- ¿Cuál fue la importancia de los organismos fotosintéticos durante la evolución de la tierra? xfa ayuda lo necesito
Respuestas a la pregunta
Respuesta: Figura 1. Esquema de una célula de un alga eucariote marina mostrando la ubicación probable y la función de la AC. En el agua de mar, el pH es aproximadamente 8.1 y la concentración de carbono inorgánico total es 2.2 mM. Debido al pH alcalino del agua de mar aproximadamente el 95% del carbono inorgánico se encuentra como HCO3-que no puede difundir libremente hacia el interior de la celula. La presencia de AC en el exterior de la célula permite que el HCO3- se transforme rápidamente en CO2 que puede entrar en la célula por difusión. En el interior el CO2se almacena como HCO3-. La AC interna facilita el transporte del HCO3- almacenado hacia el interior del cloroplasto. Como resultado, se mantienen una alta concentración de CO2 alrededor de la Rubisco, saturándose sus tasas de carboxilación y reduciéndose su actividad oxigenasa.
La afinidad de la Rubisco por el CO2 en algunos grupos de plantas podría reflejar las características de la atmósfera bajo la que surgieron. Sin embargo, como se ha señalado, además de la Rubisco, muchas cianobacterias, algas y plantas terrestres presentan mecanismos de concentración de CO2 que están estrechamente ligados a la actividad de esta enzima. Existen dos tipos de mecanismos: (a) basados en el transporte de carbono inorgánico (CO2 o HCO3-) a través de las membranas (presentes en plantas acuáticas, principalmente en cianobacterias y algas) y (2) basados en ciclos de carboxilación/descarboxilación que preceden la acción de la Rubisco (presentes en plantas denominadas C4 y CAM según el tipo de ruta fotosintética que posean). El origen polifilético de estos mecanismos es generalmente aceptado (Apel 1994), si bien el momento evolutivo en que pudieron aparecer sigue siendo materia de controversia. No obstante, las rutas C4 y CAM no deben ser más antiguas, ya que surgieron hace 200 Ma con niveles de CO2 y O2 similares al actual (esto es, concentraciones de CO2 no saturantes para la fotosíntesis). Sin embargo, los MCC basados en el transporte del carbono inorgánico a través de membranas, debieron surgir mucho antes de que el nivel de CO2 o la razón CO2/O2 hayan podido favorecer su selección, ya que las cianobacterias datan de 3500 Ma y los macrófitos acuáticos de hace unos 600 Ma. Un componente esencial de los MCC basados en el transporte a través de membrana es la enzima denominada anhidrasa carbónica (AC). Esta enzima se encuentra ampliamente distribuida en todos los grupos vegetales, desde las cianobacterias hasta las plantas vasculares terrestres. Su función es la de acelerar la transformación reversible del CO2 a HCO3-. La presencia de AC en la superficie de las células de plantas acuáticas permite el uso de HCO3- como fuente de carbono inorgánico para la fotosíntesis al acelerar su transformación en CO2, que puede difundir fácilmente hacia el interior de la célula (Figura 1). Dado que la concentración de HCO3- en el agua de mar es unas 200 veces mayor que la de CO2 (aproximadamente 12 microM), la presencia de AC externa en plantas acuáticas supone el acceso a una fuente mayor de carbono inorgánico que la que tendría si sólo pudiera usar este CO2. Como consecuencia, las tasas de fotosíntesis de muchas de estas plantas están saturadas a la concentración de carbono inorgánico presente en su medio. En cianobacterias y algas con CCM la presencia de AC es, además, necesaria en el citoplasma y estroma del cloroplasto, puesto que el carbono inorgánico se almacena en el interior como HCO3-, que ha de ser transformado posteriormente en CO2 para que pueda ser fijado por la Rubisco (Suzuki et al. 1994). Diferentes estudios experimentales llevan a la conclusión de que la AC interna no es precisa cuando la concentración de CO2 externa es alta (Mercado et al. 1997a,b), esto es, la AC no tiene función fotosintética aparente en una atmósfera con elevada concentración de CO2 (como debió ser la atmósfera bajo la que surgieron las cianobacterias y algunos de los principales grupos de algas). Otro componente de los MCC basados en el transporte es el pirenoide, una estructura proteinica que se encuentra en el interior del cloroplasto y se supone ligada estrechamente a la actividad de la Rubisco. Los registros fósiles indican que estructuras celulares tipo pironoide aparecieron ya en eucariotas con 1000 Ma de antigüedad, esto es, en una atmósfera con una concentración de CO2 unas 40 veces mayor que la actual. Por lo tanto, los datos disponibles indican que algunos componentes de los mecanismos de concentración de carbono basados en el transporte de carbono inorgánico no surgieron bajo una atmósfera global con elevados "déficit" de CO2.
En resumen, la afinidad para el CO2 en algunos grupos de plantas podría reflejar las características de la atmósfera global bajo la que surgieron.
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