Fotosíntesis C4

en el vídeo pasado descubrimos algo que parece como un problema con el ciclo de calvin tenemos esta enorme proteína esta enzima que facilita que suceda el ciclo de calvin porque muchas de las moléculas involucradas se enlazan con esta enzima y después la enzima se dobla y provoca que esas moléculas reaccionen de la forma adecuada y bueno esta enzima se llama rubisco rigurosa this post fato carboxilasa oxygen nasa y bueno cuando el ciclo de calvin está funcionando de forma adecuada tenemos aquí dióxido de carbono que se enlaza en algún lugar de esta enzima y luego tenemos también vp que es rigurosa 1.5 bis fosfato enlazada también en alguna parte de esta enzima y estos van a reaccionar y si todo está saliendo bien con el ciclo de calvin van a reaccionar van a ser aplastados juntados y luego separados y van a terminar formando otras moléculas y aquí tenemos un molécula de dióxido de carbono y una molécula de rubí y siempre que tengamos una de estas y una de estas vamos a obtener dos moléculas llamadas tres fósforo glee cerato ahora en el vídeo pasado empecé con tres de estas y tres de estas y obtuvimos seis de estas pero ahora estamos empezando con una de estas y una de estas y entonces obtenemos dos de éstas y si este es el ciclo de kelvin sin ninguna alteración estas moléculas se convierten en dos moléculas de tres fósforo visceral de ido o sea en moléculas p gal y ahora cada que producimos seis de estos cinco se utilizan para reconstruir tres moléculas de rubén aunque para hacer las cosas más claras me parece que lo mejor sería poner por aquí un 3 así es que tenemos que cambiar todos estos números si tenemos 3 rubén péez necesitamos 3 dióxido de carbono y con esto producimos 63 fósforo lideratos por lo cual obtenemos 6 fósforo glicerol de y dos de los cuales 55 bègles se regresan para reconstruir tres moléculas de rube y el otro que queda podríamos decir que es el producto final de la fotosíntesis y que lo podemos utilizar para hacer otras cosas cómo construir carbohidratos es que obtenemos un pegar ahora el problema que observamos en el vídeo pasado es que la enzima rubisco no sólo fija al dióxido de carbono esta enzima también puede hacer que reaccione una molécula de oxígeno podríamos encontrarnos con alguna molécula de oxígeno la cual también se puede enlazar sobre la enzima rubisco y reaccionar con la rigurosa this post facto haciendo otro ciclo al que le llamamos la foto respiración y como estamos diciendo que tenemos tres rigurosas be fosfato tenemos tres moléculas de oxígeno y juntos van a producir no seis sino tres fósforo lideratos pero también van a producir otros tres fosfórico latos fosfórico lato el cual es un producto que se va a procesar más adelante en algún otro órgano de la célula y luego como aquí tenemos tres fósforos literatos aquí únicamente vamos a tener tres pedales es que no podemos usar uno de ellos para la construcción de carbohidratos porque ni siquiera vamos a tener suficientes pedales como para reconstruir todas las rigurosas bis fosfatos que utilizamos en este ciclo y además además en este ciclo utilizamos un montón de moléculas de atp y dna de ph así es que esto es un verdadero problema si hay un montón de oxígeno o bueno si hay por lo menos un poco de oxígeno en el ambiente va a provocar esta situación ineficiente porque de vez en cuando van a llegar estos oxígenos a la enzima rubisco y se va a dar este ciclo de foto respiración cuando en realidad lo que necesitamos es dióxido de carbono para poder producir estos carbohidratos así es que como le hacen las plantas para resolver este problema bueno pues una solución es hacer el ciclo de calvin en un ambiente en el que haya muy poco oxígeno incluso hasta podríamos decir que es un ambiente en el que no haya oxígeno esto es exactamente lo que hacen algunas plantas y en este momento tal vez puedes preguntar me oye pero como le hacen las plantas se tienen que ir a otro planeta donde no haya oxígeno ok y no la verdad es que hacen algo muy ingenioso pero para entender lo tenemos que ver un poco de la anatomía de la