Fotosintesi e pigmenti

La clorofilla B presenta un gruppo metile sostituito, per il resto è uguale

alle a. Non è presente in tutti gli organismi come la a, ma sicuramente è

nelle alghe e nelle piante superiori come la clorofilla c. Assorbe a 480 nm.

La feofitina è una clorofilla che non presenta lo ione Mg; la clorofillide

invece non ha la coda di fitolo.

Lo spettro di assorbimento delle clorofille La clorofilla assorbe con

due massimi nel blu e nel rosso, non assorbe nel verde ( e per questo è verde,

perchè la riflette).

4.1 Carotenoidi

I carotenodi sono lipidi con 40 C sono dividi in due classi a seconda che presen-

tino o meno ossigeno nelle strutture: rispettivamente Xantofille e Caroteni.

Sono pigmenti accessori.

Hanno due picchi e una spalla di assorbimento, e compensano ad alti

livelli di energia la capacità di captazione delle clorofille.

Caroteni Derivano dalla via dei tetraterpeni. Una volta che lo scheletro a

40 C è stato prodotto, la va biosintetica prende origine a partire dal Licopene,

e da qui si originano Caroteni e xantofille.

Utilizzati per la percezione della radiazione solare perchè fnano parte del

sistema antenna.

Xantofille Forti antiossidanti, utilizzate per proteggere il fotosistema dalla

fotossidazione. Sono ossigenate (vedi luteina, la principale xantofilla). anche

Zeaxantina, Violaxantina per l’apertura stomatica.

Funzioni dei carotenoidi: espandere lo spettro di assorbimento per la fo-

tosintesi; proteggere il sistema dalla fotossidazione. La luce eccita i pigmenti,

gli elettroni si muovono fino a che il ciclo di Calvin rallenta: abbiamo ora un

accumulo di NADPH e composti ridotti, e non c’è più accettore di elettroni,

quindi spesso si usa l’ossigeno. Le xantofille impediscono ciò.

In vivo le interazioni dei pigmenti con l’ambiente fa si che i livelli di ener-

gia necessari per l’eccitazione dei pigmenti cambino. Lo spettro funzionale

alla fotosintesi viene definito spettro d’azione: mette in relazione la capacità

di assorbimento a diverse lunghezze d’onda con la capacità fotosintetica (mi-

surata tramite la quantità di ossigeno prodotto). Lo spettro di assorbimento

e di azione coincidono quasi perfettamente.

Quando un pigmento assorbe luce, l’energia ricavata dal decadimento di

un elettrone viene convogliata al centro di reazione, mentre parte viene persa.

Le radiazioni comprese nel visibile sono in grado di dare eccitazione dei

pigmenti: questo perchè sono presenti doppi legami coniugati −→più ce ne

sono, meno energia serve per eccitare un elettrone ad un livello superiore.

Sono necessari almeno 7 legami coniugati per i pigmenti per essere tali.

I livelli energetici assorbiti dai pigmenti sono 300 Kj/mole per i fotoni blu

e 160 Kj/mole per un fotone nel rosso.

La luce blu contiene energia che non permette di produrre una reazione fo-

tosintetica più energizzata rispetto alla luce rossa. Quindi è prevalentemente

quella rossa impiegata nella fotosintesi.

L’energia assorbita può essere rilasciata come calore o come luce (fluo-

resenza o fosforescenza - quando lo stato di triplette eccitato torna a livello

basale).

Un’altra modalità conivolge le molecole del complesso antenna e si ha per

trasferimento dell’energia ad alte molecole: un pigmento del sistema antenna

torna allo stato basale. Si riesce così a catturare livelli energetici via via

decrescenti perchè man a mano che il trasferimento avviene, si ha comunque

una perdita in calore.

L’ultimo modo è attraverso la fotochimica: mentre tutti i pigmenti non

perdono elettroni, nel centro di reazione, molecola dimerica, si ha perdita di

elettroni.

Anche il decadimento è un evento rapido.

4.2 De-eccitazione dei pigmenti

Decadimento non radiante La molecola torna allo stato fondamentale o

ad uno stato eccitato inferiore tramite il rilascio dell’energia come calore. Il

tempo necessario per decadere allo stato fondamentale o ad uno stato eccitato

inferiore è circa 10−12 s.

Quando la clorofilla A eccitata da un fotone del blu fa tornare il singoletto

eccitato allo stato precedente.

Decadimento radiante può avvenire per fluorescenza o per fosforescenza.