Fijación de carbono

Los autótrofos incluyen a los fotoautótrofos, que sintetizan compuestos orgánicos utilizando la energía de la luz, y los litoautótrofos, que sintetizan compuestos orgánicos utilizando la energía producida por oxidaciones inorgánicas.

Los heterótrofos utilizan los compuestos orgánicos para producir energía y para construir las estructuras corporales.

[1]​ Se considera que la enzima fijadora de carbono RuBisCO es la proteína más abundante en la Tierra.

La fotosíntesis oxigénica se produce en las plantas, algas y cianobacterias (productores primarios) que poseen un pigmento biológico llamado clorofila, y utilizan el ciclo de Calvin para fijar el carbono autotróficamente.

Simultáneamente se produce energía química almacenada como ATP y moléculas reductoras (NADPH).

El ciclo de Calvin utiliza el carbono proveniente del dióxido de carbono para formar triosas fosfato (TP), tales como el gliceraldehido 3-fosfato (GAP) y la dihidroxiacetona fosfato (DHAP): Si se añaden a la ecuación los ATP y NADPH consumidos (procedentes de la fase luminosa), queda así: El Pi es un fosfato inorgánico, HOPO2−3 + 2 H+.

EL CO2 se activa reaccionando con una lisina en el centro activo, para formar un carbamato, y después se fija al mencionado azúcar al reaccionar con el grupo carbonilo del carbono 2 del azúcar para producir un grupo carboxilato (COO−).

La fotorrespiración consume energía, lo que supone una disminución del rendimiento de la fotosíntesis.

Estas adaptaciones conducen a lo que actualmente se conocen como plantas C4 y CAM.

Para capturar al carbono inorgánico más efectivamente, algunas plantas adoptaron la siguiente reacción anaplerótica: Catalizada por la PEP carboxilasa (PEPC), la cual carboxila al fosfoenolpiruvato (PEP) para formar oxalacetato (OAA), el cual es un ácido dicarboxílico C4, es decir, formado por 4 átomos de carbono.

Están mal adaptadas en evitar la fotorrespiración y la pérdida de agua en climas cálidos, pero son eficientes en otros ambientes.

Estas plantas no abren sus estomas durante el día porque transpirarían y se secarían, en cambio lo hacen de noche.

Aquí no hay una especialización anatómica de las hojas para la fijación del carbono, sino una separación temporal: durante la noche se fija el carbono como malato, y durante el día en el ciclo de Calvin.

Esta vía fue propuesta en 1965 por Ljungdahl y Wood cuando estaban estudiando a la bacteria Gram positiva productora de ácido acético Clostridium thermoaceticum (a veces llamada Moorella thermoacetica), razón por la cual también se la llama vía de Wood-Ljungdahl.

Ninguna de las enzimas que participan en el ciclo del 3-hidroxipropionato son especialmente sensibles al oxígeno.

[13]​[14]​ Se ha encontrado una variante de la vía del 3-hidroxipropionato en la arquea aeróbica termoacidófila extrema Metallosphaera sedula.