Concetti Chiave
- I cloroplasti, dotati di un proprio DNA, derivano da antichi procarioti e sono stati i primi organismi a effettuare la fotosintesi, successivamente inglobati da cellule più grandi.
- I fotoni interagiscono con gli elettroni aumentando la loro energia, un fenomeno alla base della fotosintesi, dei pannelli fotovoltaici e del processo fotoelettrico descritto da Einstein.
- La fotosintesi clorofilliana avviene grazie a molecole di clorofilla, principalmente A e B, che conferiscono alle piante il caratteristico colore verde e possono variare con i pigmenti accessori.
- La clorofilla, simile all'emoglobina ma con magnesio al centro, è parte di fotosistemi che massimizzano l'efficienza energetica permettendo agli elettroni di raggiungere il centro di reazione senza perdita di energia.
- La luce consente la fotolisi dell’acqua, liberando ossigeno e contribuendo così al processo di fotosintesi.
Origine dei cloroplasti
I cloroplasti hanno un loro DNA e questo racconta un’antichissima storia in cui essi erano dei procarioti. Sono stati i primi a fare la fotosintesi e dopo molto tempo sono stati inglobati da cellule più grandi.
I fotoni possono interagire con gli elettroni, dandogli energia e spostandoli. Questo processo è anche alla base dei pannelli fotovoltaici e del processo fotoelettrico studiato da Einstein. Gli elettroni salgono di livello energetico per effetto della luce. La luce è la radiazione elettromagnetica che ha lunghezza d’onda compresa tra 400 e 700 nanometri (nm) e permette la vita convertendo energia solare in energia chimica. Il campo magnetico terrestre ci protegge dalle radiazioni ad alta energia.
Fotosintesi e pigmenti delle piante
Le piante svolgono la fotosintesi clorofilliana con molecole di clorofilla. I tipi più diffusi sono A e B. Ogni pianta ha la sua composizione di pigmenti ma dominano le clorofille (lo capiamo dal colore verde). In autunno alcune foglie diventano gialle o rosse, perché i pigmenti accessori sono diversi. In questo momento ci accorgiamo che ogni specie ha pigmenti caratteristici.
Struttura e funzione della clorofilla
La clorofilla assomiglia all’emoglobina (struttura con 4 anelli pirrolici) ma al centro anziché il ferro c’è il magnesio (ione magnesio Mg++). I fotosistemi sono costituiti dall’unione di molecole di clorofilla e da pigmenti accessori legati a proteine. La clorofilla in sé è una molecola piuttosto semplice, ma quello che permette la grande efficienza energetica è un insieme di proteine collegate alla clorofilla e permettono ad un elettrone energizzato di non ricadere sulla clorofilla, ma di metterlo in movimento e fargli raggiungere il centro di reazione, dove avviene la prima reazione di ossidoriduzione. Inizia così una catena di reazioni redox. Non si perde minimamente energia.
Coerenza e fotolisi dell'acqua
L’elettrone prende più strati contemporaneamente. Lo stato di coerenza è quando la particella non è localizzabile in quanto sta su più posizioni contemporaneamente. Se sta solo su una posizione si ha lo stato di coerenza.
La luce rende possibile la fotolisi dell’acqua, dalla quale si libera ossigeno.
Domande da interrogazione
- Qual è l'origine dei cloroplasti e il loro ruolo nella fotosintesi?
- Quali sono i principali pigmenti coinvolti nella fotosintesi delle piante?
- Come funziona la clorofilla e quale ruolo hanno le proteine nella fotosintesi?
I cloroplasti, dotati di un proprio DNA, derivano da antichi procarioti che furono i primi a effettuare la fotosintesi. Successivamente, furono inglobati da cellule più grandi, contribuendo così alla conversione dell'energia solare in energia chimica.
Le piante utilizzano principalmente le molecole di clorofilla A e B per la fotosintesi clorofilliana. La predominanza della clorofilla conferisce alle piante il loro caratteristico colore verde, mentre in autunno, la presenza di pigmenti accessori può far apparire le foglie gialle o rosse.
La clorofilla, simile all'emoglobina ma con magnesio al centro, è parte di fotosistemi che includono anche pigmenti accessori e proteine. Queste ultime sono fondamentali per mantenere l'elettrone energizzato in movimento, avviando una catena di reazioni redox senza perdita di energia.
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