Metabolismo CAM

El metabolismo CAM (Crassulacean Acid Metabolism) es un tipo de fotosíntesis que se utiliza en algunas plantas para adaptarse a ambientes con escasez de agua. Este tipo de fotosíntesis es característico de plantas suculentas, como cactus, aloes y agaves, y también de otras plantas que habitan en zonas secas, como ocurre en el caso de las Tillandsias o de algunas orquídeas. Su objetivo principal es permitir que la planta conserve el agua de la manera más eficiente posible y que al mismo tiempo se puedan los procesos metabólicos necesarios para la vida.

Si recordáis el metabolismo C4, aquí vamos a tener un proceso muy parecido. También vamos a tener el mismo ciclo del aspartato en el que se utiliza oxalacetato como producto intermedio antes de convertirse en malato.

En el metabolismo CAM, las plantas utilizan un proceso diferente para absorber y almacenar el dióxido de carbono (CO₂) durante la noche y utilizarlo para la fotosíntesis durante el día. Esto ocurre en dos fases diferentes y durante la noche, las células de las hojas de las plantas CAM comienzan a absorber CO₂ y lo almacenan en forma de ácido málico en las vacuolas celulares.

Las vacuolas son orgánulos celulares que pueden suponer hasta el 90% del volumen de la célula vegetal. Se utilizan principalmente como almacén de sustancias.

Durante el día, las células de las hojas utilizan el ácido málico para realizar la fotosíntesis, liberando el O₂ y convirtiendo el CO₂ en azúcares. Este proceso es muy diferente al proceso de fotosíntesis C3, en el cual las plantas absorben y utilizan el CO₂ de manera constante durante el día y la noche.

El metabolismo CAM tiene varias ventajas respecto al metabolismo C3, que es el tipo más común de fotosíntesis en las plantas. En primer lugar, permite a las plantas CAM absorber y almacenar CO₂ durante la noche, cuando la temperatura es más fresca y el agua no se evapora tan rápido. Esto les permite conservar el agua y evitar la transpiración durante el día, cuando la temperatura es más alta. Al no tener que abrir sus estomas durante el día, las plantas CAM pueden evitar la pérdida de agua y sobrevivir en ambientes desérticos. Además, durante el día, las plantas CAM tienen estomas cerrados para evitar la pérdida de agua a través de la transpiración. Esto se conoce como fotorespiración nocturna, ya que el proceso de fotosíntesis se realiza principalmente durante la noche. Durante la noche, las plantas CAM abren sus estomas para absorber el CO₂ y almacenarlo en forma de ácido málico.

En segundo lugar, el metabolismo CAM permite a las plantas CAM adaptarse a ambientes con escasez de agua. Al almacenar el CO₂ durante la noche y utilizarlo durante el día, las plantas CAM pueden continuar realizando la fotosíntesis incluso cuando el agua es escasa. Esto es especialmente útil para las plantas que crecen en ambientes desérticos, donde el agua es escasa.

Por último, el metabolismo CAM también ayuda a las plantas CAM a protegerse de los rayos ultravioleta. Al absorber y almacenar el CO₂ durante la noche, las plantas CAM pueden proteger sus células de los daños causados por los rayos ultravioleta durante el día. Al no tener que abrir sus estomas durante el día, las plantas CAM pueden evitar la exposición a los rayos ultravioleta y protegerse de los daños celulares.

Visto así, parece que el metabolismo C4 supone una gran ventaja sobre el metabolismo C3 y C4 porque es más ahorrativo en la pérdida de agua, pero presenta una gran desventaja ya estas plantas presentan un bajo rendimiento total sintético, ya que la absorción de CO₂ está limitada a la cantidad de malato que se puede almacenar en las vacuolas de las células.

En cuanto a la fisiología de las plantas CAM, durante la noche, el contenido de las vacuolas celulares va a ser muy ácido (pH cercano a 3) por la acumulación de ácido málico. Y durante el día, ese ácido málico sale de las vacuolas y se incorpora, por fin, al ciclo de Calvin.

Si analizamos las pérdidas de agua en los diferentes metabolismos que vimos, vemos que efectivamente el metabolismo CAM es el más ahorrativo. Una planta CAM pierde de 50 a 100 gramos de agua por cada gramo de CO₂ ganado, comparado con los 250 a 300 gramos de la C4 y los 400 a 500 gramos de la C3.

Por lo tanto, las plantas CAM se asocian típicamente a climas desérticos, pero al principio os mencioné que algunas orquídeas también tenían este tipo de metabolismo. Esto se debe a que esas orquídeas son epifitas y la cantidad de agua que hay sobre los troncos sobre los que crecen es muy escasa y necesitan aprovecharla al máximo.