La diferencia clave entre las plantas C3 y C4 es que las plantas C3 forman un compuesto de tres carbonos como el primer producto estable de la reacción oscura, mientras que las plantas C4 forman un compuesto de cuatro carbonos como el primer producto estable de la reacción oscura.
La fotosíntesis es un proceso impulsado por la luz que convierte el dióxido de carbono y el agua en azúcares ricos en energía en plantas, algas y cianobacterias. Durante la reacción luminosa de la fotosíntesis, se produce la fotólisis de las moléculas de agua. Como resultado de la fotólisis del agua, se libera oxígeno como subproducto. Después de la reacción luminosa, comienza la reacción oscura y sintetiza carbohidratos mediante la fijación de dióxido de carbono. Sin embargo, el oxígeno generado a partir de la reacción de la luz puede unirse a la enzima principal de la reacción de la oscuridad, que es la oxigenasa-carboxilasa RuBP (Rubisco) y llevar a cabo la fotorrespiración. La fotorrespiración es un proceso que desperdicia energía y disminuye la síntesis de carbohidratos. Por lo tanto, para evitar la fotorrespiración, hay tres formas diferentes en que se produce la reacción oscura en las plantas para evitar el encuentro de oxígeno con Rubisco. Por lo tanto, dependiendo de la forma en que se produzca la reacción oscura, existen 3 tipos de plantas; a saber, plantas C3, plantas C4 y plantas CAM.
¿Qué son las plantas C3?
Alrededor del 95% de las plantas en la tierra son plantas C3. Como su nombre lo indica, llevan a cabo el mecanismo fotosintético C3 que es el ciclo de Calvin. Se cree que la fotosíntesis C3 surgió hace casi 3.500 millones de años. Estas plantas son en su mayoría plantas leñosas y de hojas redondas. En estas plantas, la fijación de carbono tiene lugar en las células del mesófilo que se encuentran justo debajo de la epidermis.
El dióxido de carbono entra desde la atmósfera a las células del mesófilo a través de los estomas. Entonces comienza la oscura reacción. La primera reacción es la fijación de dióxido de carbono con bifosfato de ribulosa en fosfoglicerato, que es un compuesto de tres carbonos. De hecho, es el primer producto estable de las plantas C3. La ribulosa bisfosfato carboxilasa (Rubisco) es la enzima que cataliza esta reacción de carboxilación en las plantas. Asimismo, el ciclo de Calvin ocurre cíclicamente mientras se producen carbohidratos.
Figura 01: Plantas C3
En comparación con las plantas C4, las plantas C3 son ineficientes en cuanto a su mecanismo fotosintético. Es debido a la aparición de la fotorrespiración en las plantas C3. La fotorrespiración se produce debido a la actividad oxigenasa de la enzima Rubisco. La oxigenación de Rubisco funciona en la dirección opuesta a la carboxilación, deshace efectivamente la fotosíntesis al desperdiciar grandes cantidades de carbono fijado originalmente por el ciclo de Calvin a un gran costo y resulta en la pérdida de dióxido de carbono de las células que fijan el dióxido de carbono. Asimismo, la interacción con el oxígeno y el dióxido de carbono ocurre en el mismo sitio en Rubisco. Estas reacciones competitivas normalmente se desarrollan en una proporción de 3:1 (carbono:oxígeno). Por lo tanto, está claro que la fotorrespiración es un proceso estimulado por la luz que consume oxígeno y genera dióxido de carbono.
¿Qué son las plantas C4?
Las plantas C4 están presentes en áreas secas y de alta temperatura. Aproximadamente el 1% de las especies de plantas tienen bioquímica C4. Algunos ejemplos de plantas C4 son el maíz y la caña de azúcar. Como su nombre indica, estas plantas llevan a cabo el mecanismo fotosintético C4. Se cree que la fotosíntesis C4 surgió hace casi 12 millones de años; mucho después de la evolución del mecanismo C3. Las plantas C4 pueden estar mejor adaptadas ahora, ya que los niveles actuales de dióxido de carbono son mucho más bajos que hace 100 millones de años.
