Plantas CAM
Definición de Plantas CAM
CAM, abreviatura de «metabolismo del ácido crasuláceo», es un método de fijación de carbono desarrollado por algunas plantas en condiciones secas.
En la mayoría de las plantas, los estomas, que son como pequeñas bocas que absorben oxígeno a lo largo de la superficie de sus hojas, se abren durante el día para absorber CO 2 y liberar O 2.
Las plantas deben absorber CO 2 porque lo utilizan como fuente de átomos de carbono para construir azúcares, proteínas, nucleótidos y otros componentes básicos de la vida. También deben liberar O 2 de desecho, que es el biproducto que queda después de que el átomo de carbono del CO 2 se haya incorporado a un azúcar.
La mayoría de las plantas abren sus estomas durante el día porque es cuando reciben la energía del sol. La energía del Sol es recolectada por los cloroplastos y utilizada para producir ATP y NADPH. Estas moléculas de almacenamiento de energía a corto plazo se utilizan para impulsar la fijación de carbono en azúcar.
En las plantas que viven en ambientes muy secos, sin embargo, se pueden perder cantidades peligrosas de agua si los estomas están abiertos durante los días calurosos y secos. Durante la noche, que suele ser mucho más fría en ambientes secos, se pierde mucha menos agua al abrir los estomas.
Para satisfacer sus necesidades de combinar la energía solar con el CO 2 del aire, las plantas CAM absorben CO 2 por la noche y lo almacenan en forma de un ácido de cuatro carbonos llamado «malato». Luego, el malato se libera durante el día, donde se puede combinar con el ATP y el NADPH creados por la energía del sol.
Esto permite que las plantas conserven su agua al cerrar sus estomas durante los días calurosos.
El nombre “Metabolismo del ácido crasuláceo” proviene de la planta Crassula, que fue el primer lugar donde se descubrió y estudió el metabolismo de las CAM.
Pasos de la fotosíntesis CAM
1. La fotosíntesis de CAM comienza por la noche, cuando los estomas de la planta se abren y el gas CO 2 puede difundirse en el citoplasma de las células del mesófilo CAM.
En el citoplasma de esas células, las moléculas de CO 2 encuentran iones hidroxilo, OH –, con los que se combinan para convertirse en HCO 3, la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa (PEP carboxilasa).
CO 2 + OH – → HCO 3
2. La enzima carboxilasa PEP cataliza la siguiente reacción para agregar el CO 2 a una molécula llamada fosfoenolpiruvato (PEP).
PEP + HCO 3 – → OXALACETATO
3. El oxaloacetato recibe un electrón del NADH y se convierte en una molécula de malato. Esta reacción es catalizada por la enzima malato deshidrogenasa (MDH). Esa reacción se parece a:
OXALOACETATO + NADPH + MDH → MALATO + NADP +
Curiosamente, la malato deshidrogenasa cataliza una reacción reversible, lo que significa que puede agregar electrones al oxaloacetato o quitar electrones de las moléculas de malato.
4. El malato ahora se almacena en vacuolas dentro de las células vegetales, hasta que sale el sol y comienza la fotosíntesis. Cuando eso sucede, el malato entra en el ciclo de Calvin, al igual que lo haría el 3-fosfoglicerato en una planta que usa una vía de 3 carbonos o “C 3 ” para la fijación del carbono.
Ejemplos de plantas CAM
El metabolismo de las CAM es común en plantas que viven en ambientes cálidos y secos donde el agua es difícil de obtener y conservar. Ejemplos incluyen:
Cactus
La «planta del desierto» estereotipada son los cactus. Estas plantas, que se ven muy diferentes de las hojas verdes promedio, están diseñadas idealmente para sobrevivir en los desiertos.
Los cactus típicos tienen una forma redondeada, lo que minimiza la superficie a través de la cual pueden perder agua durante el día. Muchos también tienen espinas para apuñalar a cualquier animal que quiera comérselos y consumir su deliciosa agua.
¡Tiene sentido, entonces, que los cactus también hagan uso del ciclo CAM para evitar que abran sus estomas y pierdan agua durante el día!
Agave
El agave, una planta que se ha vuelto popular porque se usa para hacer tequila y el dulce néctar de agave, también usa CAM para sobrevivir en ambientes desérticos.
Se parece más a una planta de hojas verdes que a un cactus, pero al igual que los cactus, ha desarrollado una carne gruesa para reducir su superficie y conservar agua, y espinas a lo largo de los bordes de sus hojas para disuadir a los animales de comerlas.
Clusia pratensis
Clusia pratensis es un árbol en flor que vive en las llanuras secas de Panamá en América Central.
Es una de las muchas plantas que son “plantas CAM facultativas”, aquellas que pueden usar la respiración CAM en condiciones cálidas y secas, pero que también pueden realizar una fijación normal de carbono “C 3 ”.
Otras plantas CAM facultativas que pueden cambiar entre dos modos de fijación de carbono incluyen Calandrinia polyandra, Mesembryanthemum crystallinum, Portulaca oleracea y Talinum triangulare.
Términos de biología relacionados
- Ciclo del carbono: el ciclo mediante el cual los átomos de carbono se mueven a través de los ecosistemas vivos, desde que las plantas y otros fotoautótrofos los «fijan» en azúcares hasta que los animales los exhalan como un producto de desecho de la descomposición del azúcar.
- Fijación de carbono: proceso mediante el cual los átomos de carbono del CO 2 de la atmósfera se incorporan a azúcares simples que los seres vivos pueden utilizar como combustible y materiales de construcción a largo plazo.
- Fotosíntesis: proceso mediante el cual las plantas aprovechan la energía del Sol para realizar las funciones de la vida.
