Todo lo que siempre quiso saber sobre la fotosíntesis y la respiración celular y no se atrevió a preguntar (VIII)


Llegamos hoy al final de nuestro viaje fotosintético. Pronto entraremos en el mundo de los glotones. Recuerden que esta serie habla de la fotosíntesis y de la respiración celular: de producir y de consumir. Sin embargo, antes de pasar página, hay que dar un homenaje al relojero (jeje) que es capaz de llenar el mundo de plantas, aunque no llueva demasiado y haga un sol del carajo.

Homenajeamos, por tanto, a las plantas C4, ese prodigio de la ingeniería evolutiva (de “las”, que ha pasado varias veces y, al parecer, independientemente unas de otras).

Ya lo hemos visto: los ingredientes para la fabricación de azúcares son el agua, el CO2 y la luz. Ya hablamos de la superficie de las hojas y de los estomas, esos pequeños Muppets. La ventaja de una hoja con mucha superficie y muchos estomas es que puede captar mucho CO2 (recordarán que se trata de un gas escaso). La desventaja es que por los poros entra el CO2, pero también puede salir el vapor de agua. Y las plantas no llevan muy bien eso de perder agua.

Cuando el agua está disponible, las hojas mantienen sus estomas abiertos. La factura es barata. Pierden agua, pero captan CO2 y, además, eliminan oxígeno (ya saben lo de la Amazonía y el pulmón de la Tierra).

Sin embargo, si el agua escasea, hay que cerrar las puertas. La planta deja de recibir CO2 y no puede eliminar el oxígeno. Esto provoca un aumento de fotorrespiración. Ya mencionamos este “problemilla” en la entrada anterior. La enzima Rubisco, en la vía C3, cataliza la unión de los carbonos del CO2 a la Ribulosa-1,5-bisfosfato, pero, en presencia de oxígeno, sustituye un gas por otro. Digamos que hace el trabajo al revés. Usa oxígeno y produce CO2 (aunque el resultado es deficitario; gasta más del que produce). Ese proceso es malo, malo, porque consume energía y agota las reservas de azúcares que se utilizan en la vía C3. Si la respiración (la celular y la fotorrespiración), es superior a la producción de ATP y azúcares por fotosíntesis, la planta terminará muriendo.

Para resolver este problema, algunas plantas ampliaron el camino. El resultado es más ineficiente energéticamente, pero permite a las plantas vivir en ambientes secos y muy calurosos.

¿Recuerdan cuando hablamos de las células del mesófilo? Allí es donde se realiza la fotosíntesis en las plantas que usan la vía C3.

Las plantas C4, sin embargo, tuvieron que especializar más a sus células. Las hojas están atravesadas por haces vasculares. Y esos haces vasculares están rodeados de células. En las plantas C4, esas células también tienen cloroplastos.



¿Supongo que lo ven, no? ¡Joder, donde pone note chloroplasts!

Bien, veamos cómo funciona. Tomemos un piruvato (recuerden a este personaje; será importante en las siguientes entradas) …



…(a mí me recuerda a un perrito). Una enzima con nombre muy largo, utilizando el combustible universal (ATP), fosfato inorgánico, y el piruvato, produce una molécula de tres carbonos llamada fosfoenolpiruvato (PEP) y unos excipientes que no vienen al caso. Esa molécula reacciona tela con el CO2, pero no lo hace con el oxígeno, a diferencia de la, algo alegre y faldicorta, Ribulosa-1,5-bisfosfato. Ésa es la clave.

Para hacerlo, hace falta un cocinero, como ya saben. En este caso, se trata de la PEP carboxilasa. La enzima permite la captación del carbono del CO2, dando lugar al ácido oxalacético. Esta molécula tiene 4 carbonos, de ahí el nombre de vía C4.

Las células del mesófilo se dedican a esto. Debido a la especificidad del proceso, da igual que exista una gran concentración de oxígeno. El PEP sólo se une al CO2, y el proceso se mantiene a pesar de que haya poca concentración del “odiado” gas.

Ese proceso tiene una finalidad asombrosa: provocar una concentración del gas CO2 en una parte concreta de la hoja. Efectivamente, el ácido oxalacético se transporta desde las células del mesófilo hasta las células que rodean el haz vascular. Para transportarlo se viste de malato, una sal del ácido málico (gracias a la wiki he identificado el origen de mi odio por el membrillo).

Por decirlo de otra forma, las plantas C4 han encontrado una forma de recoger el CO2 que se haya disperso por la hoja y transportarlo a las células que rodean el haz vascular. Allí, el malato libera C02, reconvirtiéndose en piruvato, listo para volver a las células del mesófilo y generar más PEP.

Y en las células del haz vascular se produce, simplemente, ¡la vía C3 que ya conocemos! Allí, la concentración elevada de CO2 (frente a la de oxígeno) permite usar sin problema a la alocada Ribulosa-1,5-bisfosfato, que no puede tontear demasiado con el oxígeno. Y la fábrica de azúcar puede funcionar a toda velocidad.



Es cierto que el proceso tiene un coste. Hay que almacenar y transportar el CO2. Sin embargo, el resultado es positivo. Gracias a la vía C4, los norteamericanos pueden comer maíz y nosotros podemos oír esto …