Concetti Chiave
- Gli autotrofi sintetizzano carboidrati da molecole inorganiche, utilizzando energia solare o chimica a seconda della loro categoria.
- La fotosintesi produce glucosio e ossigeno a partire da anidride carbonica e acqua, suddividendosi in fase luminosa e fase oscura (ciclo di Calvin).
- La glicolisi avviene nel citoplasma e produce ATP, NADH e acido piruvico, con diverse vie energetiche in condizioni anaerobiche e aerobiche.
- Il rubisco è l'enzima chiave per la fissazione del carbonio, la cui attività varia in base alla concentrazione di CO2, dando origine alla foto-respirazione.
- Le piante C3 sperimentano foto-respirazione in condizioni di chiusura degli stromi, mentre le piante C4 fissano CO2 in composti a 4 atomi di carbonio per ottimizzare la fotosintesi.
Sintesi dei carboidrati negli autotrofi
Gli autotrofi sono in grado di sintetizzare carboidrati o molecole complesse a partire da semplici molecole inorganiche, necessitano però di energia che i foto-autotrofi, come le piante, ricavano dal sole, mentre i chemioautotrofi da reazioni chimiche. La fotosintesi da 6 molecole di anidride carbonica e 6 molecole di acqua, permette di ottenere glucosio e 6 molecole di ossigeno. Si divide in una fase luminosa che avviene nei tilacoidi e in una oscura (ciclo di Calvin) che avviene nello stroma. N.B.: La clorofilla presenta al centro uno ione magnesio e le clorofille a e b sono identiche eccetto che per un gruppo metile e aldeidico.
Processo della glicolisi
La glicolisi avviene nel citoplasma attraverso 10 reazioni divise in 2 fasi (endo/esoergoniche). Da una molecola di glucosio di ottengono 2 Atp, 2 Nadh+H+ e 2 molecole di acido piruvico. A seguito della glicolisi in condizioni anaerobiche avviene la fermentazione che non produce energia, invece in condizioni aerobiche avviene la respirazione cellulare che produce 6Co2, 6H2O e 32 Atp.
Ruolo dell'enzima rubisco
L’enzima che catalizza la fissazione del carbonio è il rubisco, la proteina più abbondante sulla Terra. Tale enzima utilizza anidride carbonica, Atp e Nadph+H+ per produrre G3P; se però la concentrazione di CO2 è bassa, viene utilizzato ossigeno; avviene così la foto-respirazione che produce una minore fissazione del carbonio. Inoltre nelle piante C3 la foto-respirazione avviene a seguito della chiusura degli stromi per evitare l’evaporazione dell’acqua nelle giornate torride, invece nelle C4 la CO2 viene fissata in un composto a 4 atomi di carbonio.
Domande da interrogazione
- Qual è il processo attraverso il quale gli autotrofi sintetizzano carboidrati?
- Qual è il risultato della glicolisi e quali sono le sue fasi?
- Qual è il ruolo dell'enzima rubisco nella fissazione del carbonio?
Gli autotrofi sintetizzano carboidrati a partire da molecole inorganiche, utilizzando energia che i foto-autotrofi ricavano dal sole e i chemioautotrofi da reazioni chimiche. La fotosintesi, che avviene in due fasi, produce glucosio e ossigeno a partire da anidride carbonica e acqua.
La glicolisi, che avviene nel citoplasma, produce 2 ATP, 2 NADH+H+ e 2 molecole di acido piruvico attraverso 10 reazioni divise in fasi endo e esoergoniche. In condizioni aerobiche, segue la respirazione cellulare, mentre in condizioni anaerobiche avviene la fermentazione.
Il rubisco è l'enzima che catalizza la fissazione del carbonio, utilizzando anidride carbonica, ATP e NADPH+H+ per produrre G3P. In condizioni di bassa concentrazione di CO2, può utilizzare ossigeno, portando alla foto-respirazione, che riduce l'efficienza della fissazione del carbonio.
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