La fotorrespiración es un proceso biológico que reduce la eficiencia de la fotosíntesis en las plantas C3 durante periodos calurosos de verano y consume oxígeno (O2) y produce dióxido de carbono (CO2) a través de la degradación de compuestos intermediarios del ciclo de Calvin.
La fotorrespiración produce CO2 y consume O2
La fotorrespiración es un proceso que acompaña siempre la fotosíntesis y que ocurre en la presencia de luz, con nombre O2 y convierte la ribulosa 1,5-bifosfato, en parte en el CO2.
Algunos compuestos intermediarios del ciclo de Calvin son degradados a CO2 y H2O. Pero al contrario de la respiración aeróbica, no hay producción de ATP en la fotorrespiración, reduciendo apenas la eficiencia de la fotosíntesis por la eliminación de compuestos intermediarios usados en el ciclo de Calvin.
La fotorrespiración ocurre en plantas C3
Las plantas C3 son aquellas cuyo producto inicial de la reacción de fijación de carbono en el ciclo de Calvin es el fosfoglicerato, un compuesto de 3 carbonos. Muchas de estas plantas, incluyendo importantes cultivos como la soja, el trigo y la patata, no rinden tantos hidratos de carbono de la fotosíntesis como se espera, especialmente en periodos de mucho calor en verano. Este fenómeno es una consecuencia de la intermitencia de los intercambios gaseosos entre la necesidad de la planta por CO2 y su necesidad de evitar la pérdida de agua. En los días calurosos y secos, las plantas cierran las estomas para conservar agua. Una vez cerradas las estomas, la fotosíntesis consume el CO2 restante en la hoja y produce O2 que se acumula en los cloroplastos.
La ambivalencia de la RuBisCO y la fotorrespiración
La enzima RuBisCO cataliza 2 reacciones competentes:
- la adición de CO2 (carboxilasa) a la molécula de ribulosa 1,5-bisfosfato para formar 2 moléculas de 3-fosdoglicerato;
- la adición de O2 (oxigenasa) a la molécula de ribulosa 1,5-bisfosfato para formar una molécula de 3-fosfoglicerato y una molécula de carbonos, o fosfoglicolato. El fosfoglicolato es hidrolizado a glicolato; este compuesto es transportado para los perixosomas que contienen enzimas que producen y consumen peróxido de hidrógeno (H2O2). Entonces, el glicolato es oxidado a glioxilato en los perixosomas. En un proceso complejo que envuelve mitocondrias, 2 moléculas de glioxilato son convertidas a una molécula de CO2 y a una molécula de 3-fosfoglicerato.
En estas reacciones no se genera ATP ni NADPH. Así, la fotorrespiración consume O2 y genera CO2, ambos procesos son un desperdicio para la economía de la célula. Aparentemente, la estructura necesaria al centro activo de actividad enzimática de carboxilasa hace imposible la aparición de una enzima menos activa como oxigenasa.
