Plantas CAM

RKA3JV Há alguns vídeos vimos a fotossíntese clássica C-3, e mais uma vez ela é chamada de C-3, porque na primeira vez que o CO₂ é fixado, ele é fixado em uma molécula de 3 carbonos. Mas, vimos que o problema com a fotossíntese C-3 é que a enzima que faz a fixação do carbono também reage com o oxigênio. E quando o oxigênio reage com a ribulose bifosfato no lugar do seu carbono, você tem uma reação improdutiva. Não apenas ela é improdutiva, mas, na verdade, suga seu ATP e seu NADPH e não leva a lugar nenhum. De vez em quando, quando o oxigênio se liga aqui, em vez de um CO₂, você não tem nada produzido, tudo se torna menos eficiente. E assim, no último vídeo vimos que algumas plantas têm desenvolvido uma maneira de reverter isso. O que elas fazem é fixar o seu carbono do lado de fora, nas células que estão expostas ao ar. Então, uma vez que elas fixam o carbono, elas o fixam em uma molécula de 4 carbonos, o oxaloacetato. Então, esta é transformada em malato e elas bombeiam o malato para dentro da folha local que não está exposta ao oxigênio. Então, elas tiram o dióxido de carbono do malato, e ali é onde elas, na verdade, realizam o ciclo de Calvin. E embora você tem as suas "RuBisCO" ainda ali, a fotorrespiração não ocorrerá, porque ela apenas tem acesso ao dióxido de carbono, não têm acesso a este oxigênio fora daqui. Esta é uma maneira muito eficiente de produzir açúcares, é por isso que há algumas plantas que associamos com açúcar muito forte ou mesmo produtoras de etanol. Por isso, que todas realizam fotossíntese C-4, milho, cana-de-açúcar e grama caranguejo são todas produtoras de açúcar muito eficientes. São muito eficientes, porque elas não têm que se preocupar muito com fotorrespiração. Outras plantas têm um programa levemente diferente, elas não são preocupadas sobre a eficiência do processo, estão mais preocupadas com a perda de água. E você pode imaginar que plantas são estas, não é? São plantas que estão no deserto, porque esses estômatos, esses poros que estão nas folhas deixam entrar ar, mas eles também podem deixar sair água. Quer dizer, se eu estiver na floresta tropical eu não ligaria para isso, mas se eu estiver no meio do deserto eu não quero deixar o vapor da água sair pelos meus estômatos. Então, a situação ideal é ter meus estômatos fechados durante o dia, isso é o que eu quero! É o que eu quero se eu estiver no deserto, vamos deixar isso claro. Eu quero meus estômatos fechados durante o dia. Por razões óbvias, não é mesmo? Eu não quero que toda a minha água saia como vapor por estes buracos nas minhas folhas. Mas, ao mesmo tempo, o problema é que a fotossíntese só pode ocorrer durante o dia e isso inclui a etapa escura. Lembre-se, eu já disse múltiplas vezes, a etapa escura está mal nomeada, seria a etapa independente de luz. Mas, elas ocorrem simultaneamente, a etapa independente de luz e a dependente de luz, e apenas durante o dia. Apenas durante o dia. E se seu estômato estiver fechado, você precisa realizar fotossíntese, sobretudo o ciclo de Calvin, você precisa de CO₂. Então, como consegue reverter isso? Como fechar meus estômatos de dia se eu preciso de CO₂ durante o dia? Como eu posso resolver este problema? E plantas do deserto, e muitas plantas do deserto, evoluíram para fazer a fotossíntese. Mas, em vez de fixar o carbono nas células de fora e, então, o empurram para dentro das células e realizam o ciclo de Calvin em vez de células exteriores, nas interiores seja durante a noite ou durante o dia. Então, em plantas CAM e elas são assim pois... eu vou dizer o que isso significa! Significa metabolismo ácido das crassuláceas, porque isso foi visto primeiro nessas espécies de