Concetti Chiave
- La testa dei pigmenti fotosintetici, con anello porfirinico e atomo di Mg, interagisce con la luce, mentre i carotenoidi proteggono la membrana fotosintetica grazie alla loro funzione antiossidante.
- I pigmenti fotosintetici assorbono energia luminosa grazie a doppi legami alternati, facilitando il trasferimento degli elettroni e stabilizzando i radicali liberi.
- Le clorofille appaiono verdi perché assorbono luce rossa e blu, riflettendo quella verde, il che influenza anche la germinazione delle piante.
- La biosintesi della clorofilla avviene in quattro fasi distinte, dalla conversione dell'acido glutammico fino all'aggiunta della coda fitolo, tutte catalizzate da enzimi specifici.
- L'intero processo di biosintesi è regolato finemente per evitare danni cellulari da accumulo eccessivo di clorofilla e intermedi, rendendo difficile la loro ricostruzione.
Indice
Interazione con la luce
La parte coinvolta nell’interazione con la luce è la “testa” con anello porfirinico, con atomo di Mg al centro. Ha una coda idrocarburica idrofoba.
Carotenoidi: molecole lineare possono essere coinvolte nel processo di raccolta delle energie luminose e hanno una seconda funzione che è di protezione della membrana fotosintetica. Questo perché svolgono un ruolo di antiossidanti.
Quali sono le proprietà dei pigmenti fotosintetici?
I pigmenti fotosintetici hanno la proprietà di poter assorbire energia luminosa perché hanno i doppi legami alternati a legami singoli. Questo significa che consentono più facilmente nel trasferimento degli elettroni, vengono stabilizzati i radicali liberi (cedono un elettrone e la loro stabilità rimane inalterata).
Assorbimento della luce
Fornisce informazioni circa la quantità di energia luminosa catturata o assorbita da un qualunque tipo di pigmento in funzione della lunghezza d’onda della radiazione luminosa.
Le clorofille appaiono verdi ai nostri occhi poiché assorbono luce principalmente nelle ragioni rosso e blu e riflettono la luce verde.
La germinazione ha picco nella germinazione del rosso, si può associare a una risposta in cui si identifica una lunghezza d’onda della luce rossa. Lo spettro di assorbimento coincide con il picco dello spettro d’azione e ha una valenza sperimentale in cui i due elementi sono correlati.
Fasi della biosintesi della clorofilla
Ci sono 4 fasi:
1. l’aminoacido acido glutammico è convertito in acido 5-aminolevulinico (ALA). Questa reazione richiede un intermedio covalente in cui l’acido glutammico si lega ad una molecola di tRNA (transfer RNA). Due molecole di ALA si condensano a formare una molecola di Porfobilinogeno (PBG), precursore degli anelli pirrolici presenti nella molecola di clorofilla.
Formazione della porfirina
2. la molecola di porfirina si forma da 4 molecole di PBG. Sei distinte reazioni enzimatiche portano alla protoporfirina IX. Tutte queste reazioni sono comuni delle vie biosintetiche della clorofilla e dell’eme. Le due vie si differenziano in base al tipo di metallo inserito al centro della porfirina: magnesio chetasi (clorofilla), ferro (eme).
Ciclizzazione e protoclorofillide
3. si forma il quinto anello mediante ciclizzazione di una delle catene laterali di acido propionico e si ottiene così la struttura di protoclorofillide. Questo step (luce-dipendente) richiede l’enzima protoclorofillide ossidireduttasi (POR).
Plantule che si sviluppano al buio sono eziolate, prive di clorofilla poiché POR è inattivo =Ezioplasti
I batteri che effettuano fotosintesi anossigenica svolgono queste reazioni utilizzando set di enzimi completamente differenti.
Fase finale e regolazione
4. nella fase finale si verifica l’aggiunta della coda fitolo, reazione catalizzata dall'enzima clorofilla sintetasi. Le clorofille sono sintetizzate a partire da molecole semplici ed ogni passaggio della via biosintetica è catalizzato da un enzima, le reazioni che costituiscono la via biosintetica della clorofilla sono più di 12.L’intero processo è finemente regolato, poiché l’accumulo eccessivo di molecole libere di clorofilla e degli intermedi della via biosintetica può causare danni ai componenti cellulari. La ricostruzione della via biosintetica della clorofilla si è rivelata estremamente difficoltosa poiché molti enzimi coinvolti sono presenti in concentrazioni ridotte, la disponibilità di mutanti ha consentito di acquisire maggiori conoscenze.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dei carotenoidi nell'interazione con la luce?
- Come avviene l'assorbimento della luce da parte dei pigmenti fotosintetici?
- Qual è il picco di assorbimento della luce rossa nella germinazione?
- Quali sono le fasi principali della biosintesi della clorofilla?
- Perché la sintesi della clorofilla è finemente regolata?
I carotenoidi, oltre a raccogliere energia luminosa, proteggono la membrana fotosintetica grazie alla loro funzione antiossidante.
I pigmenti fotosintetici assorbono energia luminosa grazie ai doppi legami alternati, che facilitano il trasferimento degli elettroni e stabilizzano i radicali liberi.
La germinazione ha un picco nella luce rossa, che è correlato alla lunghezza d'onda della luce rossa e coincide con il picco dello spettro d'azione.
La biosintesi della clorofilla comprende quattro fasi: dalla conversione dell'acido glutammico in ALA, alla formazione della porfirina, alla ciclizzazione per ottenere protoclorofillide, fino all'aggiunta della coda fitolo.
La sintesi della clorofilla è regolata per evitare l'accumulo eccessivo di molecole libere e intermedi, che potrebbe danneggiare i componenti cellulari.
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