Las plantas C4 son mucho más eficientes en la captura de dióxido de carbono. Además, la fotosíntesis C4 se encuentra tanto en especies monocotiledóneas como dicotiledóneas. A diferencia de las plantas C3, el primer producto estable que se forma durante la fotosíntesis es el ácido oxaloacético, que es un compuesto de cuatro carbonos. Lo más importante es que las hojas de estas plantas muestran un tipo especial de anatomía llamada "Anatomía de Kranz". Hay un círculo de células de la vaina del haz con cloroplastos alrededor de los haces vasculares por los que se pueden identificar las plantas C4.
Figura 02: Plantas C4
En esta vía, la fijación de dióxido de carbono ocurre dos veces. En el citoplasma de las células mesófilas, el CO2 primero se fija con fosfoenolpiruvato (PEP), que actúa como aceptor primario. La reacción es catalizada por la enzima PEP carboxilasa. Entonces PEP se convierte en malato y luego en piruvato liberando CO2 Y, este CO2 nuevamente se fija por segunda vez con bifosfato de ribulosa, para formar 2 fosfoglicerato para llevar a cabo el ciclo de Calvin.
¿Cuáles son las similitudes entre las plantas C3 y C4?
- Tanto las plantas C3 como las C4 fijan dióxido de carbono y producen carbohidratos.
- Llevan a cabo una reacción oscura.
- Además, ambos tipos de plantas llevan a cabo la misma reacción a la luz.
- Además, tienen cloroplastos para realizar la fotosíntesis.
- Su ecuación fotosintética es similar.
- Además, RuBP implica la reacción oscura de ambos tipos de plantas.
- Ambas plantas producen fosfoglicerato.
¿Cuál es la diferencia entre las plantas C3 y C4?
Las plantas C3 producen ácido fosfoglicérico como primer producto estable de la reacción oscura. Es un compuesto de tres carbonos. Por otro lado, las plantas C4 producen ácido oxalo-acético como primer producto estable de la reacción oscura. Es un compuesto de cuatro carbonos. Por lo tanto, esta es la diferencia clave entre las plantas C3 y C4.
Además, la eficiencia fotosintética de las plantas C3 es menor que la eficiencia fotosintética de las plantas C4. Se debe a la fotorrespiración que se observa en las plantas C3, que es insignificante en las plantas C4. Por lo tanto, es otra diferencia entre las plantas C3 y C4. Al considerar las diferencias estructurales, las plantas C3 no tienen dos tipos de cloroplastos y anatomía de Kranz en las hojas. Por otro lado, las plantas C4 tienen dos tipos de cloroplastos y muestran la anatomía de Kranz en las hojas. Por lo tanto, también es una diferencia entre las plantas C3 y C4.
Además, otra diferencia entre las plantas C3 y C4 es que las plantas C3 fijan el dióxido de carbono solo una vez, mientras que las plantas C4 fijan el dióxido de carbono dos veces. Debido a este hecho, la asimilación de C es menor en las plantas C3 mientras que la asimilación de C es alta en las plantas C4. No solo eso, las plantas C4 pueden realizar la fotosíntesis cuando los estomas están cerrados y bajo concentraciones de luz muy altas y bajas concentraciones de CO2 . Sin embargo, las plantas C3 no pueden realizar la fotosíntesis cuando los estomas están cerrados y bajo concentraciones de luz muy altas y bajas concentraciones de CO2 . Por lo tanto, esta también es una diferencia significativa entre las plantas C3 y C4. Además, las plantas C3 y las plantas C4 difieren del primer aceptor de dióxido de carbono. RuBP es el aceptor de CO2 en plantas C3 mientras que PEP es el primer aceptor de CO2 en plantas C4.
Resumen: plantas C3 y C4
C3 y C4 son dos tipos de plantas. Las plantas C3 son muy comunes, mientras que las plantas C4 son muy raras. La diferencia clave entre las plantas C3 y C4 depende del primer producto de carbono que producen durante la reacción oscura. Las plantas C3 llevan a cabo el ciclo de Calvin y producen compuestos de tres carbonos como primer producto estable, mientras que las plantas C4 llevan a cabo el mecanismo C4 y producen compuestos de cuatro carbonos como primer producto estable. Además, las plantas C3 muestran una menor eficiencia fotosintética mientras que las plantas C4 muestran una alta eficiencia fotosintética. Además, las plantas C3 no tienen la anatomía de Kranz en las hojas, y tampoco tienen dos tipos de cloroplastos. Por otro lado, las plantas C4 tienen anatomía de Kranz en sus hojas, y también tienen dos tipos de cloroplastos. Así, este es el resumen de las plantas C3 y C4.
