Concetti Chiave
- La fotosintesi consente agli autotrofi di sintetizzare carboidrati utilizzando energia solare o reazioni chimiche, producendo glucosio e ossigeno da anidride carbonica e acqua.
- La glicolisi, un processo citoplasmatico, trasforma il glucosio in acido piruvico, generando 2 ATP e 2 NADH+H+ attraverso 10 reazioni suddivise in fasi endo- ed esoergoniche.
- In condizioni anaerobiche, la glicolisi porta alla fermentazione, mentre in condizioni aerobiche continua nella respirazione cellulare, producendo CO2, H2O e 32 ATP.
- Il ciclo di Calvin utilizza l'enzima rubisco per fissare il carbonio, impiegando CO2, ATP e NADPH+H+ per creare G3P, con foto-respirazione che si attiva a basse concentrazioni di CO2.
- Nelle piante C3, la foto-respirazione avviene quando gli stromi si chiudono per ridurre l'evaporazione, mentre nelle piante C4, la CO2 viene inizialmente fissata in un composto a 4 atomi di carbonio.
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.
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