Concetti Chiave
- Le piante verdi, le alghe e i cianobatteri sono organismi autotrofi che trasformano l'energia solare in energia chimica attraverso la fotosintesi.
- I cloroplasti, organelli chiave nel processo fotosintetico, contengono clorofilla e pigmenti accessori che assorbono energia luminosa.
- La fotosintesi clorofilliana è fondamentale per la catena alimentare, poiché genera composti organici utilizzati da erbivori e carnivori.
- I cloroplasti presentano una struttura complessa con membrane che formano tilacoidi e grana, essenziali per la cattura della luce.
- I Fotosistemi I e II differiscono per la lunghezza d'onda della luce assorbita, con P700 per il primo e P680 per il secondo.
Il ruolo delle piante verdi
Le piante verdi, le alghe eucariotiche e i cianobatteri trasformano l’energia delle radiazioni solari in energia chimica dei composti organici. Essi sono in grado di costruire glucosio e altre molecole organiche a partire da H20 e CO2, utilizzando radiazioni elettromagnetiche dello spettro visibile emesse dal sole; vengono pertanto definiti organismi autotrofi. È dunque il sole la fonte primaria dell’energia utilizzata dalle cellule .
Il processo della fotosintesi
Nelle cellule eucariotiche il laboratorio in cui il processo si realizza è il cloroplasto.
L’organicazione del carbonio, meglio definita come fotosintesi clorofilliana, costituisce il processo di partenza o l’anello fondamentale della catena alimentare. Le piante producono composti organici, che vengono poi assunti dagli erbivori, che si nutrono solo di questi composti, e da tutti quegli organismi che si nutrono sia di piante sia di animali (carnivori, onnivori).
Struttura e funzione dei cloroplasti
I cloroplasti sono plastidi contenenti clorofilla. Oltre ai vari tipi di clorofilla, contengono anche pigmenti accessori, quali carotenoidi, ficocianine e ficoeritrine,che assorbono energia luminosa e la trasferiscono alle clorofille.
I cloroplasti hanno forma varia, ovoidale,sferoidale, e dimensioni dell’ordine di pochi m (1-5 μm di diametro). Sono circondati da due membrane limitanti di natura lipoproteica, che delimitano un compartimento intermembrana e racchiudono un compartimento intero, lo stroma . In quest’ultimo vi sono lipidi,proteine anche enzimatiche,amido; sono presenti inoltre DNA e ribosomi. Nello stroma vi è una terza membrana distinta che dà luogo a un sistema di pieghe che assumono la configurazione di sacchi appiattiti , detti tilacoidi . Un numero vario di tilacoidi disposti l’uno sull’altro, cioè impilati,costituiscono un granum (pl. grana). I cloroplasti sono caratterizzati pertanto da tre sistemi di membrane. Nelle membrane tilacoidi vi sono tutti i complessi molecolari attivi in presenza di luce.
I fotosistemi e il loro funzionamento
Le due principali clorofille rinvenute nelle piante superiori sono la clorofilla a e la clorofilla b.
Le molecole delle clorofille (in numero di 50-100) e dei carotenoidi, associate a molecole di proteine e di altri composti, costituiscono i Fotosistemi I e II.
In ciascun Fotosistema una o due molecole di clorofilla a formano un centro di reazione: da qui gli elettroni della clorofilla che hanno assorbito quanti di energia luminosa (fotoni), "saltano” su orbitali stabili di un accettore primario .
Il centro di reazione del Fotosistema I contiene, associate a proteine, molecole di clorofilla a che hanno un picco di assorbimento a 700 nm e sono chiamate P700. Il centro di reazione del Fotosistema II consta di molecole di clorofilla, che assorbono radiazioni di minore lunghezza d’onde, 680 nm, per cui vengono definite P680.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo principale delle piante verdi nella catena alimentare?
- Dove avviene il processo di fotosintesi nelle cellule eucariotiche?
- Quali sono le principali componenti dei cloroplasti e la loro struttura?
- Come funzionano i fotosistemi nella fotosintesi?
Le piante verdi, attraverso la fotosintesi clorofilliana, producono composti organici a partire da H2O e CO2, costituendo l'anello fondamentale della catena alimentare, poiché questi composti vengono assunti da erbivori e altri organismi (carnivori e onnivori).
Il processo di fotosintesi avviene nei cloroplasti, che sono gli organelli specializzati delle cellule eucariotiche.
I cloroplasti contengono clorofilla, pigmenti accessori, lipidi, proteine, DNA e ribosomi, e sono caratterizzati da tre sistemi di membrane, inclusi i tilacoidi che formano i grana.
I fotosistemi I e II, composti da clorofille e carotenoidi, assorbono energia luminosa; gli elettroni della clorofilla a, attivati dalla luce, "saltano" su orbitali stabili, avviando il processo di conversione dell'energia luminosa in energia chimica.
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