Fixació del CO2: Plantes C3, C4 i CAM - Cicle de Calvin i Adaptacions
Altres models de fixació del CO2
Tots els organismes eucariotes fotosintètics redueixen CO2 fins a glúcids per mitjà del cicle de Calvin. Aquest model de fixació del CO2 també s’anomena C3, perquè el primer compost que Melvin Calvin va identificar va ser l’àcid 3-fosfoglicèric (PGA), que té tres àtoms de carboni.
Les plantes que fixen CO2 només pel cicle de Calvin s’anomenen plantes C3. Posteriorment, es van descobrir espècies de plantes en les quals el primer compost orgànic que fixa el carboni té quatre àtoms de carboni en comptes de tres, per la qual cosa es coneixen com a plantes C4. En les plantes C4 i en les plantes CAM, el cicle de Calvin funciona juntament amb altres cicles auxiliars.
Fixació del CO2 en plantes C4
Les plantes C4 representen un percentatge molt baix dins del total de les espècies vegetals, però han rebut una gran atenció perquè algunes són molt importants des del punt de vista agrícola, com ara la canya de sucre, el blat de moro i la soja.
Les fulles de les plantes C4 són diferents de les de les plantes C3: a més a més de les cèl·lules normals del mesòfil foliar, tenen unes cèl·lules clorofíl·liques que envolten els feixos vasculars de la fulla i formen una corona, o beina, que separa els vasos de les altres cèl·lules del mesòfil. Aquesta disposició es coneix com a anatomia de Kranz.
El CO2 atmosfèric incorporat a les plantes C4 passa per una sèrie de reaccions abans d’entrar en el cicle de Calvin. Inicialment, el CO2 es fixa en les cèl·lules del mesòfil per acció de l’enzim fosfoenolpiruvat carboxilasa i s’incorpora en compostos de quatre àtoms de carboni, com ara l’aspartat i el malat. Aquests compostos es transporten a les cèl·lules de la beina, on es descarboxilen i el CO2 alliberat es redueix en el cicle de Calvin.
Fixació del CO2 en les plantes CAM
Les plantes CAM (metabolisme àcid de les crassulàcies) s’anomenen d’aquesta manera perquè aquest model es va investigar en les plantes de la família crassulàcies. Estan adaptades a viure en climes desèrtics, com ara els cactus.
Per aprofitar l’aigua, aquestes plantes desèrtiques tenen els estomes tancats durant el dia, fet que els impedeix captar CO2. A la nit, quan els estomes poden ser oberts, fixen CO2 i l’acumulen en forma de malat en els vacúols. Durant el dia, descarboxilen el malat per produir CO2, i, d’aquesta manera, poder acomplir el cicle de Calvin.