Written by El carbono (C) forma la base de la vida en la Tierra. Los organismos están compuestos de moléculas orgánicas como carbohidratos, proteínas y lípidos, todos los cuales están compuestos de carbono. Además, la ruptura de los enlaces entre los carbonos de estas moléculas libera energía química, utilizada por los organismos para llevar a cabo sus funciones.
La fuente fundamental de carbono para los seres vivos es el dióxido de carbono (COdos), una molécula inorgánica presente en la atmósfera y disuelta en agua. Por lo tanto, se requiere un mecanismo de absorción de CO.dos y conversión de este compuesto en moléculas orgánicas. Este proceso se produce por la fotosíntesis y la acción de absorción y asimilación del carbono a través del COdos se llama fijacion de carbon. Ocurre en una etapa de la fotosíntesis llamada ciclo de las pentosas o ciclo de Calvin-Benson. Este ciclo está formado por un conjunto de reacciones que producen hidratos de carbono, más concretamente hidratos de carbono, a partir de moléculas de CO.doshidrógenos del agua y energía proporcionada por moléculas de ATP producidas en etapas anteriores de la fotosíntesis.
La fijación de carbono inicia la parte biótica del ciclo biogeoquímico del carbono. Los carbohidratos producidos por plantas, algas y bacterias a través de la fotosíntesis se utilizan en la producción de energía para el propio organismo fotosintético o integrarán su biomasa. Cuando estos organismos son consumidos, el carbono fijado en sus moléculas orgánicas pasa de un nivel trófico a otro, pudiendo viajar a lo largo de toda la cadena alimentaria.
Para la mayoría de las plantas, la fijación de carbono se realiza en la fotosíntesis a través de la conversión de COdos en una molécula orgánica llamada 3-fosfoglicerato. Esta molécula tiene tres carbonos y, por tanto, estas plantas se denominan C3. Alrededor del 85% de las especies de plantas del planeta son C3, incluidos el arroz, el trigo, la soja y todos los árboles. La enzima responsable de este proceso de fijación de carbono es la rubisco, que tiene poca afinidad por el CO.dos. Además, la concentración de COdos atmosférico es extremadamente bajo, alrededor del 0,03%. Debido a estos factores, las plantas C3 necesitan recolectar grandes cantidades de la enzima rubisco para lograr altas tasas de fijación de carbono. Otro mecanismo adoptado es mantener los estomas abiertos por más tiempo para absorber más COdosque por otro lado provoca un problema de pérdida de agua.
Muchas plantas en climas cálidos han modificado la fotosíntesis C3 para aumentar la fijación de carbono sin perder mucha agua. En ellos, la fijación de COdos ocurre de manera similar, pero produce un compuesto de cuatro carbonos llamado oxaloacetato, siendo estas plantas conocidas como C4. La reacción es catalizada además por una enzima diferente, la PEP carboxilasa, que tiene una gran afinidad por el CO.dos. La fotosíntesis C4 es utilizada por aproximadamente el 3% de las plantas vasculares, incluidas la caña de azúcar y el maíz.
Algunas plantas suculentas como los cactus, que viven en ambientes pobres en agua, fijan el carbono a través de una variación de la fotosíntesis C4, en un proceso llamado metabolismo del ácido de las crasuláceas o CAM. Las plantas CAM dividen el ciclo de Calvin entre el día y la noche. Sus estomas se abren por la noche, capturando COdos y evitando la pérdida de agua por evaporación. El codos también se convierte en oxaloacetato por la PEP carboxilasa, pero este compuesto se almacena para completar la fotosíntesis a la luz del día.
Referencias:
Amabis, JM & Martho, GR 2006. Fundamentos de Biología Moderna: Volumen único. 4ª ed. Editorial Moderna: São Paulo, 839 p.
Ricklefs, RE 2009. La Economía de la Naturaleza. 5ª ed. Editorial Guanabara Koogan: Río de Janeiro, 503 p.
