Fotosintesi

1. Emissioni CO2 Sensori Stomi & Cloroplasti Clorofilla Fotosintesi

2. La fotosintesi clorofilliana è l’insieme delle reazioni durante le quali le piante verdi producono sostanze organiche a partire da CO2 e dall’acqua, in presenza di luce. Mediante la clorofilla, l'energia solare (luce) permette di trasformare CO2 e acqua in uno zucchero, il glucosio, fondamentale per la vita della pianta la cui formula chimica è: C6H12O6. Come sottoprodotto della reazione rimangono 6 molecole di ossigeno che la pianta libera in atmosfera grazie agli stomi delle sue foglie. Oggi questo processo è quello nettamente dominante sulla Terra, per la produzione di composti organici da sostanze inorganiche e, probabilmente, rappresenta la prima forma di processo anabolico sviluppato dagli organismi viventi. Inoltre, la fotosintesi è l'unico processo biologicamente importante in grado di raccogliere l'energia solare, da cui, fondamentalmente, dipende la vita sulla Terra.

3. Primo incontro Il primo obiettivo che ci siamo posti è stato quello di separare i pigmenti presenti nei cloroplasti. Poiché ognuno svolge una diversa funzione nel processo di fotosintesi che rappresenta il filo conduttore del nostro progetto. Incominciamo l’esperimento con il tagliuzzare le foglie di spinaci e, in seguito, le mettiamo nel mortaio. Aggiungiamo alcool etilico e usiamo il pestello per far uscire i pigmenti. Dopo filtriamo il composto in maniera tale da avere solo i pigmenti e l’alcool etilico.

4. Con un capillare depositiamo il preparato su una lastrina di vetro con sopra del gel di silice che rappresenta la fase stazionaria. Nella “cromatografia su strato sottile” infatti sono presenti una fase stazionaria e una mobile, nel nostro caso rappresentata da un eluente formato dall’85% di etere di petrolio e 15% di acetone. La lastrina è immersa in questo composto (eluente) che sale per capillarità trascinando con se i maniera differente i componenti della miscela separandoli.

5. La clorofillaè un pigmento di colore verde, è presente nei grani dei cloroplasti delle cellule vegetali, o negli organismi procarioti che realizzano la fotosintesi clorofilliana. Negli eucarioti sono presenti due diverse tipologie di clorofilla: - la clorofilla a, che assorbe soprattutto la luce blu - violetta e rossa - la clorofilla b, che assorbe soprattutto la luce blu ed arancione. Altri pigmenti minoritari sono i carotenoidi, che riflettono la luce arancio. Le piante appaiono verdi, poiché le lunghezze d'onda del verde sono le meno assorbite dalle piante.

6. Secondo incontro Gli stomi sono formati da due cellule reniformi poste l’una di fronte all’altra (cellule di guardia) che delimitano un’apertura : la rima stomatica. Essi non restano sempre aperti, infatti quando non sono necessari gli scambi gassosi gli stomi sono chiusi per evitare la dispersione dell’acqua. L’apertura e la chiusura è causata dall’osmosi che rigonfia le cellule di guardia che, avendo la parete interna ed esterna di spessore diverso, cambiano forma e causano l’allargamento o il restringimento della rima stomatica. Cellula di guardia Stoma Cellula dell’epidermide Cloroplasti

7. Per iniziare l’esperimento abbiamo messo un pezzettino di foglia di lattuga in un piattino contenente acqua piegandola in modo da riuscire a prelevare con una pinzetta la pellicola trasparente che la riveste. Successivamente la pellicola è stata poggiata su un vetrino con una goccia d’acqua. Osservandola al microscopio a diversi ingrandimenti abbiamo riconosciuto gli stomi aperti. Il vetrino è stato poi preparato nuovamente con l’aggiunta di acqua e sale per provocare la chiusura degli stomi.

