Fijación biológica de carbono: vías, mecanismos e importancia

Cómo funciona

La fijación de carbono requiere enzimas que forman nuevos enlaces químicos entre el CO2 y moléculas orgánicas, junto con energía y poder reductor (por ejemplo, ATP y NADPH en los organismos fotosintéticos). La secuencia de reacciones más conocida es el ciclo de Calvin, en el que la enzima ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa (Rubisco) incorpora CO2 a un precursor de azúcar. Otras vías autotróficas, como el ciclo inverso del ácido tricarboxílico, la ruta reductora de acetil-CoA (Wood–Ljungdahl) y varias rutas de hidroxi-propionato, utilizan enzimas y cofactores distintos, pero realizan la misma tarea general de convertir carbono inorgánico en moléculas orgánicas.

Dónde ocurre

• En la mayoría de los autótrofos fotosintéticos (plantas, algas y muchas bacterias), la fijación de carbono es el proceso central de la producción primaria y usa la energía luminosa para impulsar la química.
• Algunos microbios quimiolitoautótrofos también fijan CO2, pero emplean energía química en lugar de luz.
• Ciertos heterótrofos no dependen del CO2 como principal fuente de carbono, aunque muchos pueden incorporarlo en reacciones biosintéticas o anapleróticas específicas (por ejemplo, mediante carboxilasas como la piruvato carboxilasa), por lo que la incorporación de CO2 no se limita estrictamente a los autótrofos.

Importancia ecológica y práctica

Como la fijación de carbono suministra el carbono orgánico que sostiene las redes tróficas, sustenta los ecosistemas y el ciclo global del carbono. Comprender y modificar las vías de fijación también es un área de investigación para mejorar el rendimiento de los cultivos, desarrollar la captura biológica de carbono y crear rutas biotecnológicas para producir combustibles y compuestos químicos a partir de CO2.