Concetti Chiave
- La fotosintesi è un processo endoergonico che utilizza la luce per sintetizzare sostanze organiche, rilasciando ossigeno e utilizzando ATP per trasformare CO2 in carbonio.
- La fotosintesi anossigenica avviene senza l'uso di acqua come donatore di elettroni, impiegando invece H2S o tiosolfato, e non produce ossigeno.
- I cloroplasti, sede della fotosintesi, sono avvolti da una doppia membrana e contengono tilacoidi che formano grana, dove avvengono le reazioni luminose.
- La luce è costituita da fotoni la cui energia dipende dalla lunghezza d'onda; essa presenta sia caratteristiche ondulatorie che particellari.
- L'esperimento di Hangelmann ha identificato il PAR, il range di lunghezze d'onda attive nella fotosintesi, utilizzando alghe e batteri sensibili all'ossigeno.
La fotosintesi è un processo endoergonico che utilizza la luce come fonte primaria di energia per sintetizzare sostanze organiche (fotosintesi ossigenica):
CO2+2H2O→(CH2O)n + O2 + H2O
Indice
Dettagli del processo fotosintetico
ATP e potere riducente sono utilizzati per catturare CO2 atmosferica e trasformarli in carbonio.
Non utilizza H2O come donatore di elettroni e non rilascia O2.
Per produrre glucosio, i solfobatteri non usano acqua come fonte di H ma donatori come H2S (acido solfidrico) e ione tiosolfato (S2O3).
Struttura del cloroplasto
La fotosintesi si localizza nel cloroplasto a livello delle membrane tilacoidali abbiamo le reazioni e i prodotti della fase luminosa generata nello stroma del cloroplasto entrano nel ciclo di calvin, che consente di fissare la CO2 e zuccheri carboidrati.
Avvolto da doppia membrana, esterna e interna. Immersi nello stroma ci sono i tilacoidi che formano i grana (formato da più tilacoidi impilati l’uno sull’altro).
Caratteristiche della luce
È un’onda trasversale elettromagnetica e consiste di campi elettrici e magnetici oscillanti perpendicolarmente gli uni rispetto agli altri.
Energia radiante: rappresentata come una corrente di particelle, i quanti. Un quanto di luce è un fotone. L’energia di un fotone dipende dalla sua lunghezza d’onda.
L’energia di un fotone dipende dalla sua lunghezza d’onda secondo l’equazione:
Particelle che viaggiano trasportando energia di intensità diversa. Un determinato fotone avrà un’energia direttamente proporzionale alla sua frequenza. La frequenza è inversamente proporzionale alla sua lunghezza.
La luce possiede allo stesso tempo le caratteristiche di un’onda e di una particella.
Un’onda è caratterizzata da una lunghezza d’onda.
Proprietà delle onde elettromagnetiche
Lo spettro elettromagnetico: copre una serie di regioni che possono essere rappresentate da uno schema classico. La lunghezza d’onda aumenta progressivamente (da sx verso dx). Un’onda elettromagnetica è descritta dalle seguenti proprietà fisiche: frequenza (F), lunghezza d’onda (λ), energia del fotone (E)
-La lunghezza d’onda è inversamente proporzionale alla frequenza.
-L’energia E di un fotone è direttamente proporzionale alla frequenza
-I fotoni associati alla radiazione gamma possiedono energia elevata, mentre i fotoni associati alle microonde e alle onde radio possiedono energia estremamente bassa.
Esperimento sulla fotosintesi
Prima determinazione sperimentale delle lambda attive nella fotosintesi.
Ha consentito di dimostrare qual era quel range di lunghezze d’onda che sono attive per quanto riguarda la fotosintesi. Questo range è stato chiamato PAR (photosynthetic active radiation).
Hanno preso un vetrino su cui hanno espositivo un campione di cellule di un’alga verde Spyrogira, questa ha un cloroplasto che ha una forma a spirale. Nel vetrino hanno anche messo un aliquota di batteri aerotattici, che rispondono in presenza di O e migrano verso la fonte di O. Se le cellule fanno fotosintesi emettono ossigeno molecolare, i batteri aerotattici si concentreranno laddove avviene emissione di O e quindi fotosintesi. Se si riesce a scomporre un fascio di luce nel visibile, riusciamo a vedere quali lunghezze d’onda sono fotosinteticamente attive.
Domande da interrogazione
- Che cos'è la fotosintesi e come funziona?
- Qual è la differenza tra fotosintesi ossigenica e anossigenica?
- Qual è il ruolo del cloroplasto nella fotosintesi?
- Cosa ha dimostrato l'esperimento di Hangelmann?
La fotosintesi è un processo endoergonico che utilizza la luce come fonte primaria di energia per sintetizzare sostanze organiche, trasformando CO2 e H2O in carboidrati e ossigeno.
La fotosintesi ossigenica utilizza H2O come donatore di elettroni e rilascia O2, mentre la fotosintesi anossigenica non utilizza H2O e non rilascia O2, impiegando invece donatori come H2S.
Il cloroplasto, avvolto da una doppia membrana, ospita i tilacoidi dove avvengono le reazioni luminose della fotosintesi, e lo stroma dove si svolge il ciclo di Calvin per fissare la CO2 in zuccheri.
L'esperimento di Hangelmann ha determinato le lunghezze d'onda attive nella fotosintesi, identificando il range di radiazione attiva fotosintetica (PAR) attraverso l'osservazione della concentrazione di batteri aerotattici in presenza di ossigeno emesso dalle alghe.
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