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FOTOSINTESI

FOTOSINTESI. La fotosintesi, è un processo nel corso del quale l’energia elettromagnetica viene trasformata in energia chimica, e l'anidride carbonica in un composto organico, il glucosio .

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FOTOSINTESI

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Presentation Transcript

  1. FOTOSINTESI

  2. La fotosintesi, è un processo nel corso del quale l’energia elettromagnetica viene trasformata in energia chimica, e l'anidride carbonica in un composto organico, il glucosio. Nello schema generale della fotosintesi si possono distinguere due fasi collegate tra loro: una FASE LUMINOSA, fotochimica, e una FASE OSCURA, chimica. La fase luminosa consiste nella trasformazione dell'energia elettromagnetica in legami ad alta energia (adenosintrifosfato ATP) e nella RIDUZIONE DEL NADP+ IN NADPH. Questa fase comporta la liberazione secondaria di vari prodotti tra cui ossigeno gassoso O2. Il processo fotosintetico è altamente endoergonico

  3. Formula chimica della fotosintesi clorofilliana La formula chimica della fotosintesi clorofilliana è la seguente: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 Nella formula abbiamo due sostanze reagenti: 6 molecole di diossido di carbonio (CO2) 6 molecole d'acqua (H2O) Nella freccia la fotosintesi è indicata dalla freccia orientata verso destra. L'azione della luce solare catturata tramite la clorofilla permette di ottenere due prodotti: 1 molecola di glucosio (C6H12O6) 6 molecole di ossigeno (O2)

  4. Glucosio dalla fotosintesi Il prodotto finale della fotosintesi è il glucosio (energia chimica) a sua volta utilizzato per la sintesi delle molecole ad alto contenuto energetico (ATP), indispensabili per il corretto funzionamento del sistema metabolico. A differenza delle piante, gli organismi privi del processo fotosintetico (es. gli animali) devono assorbire il glucosio in via alimentare, cibandosi degli organismi fotosintetici (vegetali). Questo può avvenire in modo diretto o indiretto all'interno della catena alimentare. Alla base di tutto troviamo la fotosintesi e, quindi, l'energia solare.

  5. Il processo di fotosintesi è importante anche per la produzione di ossigeno che, una volta liberato in atmosfera, è utilizzato nei processi respiratori dagli esseri viventi. La fotosintesi utilizza come sostanze reagenti l'acqua (H2O) e l'anidride carbonica (CO2) per produrre glucosio (C6H12O6). Al termine del processo chimico di fotosintesi alla pianta (detta autotrofa) rimangono 6 atomi di ossigeno atmosferico di cui si libera grazie agli stomi delle sue foglie.

  6. Il processo fotosintetico si svolge all'interno dei cloroplasti. All'interno di questi si trova un sistema di membrane che formano pile di sacchetti appiattiti (tilacoidi), dette grani, e delle lamelle di collegamento dei grani (lamelle intergrana). All'interno di queste membrane troviamo delle molecole di clorofilla, aggregate a formare i cosiddetti FOTOSISTEMI. Si possono distinguere il fotosistema I e il fotosistema II. I fotosistemi sono un insieme di molecole di pigmenti disposti in modo da circondare una molecola di clorofilla speciale detta “centro di reazione”. L'energia del fotone viene quindi passata di molecola in molecola fino al raggiungimento della clorofilla speciale. Nel fotosistema I il centro di reazione viene eccitata da una lunghezza d’onda di 700 nm, il fotosistema II da 680 nm

  7. Tutte le molecole di pigmento che costituiscono il fotosistema sono in grado di catturare l'energia luminosa, ma solo quelle di CLOROFILLA A sono in grado di passare ad uno stato eccitato che attiva la reazione fotosintetica. Le molecole che hanno solo funzione di captazione sono dette molecole antenna; quelle che attivano il processo fotosintetico sono definite centro di reazione. La “fase luminosa" è dominata dalla clorofilla a,

  8. FASE LUMINOSA

  9. L'energia catturata dalle molecole di clorofilla consente la promozione di elettroni da orbitali atomici a energia minore ad orbitali ad energia maggiore. Questi vengono subito sostituiti mediante scissione di molecole d‘acqua (che, da H2O, si scinde in due protoni, due elettroni ed un ossigeno grazie alla fotolisi). Gli elettroni liberati dalla clorofilla del fotosistema II vengono immessi in una catena di trasporto, durante la quale perdono energia, passando ad un livello energetico inferiore. L'energia persa viene utilizzata per pompare protoni dallo stroma all'interno dello spazio del tilacoide, creando un gadiente protonico.

  10. Infine gli elettroni giungono al fotosistema I, che a sua volta, per effetto della luce, ha perso altri elettroni. Gli elettroni persi dal fotosistema I vengono trasferiti ad un enzima che riduce NADP+ in NADPH. Tramite la proteina di membrana ATP-sintetasi situata sulla membrana del tilacoide gli ioni H+ liberatisi dall'idrolisi dell'acqua passano dallo spazio del tilacoide allo stroma, cioè verso gradiente, sintetizzando ATP a partire da gruppi liberi di fosfato e ADP. Si può formare una molecola di ATP ogni due elettroni persi dai fotosistemi.

  11. FASE OSCURA La FASE DI FISSAZIONE DEL CARBONIO o CICLO DI CALVIN-BENSON (chiamata anche fase al buio o fase luce indipendente) comporta l'organicazione della CO2, ossia la sua incorporazione in composti organici. In questo ciclo è presente un composto organico fisso, il RIBULOSIO-DIFOSFATO, o RuBP, che viene trasformato durante la reazione fino a tornare al suo stato iniziale. Le 12 molecole di ribulosio bifosfato presenti nel ciclo di Calvin reagiscono con l'acqua e l'anidride carbonica subendo una serie di trasformazioni ad opera dell'enzima RUBISCO. Alla fine del processo, oltre alle 12 RuBP nuovamente sintetizzate, si originano 2 molecole di FOSFOGLICERALDEIDE, che vengono espulse dal ciclo come prodotto netto della fissazione.

  12. Per essere attivato, il ciclo di Calvin necessita di energia chimica e supporto mediante di 18 ATP e dell'ossidazione di 12 NADPH in NADP+ e ioni liberi di idrogeno H+ (che sono protoni). L'ATP e la NADPH consumate durante il ciclo di Calvin vengono prelevate da quelle prodotte durante la fase luminosa, e, una volta ossidate, tornano ad essere riutilizzate. Complessivamente, nel ciclo di Calvin vengono consumate 6 molecole di CO2, 6 di acqua, 18 di ATP e 12 di NADPH per formare 2 FOSFOGLICERALDEIDE (abbreviato in G3P), 18 gruppi liberi di fosfato, 18 ADP, 12 protoni, 12 NADP+.

  13. Le due molecole di FOSFOGLICERALDEIDE formatesi durante il ciclo di Calvin vengono utilizzate per sintetizzare glucosio.

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