Concetti Chiave
- I cloroplasti, con un proprio DNA, hanno origini procariotiche e sono stati i primi organismi a eseguire la fotosintesi.
- La luce solare, compresa tra 400 e 700 nm, fornisce energia per la fotosintesi e i pannelli fotovoltaici, innalzando gli elettroni a livelli energetici superiori.
- Le clorofille, principalmente di tipo A e B, conferiscono il colore verde alle piante, con pigmenti accessori che emergono in autunno.
- La clorofilla, simile all'emoglobina, contiene magnesio e forma fotosistemi che ottimizzano l'efficienza energetica attraverso proteine connesse.
- La luce consente la fotolisi dell'acqua, liberando ossigeno e avviando reazioni redox nei fotosistemi.
Indice
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 quale ruolo hanno nella fotosintesi?
- Come interagiscono i fotoni con gli elettroni e quale fenomeno fisico è alla base di questo processo?
- Qual è la struttura della clorofilla e come contribuisce all'efficienza energetica nei fotosistemi?
I cloroplasti hanno un loro DNA e derivano da antichi procarioti che furono i primi a fare la fotosintesi. Sono stati inglobati da cellule più grandi e svolgono un ruolo cruciale nella fotosintesi clorofilliana, convertendo l'energia solare in energia chimica.
I fotoni interagiscono con gli elettroni dandogli energia e spostandoli a livelli energetici superiori. Questo processo è alla base dei pannelli fotovoltaici e del processo fotoelettrico studiato da Einstein, dove la luce elettromagnetica permette agli elettroni di salire di livello energetico.
La clorofilla ha una struttura simile all'emoglobina, con 4 anelli pirrolici e un magnesio al centro. Nei fotosistemi, la clorofilla è unita a pigmenti accessori e proteine, che permettono agli elettroni energizzati di raggiungere il centro di reazione senza perdere energia, avviando una catena di reazioni redox.
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