Power Point - Fotosintesi Clorofilliana

FOTOSINTESI

CLOROFILLIANA

Fotosintesi, questa sconosciuta…

E’ il processo biochimico grazie al quale

gli organismi autotrofi, come le piante,

sono in grado di convertire parte

dell’energia luminosa/solare in energia

chimica. Nella presentazione ci

concentreremo in

«Fotosintesi» deriva etimologicamente particolare sulle piante, ma

da «foto», luce e «synthesis», è utile ricordare come

«costruzione, assemblaggio» esistano diversi altri

«Clorofilla», invece, dal greco «chloros», organismi unicellulari

verde e «phyllon», foglia autotrofi fotosintetici,

soprattutto tra i batteri.

La reazione…

hv

6 CO + 6 H O C H O + 6 O

→

2 2 6 12 6 2

hv» rappresenta la luce poiché, secondo la teoria quantistica, essa

«

può essere descritta come un flusso di «pacchetti energetici» detti

quanti o fotoni.

L’energia corrispondente ad ogni quanto è data

dalla reazione: E = hv

dove «h» è la «costante di Planck» (6,6*10 J),

-34

«v» è la «frequenza di radiazione» ed «E» è

l’»energia del quanto di luce»

Il principale protagonista: il cloroplasto

Il cloroplasto è la sede, all’interno delle cellule vegetali, della

fotosintesi clorofilliana.

Il cloroplasto: le membrane e lo stroma

Organulo presente esclusivamente nelle cellule vegetali, il cloroplasto si

presenta come un «disco piatto» delimitato da due membrane lipoproteiche

(una interna ed una esterna). Nello stroma è anche presente del

DNA circolare: secondo la teoria di

Il fluido che scorre tra i corpi presenti Margulis, i cloroplasti si sarebbero

all’interno del cloroplasto è chiamato infatti evoluti a partire da

«stroma». cianobatteri ancestrali

fotosintetici (procarioti dal DNA

circolare) entrati in simbiosi con

organismi eterotrofi.

In esso sono presenti un gran numero di

enzimi idrosolubili e, in particolare il

«ribulosio bisfosfato

carbossilasi/ossigenasi», proteina più

abbondante tra gli organismi terrestri

meglio conosciuta come RuBiSco.

Il cloroplasto: i tilacoidi

All’interno del cloroplasto, le unità fondamentali sono le strutture

formate dalle cosiddette membrane tilacoidali (o «tilacoidi»).

Oppure sotto forma di lamelle

Esse si possono presentare sotto forma di collegamento tra i «grana»:

di «sacche membranose compresse» esse sono chiamate «lamelle

(treccani.it), che si dispongono in intergraniche» o «lamelle

forma di dischi impilati, formando la stromatiche» .

struttura del «granum».

La componente liquida presente all’interno delle membrane

tilacoidali è chiamata «lume tilacoidale» e, a differenza

del basico stroma, è acida per la presenza di ioni H .

+

Le strutture presenti all’interno delle

membrane tilacoidali hanno il compito di

raccogliere luce e immagazzinarla durante la

prima parte della fotosintesi.

Entrambe le strutture («grana» e

«lamelle stromatiche»), con la propria

pronunciata estensione, concorrono

all’aumento della superficie attiva nel

processo fotosintetico.

La fotosintesi: struttura del processo

La fotosintesi è divisibile in due macro-fasi biochimiche

FASE OSCURA

FASE LUMINOSA («fase di fissazione del

(o «fase luce dipendente») carbonio»)

Caratterizzata invece dalle

Caratterizzata dalle cosiddette «reazioni al buio»

«reazioni alla luce» Esse non avvengono di notte o

in assenza di luce (come

Anzi, alcuni enzimi che farebbe pensare il nome):

operano in questa fase, semplicemente non richiedono

possono essere attivati solo la presenza di energia

grazie alla luce. luminosa.

Fase luminosa (o luce dipendente)

Il primo passo della fotosintesi consiste nel rendere possibile la ricezione dell’energia

solare all’interno delle cellule delle foglie.

Il compito è reso possibile dall’esistenza di diversi pigmenti in grado di

assorbire la luce, organizzati all’interno di un complesso molecolare che

prende il nome di fotosistema presente nella membrana tilocoidale

cloroplastica. Tutti i pigmenti del fotosistema

riescono ad assorbire l’energia

luminosa. Coloro che hanno il solo compito di

Tuttavia, solo alcuni sono in grado intercettare la luce e veicolarlo al centro

di trasformarla in energia fotochimico più vicino prendono il nome di

chimica: essi vengono definiti «molecole antenna» o «pigmenti accessori»:

«centri di reazione fotochimici» o questi sono soprattutto carotenoidi,

«molecole trappola»: esse sono ficobilline e xantofille (ma anche la

soprattutto le molecole di clorofilla).

clorofilla P680 e clorofilla P700.

Fase luminosa: i pigmenti

I «pigmenti biologici» sono sostanze che

appaiono colorate per effetto di un

«assorbimento selettivo» della radiazione

elettromagnetica visibile.

Due dei pigmenti maggiormente presenti

nella foglia sono la «clorofilla a» e

«clorofilla b»: la differenza è praticamente

riscontrabile nell’estremità di uno dei 4

gruppi pirrolici, che presenta nella «clorofilla

a» un radicale metile mentre nella b nello

stesso punto ha un gruppo aldeidico.

Ogni particolare pigmento reagisce (più o

meno efficacemente) ad un determinato

intervallo cromatico della luce.

Generalmente, i due tipi di clorofilla non

reagiscono a lunghezze d’onda comprese

tra i 450 e i 550 nanometri: la foglia si

presenta di colore verde ai nostri occhi

poiché i pigmenti della foglia non riescono

ad assorbire la sezione di spettro luminoso

corrispondente al verde.

Fase luminosa: il fotosistema II

All’interno delle cellule vegetali di organismi più evoluti esistono due fotosistemi:

FOTOSISTEMA I (così chiamato perchè scoperto prima) e FOTOSISTEMA II (scoperto

successivamente, ma che nell’ordine logico della spiegazione verrà prima)

Il «fotosistema II» pre