Fotosintesi clorofilliana

Fotosintesi clorofilliana

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FOTOSINTESI CLOROFILLIANA
La Fotosintesi Clorofilliana è il processo chimico attraverso il quale le piante si nutrono:

1. l’acqua e i sali minerali assorbiti dalle radici formano insieme la linfa grezza che, scorrendo dentro appositi tubicini, sale lungo il fusto e arriva alle foglie;
2. nelle foglie attraverso gli stomi, entra l’anidride carbonica dell’aria;
3. la clorofilla contenuta nelle foglie assorbe la luce del sole e si “carica” di energia. Grazie a questa energia, essa combina l’acqua con l’anidride carbonica, producendo zuccheri ed ossigeno;
4. l’ossigeno esce dagli stomi e si disperde nell’aria;
5. la linfa grezza, arricchita dagli zuccheri prodotti nelle foglie, prende il nome di linfa elaborata.

Attraverso una fitta rete di tubicini, la linfa elaborata si diffonde nella pianta, che la usa per mantenersi in vita. Per aiutare la linfa grezza a salire, le piante traspirano, cioè lasciano evaporare dagli stomi delle foglie una parte dell’acqua assorbita dal terreno. Questo provoca una specie di risucchio che richiama altra acqua dalle radici. La fotosintesi clorofilliana avviene soltanto di giorno, quando c’è luce.

Schema di fotosintesi clorofilliana

breve citazione da fonte: http://www.confat.net/autohtml/pegaso/Pianta.DOC

Autore: non indicato nel documento

Fotosintesi clorofilliana

FOTOSINTESI CLOROFILLIANA

Qualsiasi sostanza che assorba la luce si definisce pigmento. La clorofilla è un pigmento verde, che assorbe la luce nelle lunghezze d’onda dal violetto al blu, ma anche nel rosso. Nelle piante spesso sono presenti più tipi diversi di clorofilla ed altri pigmenti di coloro rosso, arancione o giallo, detti carotenoidi, che assorbono lunghezze d’onda diverse da quelle assorbite dalla clorofilla, a cui però passano la loro energia, amplificando così lo spettro di radiazioni disponibili per la fotosintesi. La clorofilla converte l’energia luminosa in energia chimica solo quando è associata con certe proteine in una membrana specializzata.
I cloroplasti sono organelli specializzati per la fotosintesi; essi sono dotati di un doppi sistema di membrane, con all’interno un insieme di sacchettini appiattiti detti tilacoidi, che formano un terzo sistema di membrane. Intorno ai tilacoidi, dentro la membrana più interna, è presente una soluzione chiamata stroma. All’interno della membrana dei tilacoidi troviamo la clorofilla, che insieme ad altre molecole, forma delle strutture, dette fotosistemi, che servono per la cattura dell’energia luminosa. I fotosistemi sono costituiti da clorofilla, che assorbe la luce, e da un sistema di trasporto degli elettroni, essi sono organizzati in coppie (fotosistema I e fotosistema II), ognuno dei quali assorbe la luce a livelli di energia leggermente diversi; la membrana dei tilacoidi ospita un gran numero di coppie di fotosistemi.
1° fase della fotosintesi (detta anche fase luminoso)
All’inizio del processo fotosintetico la luce colpisce la clorofilla del fotosistema II, eccitandone un elettrone, che sale ad un livello più elevato di energia, dal quale scende verso il fotosistema I, attraverso una catena di trasporto di elettroni; durante la discesa della catena di trasporto l’elettrone perde parte della sua energia, che viene utilizzata per sintetizzare ATP. La clorofilla del fotosistema II, rimasta priva di un elettrone, lo riprende a spese di una molecola di acqua, che viene scissa in ossigeno gassoso e ioni H+: Allo stesso tempo la clorofilla del fotosistema I cattura altra energia luminosa, che ne eccita un elettrone spingendolo ad un livello di energia superiore; l’elettrone poi ridiscende, cedendo la sua energia per formare NADPH, a partire da NADP+ e da uno ione H+, derivante dalla scissione della molecola di acqua. Questo elettrone, nella clorofilla del fotosistema I, viene alla fine rimpiazzato da quello del fotosistema II.
Riassunto della 1° fase:

• avviene nella membrana dei tilacoidi;
• l’energia luminosa è convertita in energia elettrica e questa in ATP ed NADPH;
• si produce ossigeno gassoso.