plantas, as plantas crassuláceas. Mas, estes são apenas nomes, você pode chamá-las de fotossíntese CAM ou plantas CAM. Elas são um subconjunto de plantas C-4, mas em vez de realizar fotossíntese C-4 nas células externas e internas, elas fazem isso durante a noite e durante o dia. São um subconjunto de plantas C-4. E o que elas fazem é: à noite elas abrem seus estômatos e realizam, são capazes de fixar, e tudo isso ocorre nas células do mesofilo, as células CAM, nas plantas CAM. À noite elas não estão preocupadas em perder água. Digamos que esta seja uma célula do mesofilo, seus estômatos estão abertos. Digamos que este seja o estômato e, então, deixam o dióxido de carbono. Não estou preocupado em perder vapor d'água, é noite agora. Então, o dióxido de carbono entra aqui e ela fixa o dióxido de carbono, fixa o CO₂ da mesma forma que as plantas C-4 fazem. Então, você tem o CO2 entrando, você tem o seu PEP. Tudo isso é facilitado pela enzima PEP carboxilase, ela pode apenas fixar o CO₂ que vai reagir só com o CO₂ e não com o oxigênio. Então, isto é usado para produzir malato. Nós vimos no esquema CAM 4, no último vídeo, que isto é utilizado para produzir malato, uma molécula de 4 carbonos. E o malato é estocado em outras organelas na célula, nos vacúolos que são, como você pode ver, os grandes reservatórios de estocagem na célula. Eu desenhei isso como uma célula inteira, quer dizer, isto está tudo acontecendo no cloroplasto. Você pode imaginar sua célula como um grande centro de estocagem, onde o malato fica estocado durante a noite. E você pode ver o malato como uma loja de dióxido de carbono, porque mais tarde nós podemos entregar o malato e pegar o dióxido de carbono. E é exatamente isso que essas plantas CAM fazem durante a noite. Em seguida, o Sol aparece, então se torna dia. Esta planta do deserto, talvez um cacto, ela não quer perder vapor d'água, então fecha seus estômatos. Este o estômato agora está fechado. E aí você diz: como ela vai realizar a fotossíntese? Ela pode realizar fotossíntese nessa mesma célula, porque ela estocou todo este malato à noite. Agora, o malato pode ser bombeado dos vacúolos para dentro do estroma do cloroplasto e você pode quebrar o piruvato. Mas, a coisa mais importante é você ter a quebra de CO₂. Então, você tem um suprimento de CO₂ pronto para podermos realizar nosso ciclo de Calvin padrão. Em um ambiente apenas com o CO₂ com os estômatos fechados, então estamos prontos para seguir, nosso CO₂ reage com a ribulose bifosfato, isso é catalisado pela "RuBisCO", este é todo o ciclo de Calvin e nós produzimos nosso açúcar. Então, isso é adaptação pura. As plantas muito eficientes em produzir açúcar, e que não estão preocupadas com a água, realizam a fixação de carbono nas coisas que estão expostas ao ar e, então, elas bombeiam um tipo de versão estocada de carbono para o fundo, dentro da folha para realizarem o ciclo de Calvin, sem o qual estaria perdida. E sem isso, a fotorrespiração não ocorre, porque aqui em baixo não tem oxigênio. As plantas do deserto usam esse artifício também, mas toda a sua preocupação é manter o seu estômato aberto durante o dia. Então, o que eu faço é: eu fixo o meu carbono à noite, mas uso exatamente o mesmo processo. Eu usei a PEP carboxilase e eu estoco o meu gás carbônico à noite. E durante o dia eu posso, na verdade, quando minha etapa dependente de luz está ocorrendo, ela está produzindo a ATP e NADH. E eu posso também realizar a minha etapa escura durante o dia. Como eu disse, a etapa escura sempre ocorre durante o dia, ou minha etapa independente de luz. Embora, com meus estômatos fechados eu tenha um estoque de dióxido de carbono sob a forma de malato.