Fotorespirazione

Fotorespirazione Nelle piante, processo che avviene in presenza di luce e che consiste nella combustione di molecole di carboidrati, con consumo di ossigeno e produzione di anidride carbonica. Per i suoi effetti, può essere ritenuto simile alla respirazione cellulare ma, a differenza di questa, non determina la produzione di energia sotto forma di sintesi di molecole di ATP. La fotorespirazione, cioè, consuma i carboidrati prodotti per fotosintesi, senza apportare un beneficio energetico alla pianta; quindi, diminuisce l’efficienza della fotosintesi stessa, e risulta un processo svantaggioso. In alcune specie, la percentuale di carboidrati consumati per fotorespirazione può giungere anche al 50% di quelli sintetizzati.

La causa della fotorespirazione va ricercata nell’enzima ribulosio difosfato carbossilasi (RuDP carbossilasi) che, all’inizio della fase oscura della fotosintesi, fissa la CO₂, catalizzando la sintesi del 3-fosfoglicerato (PGA). L’enzima ha però anche una certa affinità chimica per l’ossigeno e, se la concentrazione di CO₂ diviene troppo bassa, si lega a O₂ e dà luogo a una serie di reazioni che consumano carboidrati e sviluppano CO₂. Ciò si verifica soprattutto in giornate molto calde o ventose, quando gli stomi si aprono di rado per limitare la perdita d’acqua per traspirazione; d’altra parte, poichè l’atmosfera contiene assai più ossigeno (21%) che anidride carbonica (0,03%), l’O₂ tende a diffondere nella cellula vegetale anche in condizioni climatiche normali, determinando comunque una certa percentuale di perdita di carboidrati per fotorespirazione.

Se i carboidrati consumati dai due processi di fotorespirazione e respirazione cellulare superano quelli che la pianta è in grado di sintetizzare per fotosintesi, questa deperisce progressivamente. Alcuni vegetali sono riusciti a sviluppare una via fotosintetica che aggira il problema della fotorespirazione: si tratta della cosiddetta fotosintesi C₄. Queste piante fissano la CO₂ in un composto a 4 atomi di carbonio (malato o aspartato); in seguito, lo riconvertono in C0₂ e quando gli stomi sono chiusi, effettuano il ciclo di Calvin.

Poiché non vi è perdita di CO₂ per fotorespirazione, la fotosintesi C₄ è più efficiente della C₃. Le piante a fotosintesi C₄ si sono affermate proprio negli ambienti aridi e caldi, dove le piante C₃ risultano svantaggiate.