Qual a vantagem da fotorrespiração?

Dentre os processos vistos anteriormente, pudemos verificar que a fotossíntese é extremamente complexa e possui seus mecanismos adaptativos regulados para o ambiente em que as plantas primeiramente se encontram.

Contudo, existe um ponto fundamental para ser lembrado: o ambiente em que as plantas evoluíram inicialmente não é o mesmo que temos à nossa disposição hoje em dia, e um dos fatores ambientais que mais afeta a fisiologia das mesmas, e também pode causar diversas perdas, é o mesmo fator que permite que nós vivemos: a concentração de oxigênio na atmosfera.

Conforme as plantas e demais organismos fotossintéticos se desenvolveram, o aumento da concentração de oxigênio da atmosfera aumentou, mas algumas enzimas e proteínas não estavam preparadas para lidar com esse poderoso reagente.

Uma das enzimas que é afetada diretamente pela concentração de oxigênio nas suas células é a Rubisco, que como já vimos, é a responsável por adicionar o gás carbônico dentro do ciclo de Calvin, fornecendo o carbono necessário para a fixação em moléculas de carboidratos.

A Rubisco, conforme seu nome diz (ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase-oxigenase) é uma enzima que possui propriedades de adição de carbono (carboxilase), mas também pode adicionar oxigênio nas reações químicas (oxigenase). Desta maneira, quando ocorre a carboxilação, o processo é denominado fotossíntese. Quando o oxigênio é adicionado, chamamos de fotorrespiração.

A diferença entre a enzima se ligar ao gás oxigênio e ao gás carbônico se dá pela concentração dos gases dentro da célula e também pela temperatura. Desta forma, a conformação espacial da molécula tende a se aderir em mais oxigênio quando a temperatura está mais elevada e quando a concentração deste gás é superior. A concentração também aumenta quando os estômatos se fecham, a planta faz fotossíntese e produz O2 como subproduto.

Este processo é custoso para a planta, uma vez que não produz produtos “úteis” como os carboidratos, mas pode criar compostos que a planta precisará se detoxificar, precisando ativar demais organelas como os peroxissomos e as mitocôndrias.

Contudo, existem alguns argumentos que podem justificar o porquê esse processo foi selecionado pela evolução e ainda está presente em todos os organismos fotossintéticos, uma vez que todos estes utilizam a mesma conformação da enzima Rubisco.

Assim, um dos principais argumentos é que a fotorrespiração pode ter importante função no quesito de ser uma rota a mais que a planta possui para dissipar excesso de energia e agentes redutores.

Dissipar energia e se livrar de agentes redutores pode parecer sem lógica, uma vez que energia e estes agentes são justamente o que a fase fotoquímica da fotossíntese gera. Contudo, em casos de estresse, os aparatos fotossintéticos não funcionam de maneira ótima, o que causa o acúmulo de produtos instáveis e reativos. Desta forma, a fotorrespiração pode ser uma forma de dissipar essa energia, não “travar” as rotas metabólicas e ainda reaproveitar parte do carbono, mesmo que a custo de ATP.

Uma dúvida que pode surgir a partir dessa informação é: como as plantas que vivem em ambientes com alta luminosidade e baixa disponibilidade hídrica sobrevivem e são eficientes, uma vez que a Rubisco dela é exatamente igual e de fato, possui preferência de ligação com o O2 nessas condições?

A resposta está em um mecanismo fisiológico que as plantas desenvolveram há muito tempo para contornar essa situação: realizar a fixação do CO2 na Rubisco, mas isolar a Rubisco em um ambiente saturado com gás carbônico e com baixa concentração de oxigênio.

Para esse mecanismo damos o nome de Fotossíntese C4.