Las plantas de fijación de carbono C3 están adaptadas a entornos donde pueden mantener sus estomas abiertos durante el día, por lo que la circulación natural de gases mantiene las concentraciones de CO2 y O2 en la hoja en proporciones en las que la fotorrespiración es menos comprometedora y la productividad es suficiente.
El problema de la fotorrespiración aumenta cuando los estomas deben cerrarse para conservar agua, reduciendo la transpiración en días calurosos y secos. En esas circunstancias, la circulación natural de los gases en la hoja está restringida, atrapando el O2 y disminuyendo la concentración de CO2, lo que aumenta la fotorrespiración y compromete la eficiencia de la producción.
Las plantas fijadoras de carbono C4 y CAM están adaptadas a climas donde la necesidad de conservación del agua limita la circulación natural de gases en la hoja porque los estomas deben restringirse o cerrarse durante el día para reducir la transpiración. Las plantas C4 y CAM han desarrollado métodos para complementar las concentraciones de CO2, lo que minimiza el compromiso de la fotorrespiración y aumenta la eficiencia de la producción en estos climas.
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RuBisCO es la enzima involucrada en la fijación de carbono en el ciclo de fotosíntesis de Calvin. RuBisCO tiene la capacidad de carboxilar o oxigenar RuBP, el sustrato reciclado en el ciclo de Calvin. La carboxilación de RuBP procede a través del ciclo de Calvin produciendo PGA para la producción de azúcar. La oxigenación de RuBP es más costosa y produce menos PGA para la producción de azúcar. Esto se llama fotorrespiración porque produce CO2. La fotorrespiración es contraproducente para la fijación de carbono en el ciclo de Calvin. Los dos procesos ocurren simultáneamente.
A niveles ambientales de dióxido de carbono y oxígeno, la relación de las reacciones es de aproximadamente 4 a 1, lo que da como resultado una fijación neta de dióxido de carbono de solo 3,5.
Este es un compromiso satisfactorio en la productividad de fijación de carbono C3. Sin embargo, las plantas C4 y CAM reducen el efecto aumentando las concentraciones de CO2, maximizando la carboxilación de RuBP por RuBisCO porque los estomas están restringidos o cerrados durante el día para conservar la transpiración del agua.
Aunque las plantas fijadoras de carbono C3 y C4 se encuentran juntas en muchos climas, sus eficiencias de producción son, sin embargo, óptimas en relación con sus respectivas adaptaciones.
2.2.3 – Energética de la fotosíntesis C4
