, hasta llegar finalmente a los 2 segundos, y ahí fue cuando pudieron identificar el compuesto inicial de la fotosíntesis. Se trataba de una cadena corta de 3 carbonos + un ácido fosfórico y la llamaron ácido 3-fosfoglicérico. Atención a este compuesto porque es importante y lo veremos más adelante.

Estructura química del ácido 3-fosfoglicérico

Pero ahora se plantearon otra duda, y es que ¿de dónde salía esa cadena de 3 carbonos?, ¿se formaba directamente de la unión de 3 moléculas de CO₂ o tenía de otro origen distinto?.

Calvin y su compañero siguieron estrujándose su materia gris (ojo a la referencia) y estuvieron buscando ese compuesto de 2 carbonos que se unía al CO₂ para formar el ácido 3-fosfoglicérico. Sin embargo, no lo encontraron.

Posteriormente, se les ocurrió la hipótesis de que una molécula de 5 carbonos se uniera con el CO₂ para formar una molécula de 6 carbonos y que luego esta se dividiera a la mitad formando 2 cadenas de 3 carbonos cada una. Tristemente, la biología es complicada y puede optar por el camino más enrevesado.

Para comprobarlo, suprimieron el aporte del CO₂ y observaron un descenso en la formación del ácido 3-fosfoglicérico y curiosamente, al mismo tiempo, también vieron un aumento de una cadena de 5 carbonos, la ribulosa-1,5-difosfato (la RuBP, para los amigos). Por lo tanto, su hipótesis era correcta y al fin encontraron la cadena que estaban buscando.

Estructura de la ribulosa-1,5-difosfato

Ahora a nuestro Calvin se le ocurrió un último experimento: dejar sin luz a las algas y mantener el suministro de CO₂ radiactivo para ver qué pasaba. Primero observó un aumento inicial del ácido 3-fosfoglicérico y una disminución progresiva de la RuBP. Una vez que la RuBP desaparecía, el ácido 3-fosfoglicérico también empezaba a disminuir rápidamente. Esto les llevó a pensar que la RuBP era la que se uniría al CO₂ para luego dividirse en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico, tal como vimos hace un momento.

Más tarde descubrieron que la encargada de esa unión era una enzima, a la que llamaron RuBisCO, y que era la responsable de coger el CO₂ y unirlo a la RuBP. Así, la RuBP se convertiría en una cadena inestable de 6 carbonos que se rompería casi al instante y formaría las 2 cadenas de ácido 3-fosfoglicérico.

Y hasta aquí por hoy, que no quiero saturar con tanto nombre raro y como introducción es más que suficiente. En la próxima entrada hablaré un poco más en detalle de todo este proceso intentando que no se haga muy pesado de digerir. Tranquilos que la continuación no va a ser tan difícil como parece.