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¿Tienen las plantas diferentes metabolismos?

Los metabolismos de las plantas se clasifican en tres tipos en función de la forma en que utilizan el dióxido de carbono.
EEUU - 26/02/2019
Investigación
Cada cultivo tiene diferentes eficiencias al capturar energía del sol. /Foto: S. DeGloria


¿Eres amigo de una persona que puede comer lo que quiera y que no engorda? Parte de eso podría estar en cómo su cuerpo metaboliza los alimentos que comen. Por supuesto, hay muchos otros factores a ese problema.

Muchas personas no se dan cuenta de que una planta metaboliza sus alimentos de manera diferente a otras plantas. Las plantas dependen de los mismos recursos: agua, luz solar, aire y suelo. Entonces, ¿por qué metabolizan estos recursos de manera diferente?

El metabolismo se puede dividir en tres funciones principales:
  • Conversión de alimentos o energía para mantener procesos celulares.
  • Conversión de alimentos o energía a bloques de construcción del organismo.
  • Eliminación de residuos nitrogenados. 
Algunos descubrimientos importantes a partir del siglo XIX informan hoy a los científicos de plantas.

Los estudios de Pasteur sobre la fermentación de azúcar en alcohol por levadura, y el descubrimiento de Wohler de la síntesis química de urea por Friedrich Wohler, mostraron que las reacciones químicas que ocurren en una célula son las mismas (en principio) que cualquier otra parte de la química.

El descubrimiento de Buchner de las enzimas en el siglo XX. Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores biológicos para acelerar las reacciones químicas.

Los estudios de Krebs que se convirtieron en la base del ciclo de Krebs, la forma en que todos los organismos que utilizan oxígeno liberan energía de los carbohidratos, proteínas y grasas. Puede recordar la diversión en la biología que revisa el ATP y cómo nuestros propios cuerpos producen y liberan energía en formas químicas. (Dato curioso, ¡el ciclo del ácido cítrico se produce en organismos unicelulares y también en elefantes! Siempre me emociona saber que la vida en la tierra es más parecida que diferente).

La fotosíntesis se puede dividir en 2 etapas: las etapas dependientes de la luz y las independientes de la luz. La etapa dependiente de la luz tiene lugar en centros de reacción fotosintéticos. Estas son proteínas complicadas, pigmentos y cofactores como la clorofila. La etapa dependiente de la luz produce energía para la planta en forma de ATP y NADPH. Ambas moléculas pueden transferir fácilmente diferentes grupos químicos en los procesos de uso de energía. Piense en ellos como "moneda molecular" para transferir energía dentro de las células. (Dato curioso: ¡el cuerpo humano utiliza cerca de su propio peso en ATP por día!)

La etapa independiente de la luz utiliza esta moneda de energía para convertir el dióxido de carbono en carbohidratos. Los científicos se refieren a este proceso como fijación de carbono. Este proceso se lleva a cabo con la ayuda de enzimas en la planta. Específicamente, una enzima llamada RuBisCO es importante en este proceso. El resultado son los carbohidratos que la planta puede usar para construir, crecer y reproducirse.

La conversión de recursos como el dióxido de carbono en carbohidratos es parte del ciclo metabólico de una planta. Así es usar estos recursos para crecer y reproducirse. Y es en esta etapa independiente de la luz donde la mayoría de las plantas difieren, metabólicamente hablando.

A partir de la década de 1960, los científicos de plantas comenzaron a descubrir las diferencias en el metabolismo de las plantas. Ahora se clasifican en tres tipos: las vías metabólicas C3 y C4, y la fotosíntesis CAM. Las plantas C4 y CAM tienen adaptaciones que les ayudan a sobrevivir en áreas cálidas y secas. Sus adaptaciones tienen que ver con la forma en que pueden usar el dióxido de carbono. El descubrimiento de estas diferentes vías metabólicas en las plantas es importante para nuestro mundo y podría llevar a descubrimientos que nos ayuden a adaptar más cultivos al cambio climático. Veamos un poco más en cada uno para aprender por qué.

Las plantas que están en la categoría C3 pueden fijar el carbono directamente a la glucosa. Eso significa que la planta toma dióxido de carbono de la atmósfera y produce sus propias fuentes de alimento. El noventa y cinco por ciento de la biomasa vegetal en la tierra se clasifica como C3. Estas plantas no están bien adaptadas a las áreas calientes y secas. Pueden perder hasta el 97% del agua que absorben a través de sus raíces hacia el aire durante el proceso de transpiración (son algunas plantas bastante sudorosas).

A pesar de que las plantas C4 representan cerca del cinco por ciento de la biomasa vegetal de nuestra Tierra, ¡representan el treinta por ciento de la fijación de carbono en la tierra! Esto significa que este tipo de planta trabajadora está haciendo un trabajo pesado, capturando el carbono de la atmósfera mejor que sus contrapartes C3, y convirtiendo ese carbono en alimento para sí mismo (y a su vez para nosotros).

El grupo más grande de especies que se clasifican como C4 son las gramíneas. Este es un factor importante tanto para los animales de pastoreo como para los biocombustibles. Los cultivos alimenticios como el maíz, la caña de azúcar y el sorgo también son plantas C4.

Fuente: CSSA



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