Fijación de carbono en las plantas C4

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El dióxido de carbono se une al fosfofenolpiruvato o PEP mediante la acción catalítica de la enzima fosfofenolpiruvato carboxilasa, siendo este el primer paso de la ruta metabólica de las plantas C4, análogo a la reacción del rubisco en el ciclo de Calvin.

Figura FCP-01- A la izquierda tenemos el proceso de una planta C3 en la que el dióxido de carbono fluye por difusión gaseosa desde el estoma a la célula en fotosíntesis. A la derecha tenemos una planta C4 en la cual existe una célula de apoyo que secuestra el dióxido de carbono a la fuerza empleando una proteína de fijado de carbono diferente a la rubisco, y posteriormente transfiere este dióxido de carbono al ciclo de Calvin de la célula fotosintética.

Mientras que el producto de las dos reacciones con rubisco son moléculas de tres carbonos, el producto de la reacción con la PEP carboxilasa es un compuesto de cuatro carbonos, es por esta razón que las plantas equipadas con esta ruta metabolica son denominadas plantas C4.

Figura FCP-02. En las plantas C4 el dióxido de carbono se fija dos veces, una en el exterior del sistema, y la segunda en el interior del sistema. Debido a que es una fijación enzimática la cantidad de dióxido de carbono liberada en el interior del sistema es superior, potenciando la actividad de la rubisco.

El fosfofenolpiruvato se civa en el proceso, el piruvato se une al dióxido de carbono, mientras que el fosfofenol queda anclado para recibir piruvato que haya sido liberado cuando se completa la ruta metabólica C4.

Figura FCP-03. En las plantas C4 hablamos de dos ciclos de reacciones, el externo o de apoyo es de cuatro carbonos y se encuentra en las células del mesófilo, las cuales se encuentran en una capa externa de la hoja, mientras que las células fotosintéticas se encuentran en el interior, recibiendo en dióxido de carbono proporcionado por el ciclo de 4 carbonos para ingresarlo al ciclo de Calvin.