8. Terzo Incontro L'Elodea è una pianta acquatica appartenente alla famiglia delle idrocaritacee. E’ solitamente conservata in acquari innestata sul fondo, essa utilizza come sorgente di carbonio per la fotosintesi l’anidride carbonica che è disciolta in acqua sotto forma di acido carbonico (H2CO3) e per sopravvivere necessita di essere collocata in un luogo piuttosto luminoso, infatti non ama le grandi profondità. Nell’esperimento abbiamo osservato la fotosintesi dell’Elodea. Cambiando le condizioni dell’ambiente, è possibile osservare il suo comportamento. Abbiamo immerso la piantina nel becher con dell’acqua, coperta con un imbuto di vetro trasparente e infine abbiamo riempito una provetta con dell’acqua fino all’orlo. Abbiamo capovolto la provetta sopra la parte terminale dell’imbuto. Abbiamo poi fatto lo stesso con un’altra pianta e ne abbiamo esposto una alla luce, mentre l’altra l’abbiamo messa all’ombra. Lentamente delle bollicine di gas si sono originate dalle foglie e risalendo le pareti dell’imbuto hanno riempito la provetta abbassando il livello dell’acqua.

9. Un’altra esperienza interessante compiuta in questo incontro è stata usare un indicatore di ph per misurare l’acidità dell’acqua contenuta in due provette, in una delle quali era stata aggiunta una base mentre nell’altra era inserita una cannuccia per potervi soffiare dentro immettendo anidride carbonica. L’indicatore usato, il Blu di Bromotimolo è una sostanza assume diverse colorazioni a seconda del ph di quella con cui e mescolata: giallo per un ph inferiore a 7, verde uguale, blu superiore. Mentre risultava intuitivo il colore che avrebbe assunto l’acqua con l’aggiunta della base abbiamo osservato con maggiore curiosità il colore giallo della seconda provetta in cui l’anidride carbonica aveva reagito con l’acqua formando acido carbonico.

10. Quarto incontro Nel quarto esperimento abbiamo imparato ad utilizzare l'interfaccia. Quest'ultimo è un apparecchio che ci consente di interagire con il computer. Per cominciare abbiamo collegato la nostra interfaccia al computer attraverso un cavetto USB, e poi abbiamo collegato ad essa un sensore, un dispositivo che trasforma una grandezza fisica che si vuole misurare in un segnale di natura diversa (tipicamente elettrico) più facilmente misurabile o memorizzabile, di temperatura. Abbiamo poi posto il sensore tra le mani sfregandolo per produrre una variazione di temperatura visibile, grazie all’interfaccia, attraverso un grafico sul computer. In un secondo momento abbiamo collegato più di un sensore di temperatura, così da poter visualizzare in contemporanea variazioni di temperatura di diverse entità e fonti. In seguito abbiamo collegato un nuovo sensore alla nostra interfaccia, questa volta non riguardante la temperatura, bensì la luminosità. Infatti abbiamo esposto il sensore prima ad una luminosità moderata, ovvero quella della stanza nella quale ci trovavamo, e successivamente ad una luminosità più elevata utilizzando fonti di luce più intensa, come ad esempio il flash di un telefono. Anche in questo caso abbiamo potuto osservare attraverso il grafico che si creava pian piano sul computer una variazione dell’intensità luminosa.

11. Quinto incontro Nel quinto esperimento abbiamo utilizzato nuovamente l'interfaccia, questa volta però collegata ad un nuovo sensore che misura la concentrazione dell'anidride carbonica. Espirando all'interno di un barattolino collegato al sensore è stato possibile osservare le variazioni del grafico riportante la concentrazione, espressa in parti per milione (ppm), in funzione del tempo. In seguito per aumentare il livello di anidride carbonica all'interno del barattolino, siamo stati costretti ad aumentarne anche la nostra produzione, e per farlo non c'è stato niente di meglio di una bella corsa per tutta la scuola, ed un paio di flessioni da parte dei volontari più coraggiosi! L’espediente ha funzionato e il grafico ha registrato un significativo incremento di CO2. Inserendo una piccola pianta all’interno del barattolo abbiamo osservato ancora un aumento dell’anidride carbonica indice del fatto che la luce diffusa del laboratorio non era sufficiente affinché essa svolgesse la fotosintesi. Portando tuttavia una lampadina accesa al di sopra di essa il grafico ha immediatamente registrato una diminuzione di CO2.

12. Classe IV G- A.S. 2009/10 • Borrometi Enrico • De Gaudio Maria Teresa • Di Carluccio Anna Chiara • Esposito Gianluca • Longo Mario • Vaglio Massimo • Winnie Hu