Concetti Chiave
- Il processo della fotosintesi utilizza CO2, H2O e fotoni per produrre glucosio e ossigeno, bilanciando con 6 CO2 e 12 H2O.
- La fotosintesi ossigenica, prevalente sulla Terra, libera ossigeno dall'acqua, permettendo la vita grazie all'ossigeno prodotto.
- La fotosintesi clorofilliana avviene in due fasi, luminosa e oscura, con la fase luminosa che scinde l'acqua per liberare ossigeno tramite fotolisi.
- Nella fase luminosa si riduce l'NADP+ a NADPH e si forma ATP, utilizzato poi nella fase oscura per la fissazione del carbonio e la produzione di zuccheri.
- I cloroplasti, luogo della fotosintesi, contengono tilacoidi e stroma e derivano probabilmente da antichi batteri secondo la teoria dell'endosimbiosi.
Indice
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 il ruolo dell'acqua nella fotosintesi?
- Quali sono le due fasi della fotosintesi clorofilliana e cosa avviene in ciascuna di esse?
- Qual è l'origine dei cloroplasti secondo la teoria dell'endosimbiosi?
L'acqua è fondamentale nella fotosintesi ossigenica, dove 12 molecole di H2O sono utilizzate per produrre glucosio e ossigeno. L'acqua viene scissa nella fase luminosa per liberare ossigeno, un processo noto come fotolisi dell'acqua.
La fotosintesi clorofilliana si divide in fase luminosa e fase oscura. Nella fase luminosa, l'energia solare scinde l'acqua, liberando ossigeno e formando NADPH e ATP. Nella fase oscura, questi composti energetici sono utilizzati per fissare il carbonio e formare zuccheri a partire dalla CO2.
Secondo la teoria dell'endosimbiosi, i cloroplasti derivano da batteri che sono stati inglobati da cellule ancestrali. Questa teoria è supportata dalla struttura dei cloroplasti, simile a quella dei mitocondri, e dalla loro presenza in alghe e piante.
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