9.7: Via C4 e CAM

Visão Geral

Algumas plantas, como a cana-de-açúcar e o milho, que crescem em condições quentes, usam um processo alternativo chamado via C₄ para fixar carbono. O ciclo começa com CO₂ da atmosfera a entrar em células do mesófilo onde é usado para produzir oxaloacetato—uma molécula de quatro carbonos—a partir de fosfoenolpiruvato (PEP). O oxaloacetato é então convertido em malato e transportado para células do feixe vascular, onde a concentração de oxigénio é baixa. Lá, o CO₂ é libertado do malato e entra no Ciclo de Calvin onde é convertido em açúcares. A via CAM é realizada em plantas como cactos que também precisam conservar água durante o dia. As plantas CAM deixam o CO₂ entrar nas folhas durante a noite e produzem malato que é armazenado em vacúolos até ao dia seguinte. O malato é então libertado dos vacúolos e processado no Ciclo de Calvin. A via C₄ separa os diferentes processos localmente, enquanto que a via CAM os separa temporalmente.

A Via C₄

Algumas plantas, como o milho e a cana-de-açúcar, desenvolveram formas alternativas de fixação de carbono que ajudam a evitar a perda de água em ambientes quentes e secos. Um desses métodos é a via C4. No primeiro passo, o CO₂ entra nas células do mesófilo, e a enzima fosfoenolpiruvato (PEP) carboxilase adiciona-o ao composto PEP de 3 carbonos para formar o composto oxaloacetato de 4 carbonos. O oxaloacetato é então convertido em um ácido orgânico chamado malato.

Posteriormente, o malato é transportado para células do feixe vascular nas profundezas da folha onde a concentração de oxigénio é baixa. O malato é quebrado, libertando uma molécula de CO₂ que entra então no Ciclo de Calvin onde a enzima rubisco converte-a em açúcar. A via C₄ oferece uma vantagem em condições quentes e áridas, pois as plantas fecham os seus estomas para conservar água. Como resultado, elas podem manter a concentração de oxigénio baixa e, portanto, favorecer a ligação de CO₂ à rubisco em vez de O₂. Quando a concentração de oxigénio é maior, a rubisco liga O₂ em vez de CO₂—um processo chamado de fotorrespiração—que pararia a fotossíntese e consumiria energia.

A Via CAM

Outras plantas, como os cactos e o ananás, usam a via do metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) para fixar carbono. As plantas CAM abrem os seus estomas principalmente à noite para evitar a perda de água durante o dia quente. À noite, o CO₂ entra nas células do mesófilo, onde se combina com PEP para formar oxaloacetato e eventualmente malato. O malato é então armazenado em vacúolos até ao dia seguinte, quando é libertado dos vacúolos e entra no Ciclo de Calvin. Os primeiros passos da fotossíntese prosseguem durante o dia, pois são dependentes da luz, enquanto que as reações independentes da luz do ciclo de de Calvin ocorrem durante a noite. Assim, as plantas CAM separam a fixação de CO₂ e a síntese de açúcar usando diferentes horas do dia.