Biologia e concetti base

Ricavano le molecole dagli organismi di cui si nutrono

Divisione organismi:

Ricavano le molecole organiche da molecole inorganiche

Autotrofi:

Fotoautotrofi

Luce solare come fonte di energia esterna

Forma di radiazione elettromagnetica organizzata in unità distinte: fotoni

Processo metabolico che consente di catturare l'energia luminosa e utilizzarla per convertire l'acqua e il diossido di carbonio in carboidrati e ossigeno

Inverso della respirazione cellulare

I livelli di energia che possono assumere i fotoni rientrano nello spettro elettromagnetico

La fotosintesi:

Il CO2 entra nelle foglie e l'O2 e l'acqua escono dalle foglie attraverso pori sulla superficie fogliare chiamati stomi

Grafico delle lunghezze d'onda della luce assorbite

Spettro di assorbimento

Trasformano energia della luce in energia chimica da un pigmento

isolato in forma pura
Luce utilizzata per convertire ADP in ATP
Attività biologica di un organismo fotosintetico in
Reazioni luminose
Spettro d'azione funzione delle lunghezze d'onda alla quale è esposto
Luce utilizzata per produrre NADPH + H+ (statoridotto)
Membrana dei tilacoidi
Molecole che assorbono le lunghezze d'onda dello spettro visibile
Due fasi principali
Si svolgono nel cloroplasto
Chiamate anche "fase oscura"
Clorofilla a
Conformazione ad anello, con al centro atomo Mg e in pos periferica catena lunga idrocarb che serve per
Pigmenti
No utilizzo della luce
Clorofille agganciare molecole di clorofilla alle proteine della
Clorofilla b
membrana tilacoidale
Usano ATP e NADPH + H+ per riddure CO2 e Reazioni indipendenti dalla luce
sintetizzare zuccheri beta-carotene
Si dividono
Assorbono luce e la utilizzano per la fotosintesi
Carotenoidi
Ciclo di Calvin
Lunghezze d'onda dal blu al blu-verde (-> colore giallo)
Pigmenti accessori
Nello

stroma Lunghezze d'onda attorno al verde limone, giallo eFicobiline arancione

Assorbe energia luminosa per trasformarla in energia chimica che eccita e-Clorofilla Due funzioni

Prodotto finale della catena di trasporto Cede e- ad altre molecoleNADPH + H+

Molecola ad alto contenuto energetico Emissione di energia luminosa quando un pigmentoUtilizzata per fabbricare zuccheri nel ciclo di Calvin passa torna allo stato fondamentale dopo essereooostato eccitato

Fluorescenza Energia minore rispetto a luce assorbita

Base della fotofosforilazione (sintesi di ATP daADP + Pi) No lavoro chimico

Fase luminosa dellaSpostamento da stroma a lume (diventa più acido) Energia liberata durante catena di trasporto di e-, Chemiosmosiattiva trasferimento di H+ attraverso la membrana fotosintesitilacoidale

Utilizzo di ATP sintetasi Pigmenti organizzati in strutture complesse

H+ trasportati nel lume dalle proteine della catena di Si trovano sulla membrana tilacoidaletrasporto di e- usando energia degli e-

provenienti dal fotosistema II sono formate da pigmenti di clorofilla e accessori. Questi pigmenti sono disposti uno vicino all'altro sulla membrana tilacoidale. Il fotosistema II è composto da una serie di trasportatori di e-. Funziona come un sistema antenna, catturando l'energia luminosa e trasferendola lungo una serie di reazioni redox energeticamente in discesa. L'energia si sposta dai pigmenti con assorbimento di lunghezze d'onda minori verso quelli con assorbimento di lunghezze d'onda maggiori. La catena di trasporto degli e- si conclude con il NADP+ (nicotinammide adenin dinucleotide fosfato), che si riduce a NADPH + H+. Il fotosistema II è il centro di reazione che assorbe energia e perde e- eccitato. Questa energia viene poi utilizzata per la sintesi di ATP mediante chemiosmosi. Il fotosistema I assorbe luce a 700nm ed è composto da clorofilla a P700. Il fotosistema II assorbe luce a 680nm ed è composto da clorofilla a P680. La fotosintesi e la respirazione sono strettamente collegate: il G3P è un intermedio sia nel ciclo di Calvin che nella glicolisi. Le piante

possono compiere contemporaneamente fotosintesi (cloroplasti), glicolisi (citosol) e respirazione (mitocondri)

G3P trasformato in piruvato Si svolge nello stroma

5/6 di G3P vengono riciclati in RuBP, gli G3P convertito in amido, immagazzinato nel cloroplasto altri invece G3P in saccarosio che poi viene scisso in glucosio e

Utilizza CO2, energia dell'ATP e e- del fruttosio NAPDH per costruire zuccheri a 3 atomi di C —> G3P (gliceraldeide 3-fosfato)

Fase oscura/luce indipendente (Ciclo di Calvin) CO2 si lega con ribulosio 1,5-difosfato (RuBP) —> composto 6 atomi di C

Fissazione del carbonio

Ogni giro del ciclo fissa una molecola di Quest'ultimo composto si scinde in due molecole di Reazione catalizzata da ribulosio difosfato CO2 e rigenera una molecola accettore di acido 3-fosfoglicerico (3PG) carbossilasi/ossigenasi o rubisco carbonio Fosforilazione con uso di ATP

Tre fasi Riduzione di 3PG a

gliceraldeide 3-fosfato (GP3) Riduzione con uso di NADPH

Conversione di parte del G3P in RuBP (con consumo di ATP)

Rigenerazione del RuBP, accettore di CO2 (con consumo di ATP)