planta y eso va a estar muy bien porque últimamente hemos visto pura bioquímica y ver unas hojas por aquí va a estar divertido y de hecho sobre la superficie de la hoja y bueno de hecho sobre las dos superficies hay estos pequeños agujeros a lo largo de toda la superficie estos pequeños poros estos agujeros se llaman esto más y estos agujeros no son tan grandes como los dibuje aquí de hecho necesitarías un microscopio para poder observarlos y se llaman esto más y es por aquí por donde el aire entra por donde ingresa el dióxido de carbono principalmente y también un poco de oxígeno y también por donde se libera el vapor de agua ahora si dibujara mos una sección transversal y dejame la dibujo por aca este de aquí sería el estómago aunque éste sería el poro de la hoja y de hecho casi todas las plantas pueden abrir y cerrar su estómago vamos a hablar de eso más adelante pero ahorita lo que más me interesa es que veamos qué es lo que está sucediendo adentro de la hoja para la mayoría de las plantas el proceso de fotosíntesis se da en las células de las capas de enmedio llamadas células del mes o phil o lo que hay por aquí está el mesófilo que son las capas de enmedio y en algún lugar de la página hay un vídeo muy detallado acerca de la anatomía de las hojas de las plantas pero por el momento vamos a dibujar sin mucha precisión por aquí a las células del mes o phil o aquí en estas células es donde sucede la fotosíntesis generalmente en las células del mes o film aquí es donde generalmente sucede la fotosíntesis pero ahora como para hacer la fotosíntesis necesitan el dióxido de carbono generalmente no están acomodadas como las dibuje aquí si es que vamos a borrar esto de hecho generalmente tienen algo de espacio entre ellas para que pueda fluir el aire libremente en esta situación el aire puede entrar por el estómago y llegar a todas las células del mes o fila y cuando digo aire me refiero a aire que está compuesto por oxígeno dióxido de carbono nitrógeno y algunas otras cosas pero por supuesto estas células del mes o filo necesitan el dióxido de carbono para poder hacer el ciclo de calvin ahora estas células no sólo están obteniendo dióxido de carbono si ese fuera el caso entonces no tendríamos ningún problema no nos preocuparíamos acerca de la foto respiración pero el problema es que también están recibiendo oxígeno así es que qué puede hacer la planta para prevenir este problema y no me refiero a todas las plantas la mayoría de las plantas simplemente lidian con la foto respiración que es menos eficiente de lo ideal pero hay algunas plantas que podríamos decir que han evolucionado para arreglar el problema de la foto respiración ya estas plantas les llamamos c4 porque realizan la fotosíntesis también conocida como la vía de 4 carbonos la ruta de 4 o la vía de hasluck pero bueno aquí le vamos a llamar fotosíntesis c4 espero que en unos cuantos minutos te des cuenta de por qué le llamamos así pero bueno regresemos a lo que teníamos por acá en el ciclo de kelvin clásico el primer subproducto es el fósforo y cerato el cual es una cadena de 3 carbonos así es que la primera vez que fijas al dióxido de carbono y bueno de hecho también la primera vez que fijas al oxígeno la primera molécula que obtienes es una cadena de 3 carbonos y por eso es que a esto se le llama fotosíntesis c3 grave fotosíntesis c3 y esto es una pista si nos regresamos por acá esto seguramente nos está diciendo que la primera vez que fijamos al carbono en la fotosíntesis c4 obtenemos una molécula de 4 carbonos y ahora si ya llegamos a la parte interesante tenemos por aquí todas las células del mes off y lo que están obteniendo dióxido de carbono y oxígeno y cualquier otra cosa que se encuentra en el aire tenemos todas estas células del mes o fila pero también tenemos estas otras células que están un poco más adentro en lo más profundo de la hoja en donde no están expuestas directamente al aire que entra por los estomas y se llaman células de la vaina de las vascular y de hecho son las células que rodean al haz vascular que es el conducto por el