Concetti Chiave
- La fotosintesi utilizza CO2, H2O e luce per produrre glucosio e ossigeno, con un bilanciamento che richiede 12 molecole d'acqua anziché 6.
- Le due principali tipologie di fotosintesi sono quella ossigenica, che supporta la vita sulla Terra, e quella antiossigenica, molto rara.
- La fotosintesi clorofilliana si svolge nei cloroplasti in due fasi: luminosa, dove si forma ossigeno, e oscura, dove si producono zuccheri a partire da CO2.
- I cloroplasti, coinvolti nella fotosintesi, derivano probabilmente da batteri e presentano una struttura a tilacoidi immersi in uno stroma con doppia membrana.
- Il processo di fotolisi dell'acqua, che avviene nella fase luminosa, permette la liberazione di ossigeno e ha un'efficienza energetica quasi del 100%.
Il processo della fotosintesi
Per la fotosintesi serve CO2 + H2O + fotoni glucosio (C6H12O6) + O2. Questo processo va bilanciato, quindi basterebbero 6 H2O, ma in realtà le molecole d’acqua utilizzate non sono 6 ma 12 (dell’acqua viene usata e dell’acqua viene riutilizzata). 6CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6H2O.
Queste molecole d’acqua in più sono utilizzate per la produzione di glucosio.
Tipi di fotosintesi e loro impatto
La fotosintesi può essere ossigenica o antiossigenica (molto rara, dove non c’è O). La fotosintesi che genera la vita sulla Terra è ossigenica, perché l’O ha trasformato la vita sulla Terra, anche perché di zolfo ce n’è pochissimo.
Il C e lo S sono molecole che nel nostro pianeta non sono molto concentrate. Il ciclo del C è squilibrato, ma esso si rigenera; lo zolfo fortunatamente ha un ciclo non minacciato in quanto nei terreni ne basta poco. La fotosintesi è ossigenica perché di zolfo ne ha poco.
Fasi della fotosintesi clorofilliana
La fotosintesi clorofilliana si svolge nelle parti verdi della pianta, in 2 fasi: la fase luminosa e la fase oscura, ed è quella in cui si forma ossigeno. Si è scoperto negli anni ’40 che l’O viene liberato dall’acqua. Viene quindi utilizzata la luce per scindere l’acqua e liberare O. Questo fenomeno viene chiamato anche fotolisi dell’acqua. Questo processo oggi è molto studiato perché ha un’efficienza dal punto di vista energetico quasi del 100% (i pannelli fotovoltaici non superano il 70%).
Nella fase luminosa avviene un processo difficilmente comprensibile; in questa fase si forma l’O. Avviene la riduzione dell’NADP+, che diventa NADPH e si forma ATP (che viene poi utilizzato nella fase oscura). Nella fase oscura si formano gli zuccheri a partire da CO2 (organicazione del carbonio, o fissazione del carbonio).
Struttura e origine dei cloroplasti
La fotosintesi avviene nei cloroplasti e le ricerche fatte, che mostrano l’esistenza di fenomeni quantistici, sono state realizzate su cloroplasti tratti da alghe, più semplici di quelli delle piante. I cloroplasti in origine erano probabilmente dei batteri (teoria dell’endosimbiosi, stessa dei mitocondri). Essi sono dei “sacchetti appiattiti”, chiamati tilacoidi, contenuti in una sorta di cisterna con doppia membrana. Essi sono immersi in una struttura chiamata stroma.
Domande da interrogazione
- Qual è la formula chimica della fotosintesi e perché si utilizzano più molecole d'acqua di quelle teoricamente necessarie?
- Qual è la differenza tra fotosintesi ossigenica e antiossigenica e quale impatto ha sulla vita sulla Terra?
- Quali sono le fasi della fotosintesi clorofilliana e quali processi avvengono in ciascuna di esse?
La fotosintesi è rappresentata dalla formula 6CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6H2O. Anche se teoricamente basterebbero 6 molecole d'acqua, in realtà se ne utilizzano 12 perché parte dell'acqua viene riutilizzata nel processo di produzione di glucosio.
La fotosintesi può essere ossigenica, che è quella che genera la vita sulla Terra, e antiossigenica, molto rara. La fotosintesi ossigenica è fondamentale poiché l'ossigeno ha trasformato la vita sul nostro pianeta, mentre la disponibilità di zolfo è limitata.
La fotosintesi clorofilliana si svolge in due fasi: la fase luminosa, in cui si forma ossigeno attraverso la fotolisi dell'acqua, e la fase oscura, dove si producono zuccheri a partire da CO2. Nella fase luminosa si forma anche ATP e NADPH, utilizzati nella fase oscura.
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