2° fase della fotosintesi (detta anche fase oscura)
L’energia contenuta nell’ATP e nell’NADPH vengono utilizzati per costruire molecole di glucosio, utilizzando il carbonio e l’ossigeno derivante dalla CO2 e l’idrogeno proveniente dallo stesso NAPDH. La costruzione della molecola di glucosio avviene nello stroma, attraverso una serie di reazioni cicliche denominate ciclo di Calvin. Il ciclo inizia con un composto denominato ribulosio di fosfato (RuDP). Ad ogni giro entra in circolo un atomo di carbonio, mentre alla fine del ciclo stesso si riforma il RuDP, come avviene nel ciclo di Krebs per l’acetilCoA: sono quindi necessari sei cicli per ogni molecola di glucosio. Il primo prodotto del ciclo di Calvin è la fosfogliceraldeide, un composto a tre atomi di carbonio che si incontra anche nella tappa 4 della glicolisi. Da esso si arriva al glucosio attraverso una serie di reazioni che assomigliano alle prime quattro della glicolisi, ma che avvengono in senso inverso.
Riassunto della 2° fase:

• avviene nello stroma;
• l’energia contenuta nell’ATP e nell’NADPH vengono utilizzati per produrre glucosio, a partire dalla CO2 e dall’idrogeno derivante dall’acqua.

FOTOSINTESI CLOROFILLIANA

Come sappiamo, la struttura di tutti gli esseri viventi è formata da composti organici, ossia del carbonio, e tutte le attività cellulari sono rese possibili dall’energia immagazzinata in queste sostanze. Ma come si formano questi composti che sono utilizzati dagli organismi viventi sia a scopo strutturale che energetico? Per rispondere a questa domanda è necessario dividere gli esseri viventi in due grandi gruppi: gli organismi autotrofi e gli organismi eterotrofi. Gli autotrofi (letteralmente “che si nutrono da se”) sono quegli esseri viventi che, partendo da sostanze del mondo non vivente (anidride carbonica, di formula CO2 ed acqua, di formula H2O), riescono a costruire da soli i composti organici. Gli eterotrofi (letteralmente “che si  nutrono di altri”) sono invece gli organismi che, non riuscendo a produrre da soli le sostanze organiche, debbono prenderle già fatte, nutrendosi di altri esseri viventi. Sono autotrofi le piante, le alghe e certi tipi di batteri, viceversa sono eterotrofi gli animali, i funghi, molti protisti e la maggior parte dei batteri.
Gli autotrofi svolgono il loro ruolo di costruttori della materia vivente sintetizzando il glucosio. Questo infatti, oltre ad essere il principale combustibile usato dagli esseri viventi, è anche la materia prima a partire dalla quale i viventi costruiscono tutti gli altri composti che gli sono necessari (amminoacidi per le proteine, nucleotidi per gli acidi nucleici, glicerolo ed acidi grassi per i trigliceridi). La sintesi del glucosio avviene a partire dall’anidride carbonica e dall’acqua e può essere riassunta dalla seguente reazione: 

6CO2 + 6H2O ⇆ C6H12O6 + 6O2

CO2  anidride carbonica;         H2O  acqua;
C6H12O6  glucosio;                  O2  ossigeno

