Metabolismo C3

Hace unas semanas estuvimos hablando sobre la fotosíntesis de las plantas y creo que es necesario terminar de aclarar algunos conceptos. Sea por adaptaciones al entorno o por buscar una ventaja evolutiva, algunas plantas lograron hallar la manera de mejorar el proceso de la fotosíntesis para hacerlo más rentable gastando menos recursos. A partir de la década de 1960, los científicos comenzaron a identificar algunas diferencias en el metabolismo de las plantas y establecieron tres tipos metabólicas: la vía C3 y C4 y la fotosíntesis CAM. Las plantas C4 y CAM tienen adaptaciones que les ayudan a sobrevivir en áreas cálidas y secas. Los veremos todos, pero hoy me voy a centrar en el C3 por ser el que se lleva a cabo en la gran mayoría de las plantas.

En el metabolismo C3, se capta el CO₂ del aire y se fija por la enzima RuBisCO. De ahí de forma una cadena llamada PGA o 3-fosfoglicerato (esta cadena es el punto clave del metabolismo C3). Esa cadena está formada por 3 carbonos y de ahí viene el nombre del metabolismo C3. Posteriormente, esta cadena sufre una serie de reacciones químicas y se acaba convirtiendo en una molécula de glucosa o en otro compuesto orgánico que necesite la planta. Todo esto ya lo vimos y no estoy contando nada nuevo, así que si leísteis el enlace anterior, os habréis dado cuenta de que este proceso es el ciclo de Calvin-Benson.

Sin embargo, en el metabolismo C3 también se produce un compuesto llamado oxalacetato, el cual puede reaccionar con el CO₂ para formar un compuesto llamado PEP (fosfoenolpiruvato). Este proceso se conoce como "efecto de compensación" y tiene como consecuencia la pérdida de CO₂ y se hace más evidente en condiciones de sequía, alta temperatura o baja humedad. Con esto lo que se consigue es limitar los procesos de la fotosíntesis en condiciones de estrés hídrico.

Además, también existen otros mecanismos de adaptación que las plantas C3 han desarrollado para minimizar esta pérdida de CO₂, como la capacidad de cerrar los estomas durante períodos de sequía para reducir la transpiración, o la capacidad de aumentar la concentración de CO₂ en las hojas mediante la acumulación de compuestos solubles en el citoplasma, conocidos como compuestos fotorespiratorios, los cuales se utilizan para la fijación de CO₂ y reducen la pérdida de CO₂.

La mayoría de las plantas conocidas utilizan el metabolismo C3, entre ellas se encuentran las plantas de hoja ancha como las gramíneas, las leguminosas, las crucíferas y las plantas de bosque templado. Sin embargo, algunas plantas, especialmente aquellas que crecen en áreas con altas temperaturas y baja humedad, utilizan el metabolismo C4 para mejorar la eficiencia de la fijación de carbono. En este proceso, las plantas utilizan un compuesto llamado ciclo de Hatch-Slack para mejorar la eficiencia de la fijación de carbono. En este proceso, el CO₂ es fijado inicialmente en un compuesto llamado c4-ácido fosfoenolpiruvico (PEP) en las células de las hojas periféricas, y luego transportado a las células centrales donde ocurre la fotosíntesis verdadera.

Este proceso permite a las plantas C4 mantener una concentración alta de CO₂ en las células centrales, reduciendo el efecto de compensación y mejorando la eficiencia de la fijación de carbono. Además, las plantas C4 son capaces de mantener una mayor tasa de fotosíntesis en condiciones de altas temperaturas y baja humedad en comparación con las plantas C3. Esto se debe a que el proceso C4 permite a las plantas reducir la pérdida de CO₂ a través de la transpiración, y mantener una mayor eficiencia en la fijación de carbono en condiciones de estrés hídrico.

En resumen, el metabolismo C3 es un proceso fotosintético comúnmente utilizado por las plantas para producir glucosa a partir del dióxido de carbono. Sin embargo, este proceso tiene limitaciones en condiciones de altas temperaturas y baja humedad. Las plantas C3 son mucho más antiguas en evolución que las plantas C4.

Las plantas C3 se originaron durante el mesozoico y el paleozoico, antes que las plantas C4, probablemente porque los niveles de CO₂ atmosférico de aquellos periodos eran más elevados de lo que las plantas C4 pueden tolerar.

Las plantas C3 representan el 95% de la biomasa total de la Tierra, pero tienen el inconveniente de que pierden el 97% del agua que absorben a través de la transpiración vegetal.

Yo esto lo veo como el desarrollo de un dibujo. Primero se crea un boceto que sirve para tantear la forma y ver si funciona (lo que serían las plantas C3) y luego se van añadiendo mejoras hasta alcanzar un resultado más eficiente (lo que serían las plantas C4 y CAM).