Piante CAM, metabolismo ed esempi

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Piante CAM: esempi di piante CAM, metabolismo e differenza con piante C3 e piante C4. Cenni di fisiologia vegetale e spiegazioni.

Dopo averti spiegato le differenze tra piante C3 e C4, non potevo fare a meno di parlare delle piante CAM.

Il termine CAM è un acronimo è sta per Crassulacean Acid Metabolism, metabolismo acido delle crassulacee. Il metabolismo CAM, per la prima volta è stato infatti osservato nella famiglia delle crassulacee.

Piante CAM

Piante C3, C4 e Piante CAM hanno un’anatomia differente. Le piante CAM sono caratterizzate da un parenchima acquifero con cellule non fotosintetiche. Tale tessuto presenta cellule vegetali con un vacuolo particolarmente pronunciato deputato all’approvvigionamento idrico.

Non è un caso che le piante CAM vedono il loro habitat naturale in zone a clima arido, dove il terreno è siccitoso e l’aria tersa. Per questo motivo, le piante CAM hanno dovuto sviluppare dei meccanismi di adattamento sia per limitare il fenomeno della traspirazione fogliare (la perdita di acqua attraverso l’epidermide fogliare) sia per aumentare la concentrazione di biossido di carbonio a livello della rubisco, l’enzima che consente la fissazione del carbonio e l’inizio del ciclo di Calvin.

Metabolismo CAM

Dato che le piante CAM vivono in zone a clima arido, per evitare il disseccamento tengono gli stomi chiusi durante il giorno e aperti durante la notte. Per questo motivo, l’organicazione del carbonio e la decarbossilazione avvengono in due momenti diversi: di giorno e di notte.

Durante la notte, gli stomi sono aperti, entra la CO2 e si solubilizza nello ione bicarbonato. Lo ione bicarbonato è usato dall’enzima PEP-carbossilasi per fissare il carbonio su una molecola di ossalacetato.

Grazie a una deidrogenasi, l’ossalacetato è ridotto nell’acido malico. L’acido malico viene, via via, accumulato nel vacuolo.

Durante il giorno la situazione si inverte. Il malato fuoriesce dai vacuoli e viene trasferito nei cloroplasti dove è presente l’enzima malico NADP-dipendente. Questo enzima libera CO2 (e piruvato) dall’acido malico operando così la decarbossilazione utile per aumentare i livelli di CO2 a disposizione della RUBISCO.

Durante il giorno, l’attività della rubisco è garantita dalla fotosintesi e il Ciclo di Calvin può partire proprio grazie agli alti livelli di CO2 dovuti alla decarbossilazione dell’acido malico accumulato durante la notte.

Con il metabolismo CAM, di giorno, anche se gli stomi sono chiusi e gli scambi gassosi con l’esterno cessano, la Rubisco ha comunque a disposizione una grande quantità di CO2.

Differenza tra piante CAM e C4

Le piante CAM e le piante C4 hanno molto in comune. Entrambe hanno un sistema di accumulo del biossido di carbonio, meccanismo che manca completamente nelle piante C3.

Nelle piante C4, però, sia la carbossilazione operata dall’enzima PEP-Carbossilasi che la decarbossilazione operata dall’enzima malico NADP-dipendente, avvengono durante il giorno.

Nelle CAM vi è una separazione temporale delle due fasi: giorno e notte. Nelle piante C4 vi è una separazione strutturale, infatti la carbossilazione avviene nelle cellule del mesofillo fogliare dove è presente il PSII e assente la rubisco mentre la decarbossilazione avviene nei cloroplasti delle cellule della guaina del colletto, qui è presente la rubisco ma assente il PSII.

L’assenza del PSII è chiara. Il Fotosistema II è assente dove è presente la rubisco semplicemente per evitare la produzione di Ossigeno. Il PSII, infatti, è associato al sistema evolvente ossigeno, una tasca idrofobica che strappa elettronica dall’acqua (fotolisi) consentendo la liberazione di O2 nel cloroplasto.

L’ossigeno è un inibitore competitivo della CO2. La Rubisco, infatti, può reagire sia con il biossido di carbonio sia con l’ossigeno molecolare. Per capire il funzionamento della Rubisco ti invito a leggere il paragrafo dedicato nell’articolo sulle differenze tra piante C3 e piante C4.

Esempi di piante CAM

Quando si parla di piante CAM si pensa subito alle piante succulente. E’ vero, le piante succulente sono un esempio di piante con metabolismo CAM ma anche altre piante come l’orchidea o l’ananas sono piante CAM.


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Pubblicato da Anna De Simone il 30 giugno 2017