cual la planta transporta sus fluidos y por supuesto vamos a hacer un vídeo completo acerca de la anatomía de las plantas pero por el momento lo que queremos es entender qué es lo que sucede en la fotosíntesis c4 así es que tenemos estas otras células que están un poco más profundo adentro de la planta que ya no están en contacto directo con el aire que entra por los estomas y que se llaman células de la vaina del haz vascular y células de la vaina del haz vascular en el ciclo de calvin típico todo sucede en las células del mes o fila y tienes que lidiar con el oxígeno y con la foto respiración pero en las plantas se 4 cuando las plantas están haciendo fotosíntesis c4 lo que sucede es que el dióxido de carbono llega a las células del mes o phil o aunque hay todo esto está sucediendo en el mesófilo que son estas células de aquí en el mesófilo llega el dióxido de carbono pero aquí en lugar de reaccionar con rubí o sea con la rigurosa 15 bis fosfato reacciona con otra molécula que también tiene un nombre muy complicado y que en general nos vamos a referir a ella simplemente como p pero que se llama fos fenol piruvato y bueno es una cadena de 3 carbono aunque bueno la verdad no estaría nada mal poner el nombre por aquí foss fenol piruvato o también conocido como así fosrenol piruvato es una cadena de 3 carbonos por supuesto tiene algunas otras cosas por aquí pero lo que ahorita nos interesan son los carbonos y es una cadena de 3 carbonos pero ahora cuando reaccionan estos dos que es lo que nos va a quedar por aquí bueno pues podemos empezar a adivinar por aquí tenemos un carbono y por acá tenemos otros 3 carbonos así es que vamos a terminar con una cadena de 4 carbonos pero ahora esta reacción no es facilitada por la enzima rubisco por la enzima tribu los a bis fosfato carboxilasa oxigenas a esto es facilitado por otra enzima y esa es la clave de la fotosíntesis c4 esta es otra enzima que de hecho se llama pep carboxilasa que esta enzima se llama pep carboxilasa y de hecho es un nombre muy bueno porque recuerda por ejemplo el nombre de rubisco es rigurosa bis fosfato carboxilasa oxygen nasa y la enzima rubisco hacía que la riva los abismos pato reaccionará con el carbono y con el oxígeno por eso tenemos aquí las palabras carboxilasa y oxigena za pero ahora por acá tenemos una enzima que hace que reaccione nuestra molécula pep únicamente con el dióxido de carbono y es por eso que se llama pep carboxilasa y la razón por la que es súper importante y súper útil contra la foto respiración es porque sólo reacciona con el dióxido de carbono y no con el oxígeno ok solo fije al carbono y no a fija al oxígeno así es que podemos imaginarnos por aquí todo esto está sucediendo en las células del mes o fila y el dióxido de carbono y el oxígeno están flotando por ahí pero únicamente el dióxido de carbono puede reaccionar con el pp a través de la pep carboxilasa y una vez que reaccionan forman al ácido exhaló acético también conocido como ox al acetato ox al acetato y está súper bien si te acuerdas de esta molécula del ciclo de krebs que por cierto es la primera especie reactiva del ciclo de krebs y bueno todo este tipo de moléculas siguen apareciendo una y otra vez en nuestras vías químicas porque están interconectadas lo cual es bastante interesante pero aquí lo importante es que estos forman ox al acetato y luego el ox al acetato se convierte ya sea en malato o en aspartato ok en ácido málico o ácido aspártico pero el punto es que se convierte en otra molécula de 4 carbonos estas son cadenas de 4 carbonos van a ser un poco diferentes algunas tendrán más oxígenos o hidrógeno pero esto de aquí es o malato o aspartato muchos libros simplemente dicen que se convierte en malato ahora eventualmente el malato va a reaccionar para formar dióxido de carbono y aquí tú no puedes decir oye espérame tantito primero empiezas con dióxido de carbono y luego lo fijas formando ox al acetato que después se transforma en malato o aspartato y finalmente esto libera dióxido de carbono cuál es el punto de todo esto y justo esta es la clave del asunto