Questa reazione chimica non è spontanea, in quanto i reagenti sono più stabili (perché hanno legami più forti) dei prodotti; essa pertanto è endoergonica e richiede l’impiego di energia. La CO2 e l’acqua sono sostanze molto diffuse in natura e dunque facilmente reperibili; più complesso è invece ottenere l’energia necessaria a far avvenire la reazione. I vari autotrofi ottengono questa energia in modi diversi, ma quello di gran lunga più diffuso è di ricavarla dalla luce del Sole, come fanno le piante, le alghe e certi batteri; tale processo prende il nome di fotosintesi (fotos in greco vuol dire infatti luce). Nelle piante la fotosintesi avviene nei cloroplasti, che si trovano nelle cellule delle foglie e, sia pure in minor misura, in quelle di tutte le altre parti verdi. I cloroplasti ( vedi figure a pagg. 116 e 117 del libro di testo) sono organelli dotati di una doppia membrana, con all’interno un insieme di sacchettini appiattiti detti tilacoidi, che formano un terzo sistema di membrane. Intorno ai tilacoidi, dentro la membrana più interna, è presente una soluzione chiamata stroma, mentre all’interno della membrana dei tilacoidi stessi troviamo la clorofilla , un pigmento verde (cloros in greco vuol dire appunto verde) che cattura l’energia solare.
Tutta la fotosintesi si svolge all’interno dei cloroplasti e si compone di due fasi: la fase luminosa e la fase oscura.

Fase luminosa

In questa fase, che si svolge all’interno della membrana dei tilacoidi, l’energia solare, catturata dalla clorofilla, viene trasformata in una minuscola corrente elettrica. Tale corrente viene quindi utilizzata sia per produrre alcune molecole di ATP, che per spezzare le molecole di acqua che arrivano alle foglie dal terreno, attraverso le radici. Quest’ultima reazione produce dell’ossigeno e dell’idrogeno: il primo viene liberato ed esce dalle foglie attraverso aperture specializzate, mentre  il secondo è temporaneamente ceduto  a delle molecole, denominate NADPH, che lo tratterranno in attesa che si leghi al carbonio ed all’ossigeno della CO2 all’interno della molecola di glucosio.
Nella fase luminosa i cloroplasti si comportano quindi come delle antenne che catturano l’energia solare. A tale scopo essi si muovono all’interno del citoplasma, in modo da disporsi nella posizione migliore per catturare più luce possibile. Riassumendo, gli elementi essenziali della fase luminosa sono i seguenti:

• avviene all’interno della membrana dei tilacoidi;
• la clorofilla cattura l’energia solare necessaria a rompere le molecole di acqua ed a sintetizzare ATP;
• l’ossigeno è liberato, mentre l’idrogeno e temporaneamente donato agli NADPH.

La fase oscura

La seconda fase della fotosintesi è detta oscura perché il suo svolgimento non necessita della luce. Essa si sviluppa all’esterno dei tilacoidi, cioè nello spazio tra questi e la membrana interna dei cloroplasti, spazio occupato da quella densa soluzione chiamata stroma.
Durante la fase oscura si realizza la costruzione vera e propria delle molecole di glucosio a partire da sei molecole di CO2, che dall’atmosfera entrano nelle foglie attraverso aperture specializzate dette stomi. I dodici atomi di idrogeno necessari alla sintesi di ogni molecola di glucosio provengono invece da altrettanti NADPH, mentre l’energia per la costruzione è fornita dall’ATP prodotto durante la fase luminosa. Riassumendo quindi, gli elementi essenziali della fase oscura sono i seguenti:

• avviene entro lo stroma, cioè tra i tilacoidi e la membrana interna del cloroplasto;
• si costruisce la molecola di glucosio, partendo da 6 molecole di CO2 e da 12 atomi di idrogeno;
• l’energia per la costruzione è fornita dagli ATP prodotti durante la fase luminosa.

fonte: http://www.liceodavincifi.it/_Rainbow/Documents/FOTOSINTESI%20CLOROFILLIANA.doc

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