Materiale di approfondimento sulle gibberelline

Comunque, l'energia della luce solare è assorbita principalmente dai pigmenti della pianta, che

si trovano nel

cloroplasto. Le clorofille e le batterioclorofille (pigmenti che si trovano in alcuni batteri) sono i

pigmenti

degli organismi fotosintetici, ma tutti gli organismi contengono una miscela costituita di più di un

tipo di

pigmento, ognuno con una funzione specifica. Le clorofille a e b sono abbondanti nelle piante

verdi, mentre

le clorofille c e d si trovano nei protisti e nei cianobatteri. Tutte le clorofille hanno una complessa

struttura

ad anello che è chimicamente imparentata con i gruppi simili alla porfirina che si trovano

nell'emoglobina e

nei citocromi. Inoltre, attaccata alla struttura ad anello vi è quasi sempre una lunga catena

idrocarburica;

questa catena àncora la clorofilla alla porzione idrofobica dell'ambiente in cui è presente. La

struttura ad

anello, invece, contiene alcuni elettroni legati debolmente ed è la parte della molecola che è

coinvolta nella

transizione elettronica e nelle reazioni di redox. Oltre alla clorofilla, esistono alcuni pigmenti

accessori, detti

carotenoidi. La luce assorbita dai carotenoidi, molecole lineari con doppi legami coniugati

multipli, è

trasferita alla clorofilla per la fotosintesi. I carotenoidi giocano anche un ruolo fondamentale nel

proteggere

l'organismo dai danni causati dalla luce. Le bande di assorbimento nella regione fra i 400 e i

500 nm

impartiscono ai carotenoidi il loro caratteristico colore arancio.

Esperimenti fondamentali per comprendere la fotosintesi

Per stabilire l'equazione chimica generale della fotosintesi furono necessarie diverse centinaia

di anni e il

contributo di numerosi scienziati. Solo alla fine del diciannovesimo secolo, le reazione generale

della

fotosintesi poteva essere scritta nel modo seguente:

6 CO2 + 6 H2O Luce,pianta C6H12O6 + 6 O2

Le reazioni chimiche della fotosintesi sono complesse; sono state identificati almeno 50

composti intermedi

e quasi sicuramente ne saranno ancora scoperti. Le prime dimostrazioni sulle reazioni chimiche

vennero nel

1920 da indagini su batteri fotosintetici che non sviluppavano ossigeno come prodotto finale. Da

questi studi

si concluse che la fotosintesi è un processo di ossidoriduzione. L'utilizzo degli spettri d'azione è

stato un

punto centrale per lo sviluppo delle attuali conoscenze sulla fotosintesi. Uno spettro d'azione è

la

rappresentazione grafica della grandezza dell'effetto biologico che si osserva in funzione della

lunghezza

d'onda. Per esempio, uno spettro d'azione per la fotosintesi può essere costruito da misure

dello sviluppo di

ossigeno a differenti lunghezze d'onda. Alcuni fra i primi spettri dazione furono misurati da T.W.

Englemann alla fine del 1800. Questo scienziato utilizzò un prisma per suddividere la luce in un

arcobaleno

di colori che era orientato su un filamento d'alga. Venne quindi introdotta nel sistema una

popolazione di

batteri che utilizzavano O2. I batteri si accumularono nelle regioni dei filamenti che sviluppavano

la

maggior parte dell'O2. Queste regioni erano quelle illuminate dalla luce blu e da quella rossa,

che sono

fortemente assorbite dalla clorofilla. Comunque, una parte dell'energia luminosa assorbita dalla

clorofilla e

dai carotenoidi è alla fine accumulata sotto forma di energia chimica, attraverso la formazione di

legami

chimici. Questa conversione di energia da una forma all'altra è un processo complesso che

dipende dalla

cooperazione fra un gran numero di molecole di pigmenti e un gruppo di proteine che

trasferiscono elettroni.

La maggior parte dei pigmenti funge da complesso antenna, captando la luce e trasferendo

l'energia al

complesso del centro di reazione, dove avvengono le reazioni chimiche che portano

all'accumulo a lungo

termine dell'energia. Nel 1932 Robert Emerson e William Arnold misero a punto un classico

esperimento

che fornì la prima prova della cooperazione di numerose molecole di clorofilla nella conversione

dell'energia durante la fotosintesi. Essi fornirono dei lampi di luce molto brevi a una

sospensione di alghe

verdi e misurarono la quantità di ossigeno prodotto. Variando poi l'energia dei lampi scoprirono

che ad alta

intensità, quando veniva fornito un lampo ancora più intenso, la produzione di ossigeno non

aumentava: il

sistema fotosintetico era cioè saturo di luce. Nei loro esperimenti sulla reazione fra la