porque este malato si se va a convertir en pp y en dióxido de carbono y aquí nos preguntamos oye pero cuál fue el punto de toda esta reacción si terminamos con los mismos compuestos con pep y dióxido de carbono y aquí podría volver a empezar el ciclo y estaríamos dando vueltas en círculos pero la cosa super interesante acerca de esto y qué es lo que previene que suceda la foto respiración es que esta parte sucede en la célula del mesófilo lo que sucede por aquí en la célula del mesófilo sin mal dato pero el mal dato es transportado a las células de la vaina de las vascular el mal hato se transporta a las células de la vaina de las vascular a través de unos pequeños tubos entre las paredes celulares de estas células llamados plasmo des moss que hay aquí tenemos unos tubos que conectan a estas células y ahora lo vamos a dibujar con más detalle por acá tenemos a la célula del mesófilo que está expuesta al aire y esta célula está en contacto con el oxígeno y con el dióxido de carbono y con todos los elementos del aire pero únicamente el dióxido de carbono puede ser fijado con pepe porque tenemos por aquí el pp fósforo en el piruvato pp únicamente el dióxido de carbono puede reaccionar con pep porque en estas células del mes o phil o la enzima que opera speed carboxilasa que es muchísimo más específica que la enzima rubisco logra que la enzima rívolo xavi fosfato carboxilasa oxigena za y el oxígeno es simplemente ignorado aunque esté aquí flotando en la célula y luego éstas se transforman en oxalato el cual se convierte a su vez en mal dato o aspartato y luego el mal dato es transportado a un lugar más profundo es transportado a una célula que se encuentra en un lugar más profundo a través de estos tubos llamados plasma des moss esta célula del mesófilo es bastante probable que esté aplastada contra una célula de la vaina del haz vascular entonces vamos a poner por aquí una de esas célula esta es la célula de la vaina del haz vascular que quedó pegadito a esta célula del mesófilo y esta no tiene acceso al oxígeno por aquí tenemos el plasma desmo y aquí simplemente vamos a dibujar uno pero ahora el malato va a pasar a través de este tubo y aquí en esta célula más profunda en esta célula de la vaina del haz vascular el malato puede reaccionar para formar dióxido de carbono y piruvato y una vez que ya tenemos el piruvato por aquí este puede ser regresado a la célula del mesófilo para volver a construir una molécula pp un fósforo el piruvato y el punto importante aquí es que en esta célula de la vaina vascular tenemos un ambiente en el que únicamente hay dióxido de carbono y no oxígeno básicamente lo que hicimos por seleccionar al dióxido de carbono del exterior o bueno del aire al que tienen acceso a las células del mes o phil o ahora en un nivel más profundo de la hoja tenemos un ambiente en el que únicamente hay dióxido de carbono porque aquí estuve seleccionando para que sólo pasara el dióxido de carbono y ahora que estamos en esta célula más profunda en esta célula de la vaina del haz vascular podemos fijar al dióxido de carbono porque hay tomamos la riva los avisos fato vp y con ella fijamos al dióxido de carbono con la ayuda de la enzima rubisco de la misma forma como aprendimos en el ciclo de calvin original y aquí tenemos todo nuestro ciclo y producimos nuestros azúcares o bueno producimos que 3p opergal como sea que le quieras llamar y con ellos producimos azúcares ahora aquí lo importante es que ya no tenemos foto respiración porque aquí estamos haciendo el ciclo de calvin en un ambiente en el que únicamente hay dióxido de carbono y me parece que ya lo mencioné pero a esto se le llama fotosíntesis c4 y en términos generales es una adaptación para asegurarse que no pierdas ciclos de calvin en esto de la foto respiración y por supuesto se llama c4 porque la primera vez que se fija al carbono no sucede aquí en el ciclo de calvin sino sucede por acá con el pp y el dióxido de carbono y el pp carboxilasa que junto a estos dos para formar una cadena de 4 carbonos y por eso es por lo que se llama fotosíntesis c4