Schema su Fotosintesi pdf

Membrana esterna

Racchiude lo stroma: della membrana plasmatica:

matrice piena di enzimi Fototrofi: trasformano

Membrana interna membrane fotosintetiche energia solare in ATP

La fotosintesi negli eucarioti

Contiene pigmenti, enzimi, Chemiotrofi: ricavano

avviene nei cloroplasti

Membrana tilacoide Energia

Cloroplasto

trasportatori di elettroni ATP da composti chimici

(sistemi a 3 membrane) Bisogni della cellula:

Pile di tilacoidi formano grana Autotrofi: materiale

I tilacoidi sono strutture sacciformi Energia e Carbonio

Cloroplasti e fotosintesi

(singolare granum) interconnessi inorganico (CO2 e H2O)

appiattite sospese nello stroma da tilacoidi dello stroma Carbonio

Fotosintesi Eterotrofi: fonti

Teppe fondamentali organiche di C ridotto

Reazione generale

Avvengono nello stroma

Avvengono nei tilacoidi Fototrofi anossigenici

2. Reazioni luce indipendenti: gli elettroni

1. Reazioni luce dipendenti: trasformazione Fototrofi ossigenici

permettono la riduzione della CO2

dell'energia solare in energia chimica Luce + CO2 + 2(H2A) -> CH2O + 2A + H2O

Luce + 3(CO2) + 3(H2O) -> C3H6O3 (triosio) + 3(O2)

Traslocazione di protoni. Ciclo di Kalvin, sintesi

Sistema di trasporto di elettroni.

Fotoriduzione: produzione di composti a 3C, sintesi di

Fotofosforilazione: sintesi ATP Dove H2A è un donatore di elettroni (solfuro,

NADPH dipendente dalla luce saccarosio e amido

guidata da energia solare Acqua donatore tiosolfato, succinato) e A è la sua forma ossidata

di elettroni

Trasformazione fotosintetica dell'energia

L'elettrone fotoeccitato è instabile e 1. La raccolta della luce

Ogni pigmento presenta uno spettro di

torna al suo stato basale rilasciando assorbimento che descrive la lunghezza

calore ed emettendo luce (fluorescenza) La luce si comporta come un

d'onda che è in grado di assorbire Fotoeccitazione fascio di fotoni ciascuno dei quali

trasporta un quanto di energia

Riduzione fotochimica Trasferimento di energia Il fotone viene assorbito da un pigmento

per risonanza (clorofilla) e la sua energia viene

trasferita a un elettrone che viene portato Clorofilla Principale pigmento

dal suo stato basale a uno stato eccitato

Trasferimento dell'elettrone ad alta L'energia può essere trasferita

energia ad un accettore di elettroni ad un elettrone di un altro 2 tipi clorofilla: a , b

pigmento adiacente, eccitandolo Pigmenti accessori Fotosistemi Il sistema di doppi legami del loro anello

Assorbono fotoni che la

2 tipi: carotenoidi (piante); ficobiline porfirinico e il legame col Mg(2+) sono

La clorofilla, i pigmenti accessori e proteine

clorofilla non assorbe (ampliano

(alghe rosse e cianobatteri) responsabili dell'assorbimento: assicurano la

associate sono associati in fotosistemi,

frazione di luce utilizzabile) disponibilità di molti orbitali ad alta energia,

inglobati nella membrana tilacoidale potendo assorbire diverse lunghezze d'onda

Complessi antenna I fotosistemi sono costituiti da

(clorofilla e carotenoidi) Lo spettro di azione fotosintetico Lo spettro di assorbimento

illustra la relazione tra lunghezza d'onda dipende dalla struttura del

Centro di reazione della luce ed efficienza fotosintetica pigmento e dall'ambiente chimico

Effetto Emerson (misurabile con quantità di O2 prodotto)

I pigmenti antenna raccolgono luce a diversa In piante e alghe verdi: clorofilla a, b. I Nei batteri fototrofi anossigenici:

energia e la convogliano mediante risonanza Combinando luce con due diverse lunghezze d'onda (corta e loro spettri di assorbimento combinati batterioclorofilla (impossibilitata a

verso il centro di reazione del fotosistema lunga) l'efficienza aumenta più della semplice somma. Ciò permettono di raccogliere più fotoni utilizzare H2O come riducente)

formato da due clorofille a che cedono elettroni avviene poiché ci sono due fotosistemi che lavorano in sequenza

al primo elemento di trasporto elettronico. In alghe brune e diatomee: clorofilla a, c

Fotosistema II (PSII): contiene In alghe rosse: clorofilla a, d

Fotosistema I (PSI): contiene clorofilla P680 (assorbimento

clorofilla P700 (assorbimento massimo di 680 nm)

massimo di 700 nm)

Es. Se viene fornita luce con lunghezza d'onda maggiore di

690nm, lavora solo PSI. Minor efficienza fotosintetica

Trasformazione fotosintetica dell'energia

2. Sintesi del NADPH

4 fotoni + 2(H2O) -> O2 + 4H(+) + 4e(-) Reazione completa Gli elettroni fluiscono dal PSII al PSI. Durante il flusso

parte dell'energia è conservata come gradiente

4 protoni rilasciati da fotolisi e altri elettrochimico di protoni attraverso la membrana dei

4 trasferiti nel lume tilacoidale a tilacoidi. Dal PSI gli elettroni riducono NADP a NADPH.

livello dei QH2 1. L'energia incanalata sulla molecola P680 dal complesso

di captazione della luce II (LHCII) e dal PSII porta

l'elettrone eccitato a passare su molecola di feofitina (Ph)

Per sostituire l'elettrone ceduto dal P680, esso

viene ridotto da un elettrone proveniente dalla

fotolisi dell'H2O catalizzata dall'OEC 2. L'elettrone è poi trasferito a

(complesso di sviluppo dell'ossigeno), un plastochinoni (pool mobile QH2) (Qa->Qb)

insieme di ioni manganese che porta alla

scissione dell'acqua in O2, elettroni e protoni. 3. L'elettrone è trasferito al

complesso dei citocromi b6/f

Il centro di reazione PSI contiene in più

L'energia solare è stata immagazzinata rispetto al PSII una terza molecola di clorofilla 4. L'elettrone passa alla plastocianina (PC)

sotto forma di: riducente NADPH e (A0). In aggiunta c'è un fillochinone (A1) e

gradiente elettrochimico di protoni centri Ferro-Zolfo collegati alla ferrodoxina 5. Dalla PC passa alla P700, dove viene

incanalata energia da LHCI e PSI

7. La Fd passa l'elettrone al NADP+ che insieme a 6. Elettrone passato attraverso

due protoni sottratti dallo stroma porta alla A0, e centri ferro-zolfo alla

formazione di NADPH (aumento gradiente) ferrodoxina (Fd)