Fotosintesis

La fotosintesi clorofilliana (dal greco φώτο- [foto-], "luce", e σύνθεσις [synthesis], "costruzione, assemblaggio") è un processo chimico grazie al quale le piante verdi e altri organismi producono sostanze organiche – principalmente carboidrati – a partire dall'anidride carbonica atmosferica e dall’acqua metabolica, in presenza di luce solare[1]. La serie di reazioni chimiche che costituiscono la fotosintesi rientra tra i processi anabolici (di sintesi) dei carboidrati ed è del tutto opposta ai processi inversi di catabolismo (ossidazione).

Durante la fotosintesi, con la mediazione della clorofilla, la luce solare permette di convertire sei molecole di CO2 e sei molecole d'H2O in una molecola di glucosio (C6H12O6), zucchero fondamentale per la vita della pianta. Come sottoprodotto della reazione si producono sei molecole diossigeno, che la pianta libera nell'atmosfera attraverso gli stomi che si trovano nella foglia (piccoli buchi).

La fotosintesi clorofilliana è il processo di produzione primaria di composti organici da sostanze inorganiche nettamente dominante sulla Terra e, probabilmente, rappresenta la prima forma di processo anabolico sviluppato dagli organismi viventi[senza fonte]. Inoltre la fotosintesi è l'unico processo biologicamente importante in grado di raccogliere l'energia solare, da cui, fondamentalmente, dipende la vita sulla Terra[2].

La quantità di energia solare catturata dalla fotosintesi è immensa, dell'ordine dei 100 terawatt[3], che è circa sei volte quanto consuma attualmente la civiltà umana[4]. Oltre che dell'energia, la fotosintesi è anche la fonte di carbonio dei composti organici degli organismi viventi. La fotosintesi trasforma circa 115 × 109 chilogrammi di carbonio atmosferico in biomassa ogni anno[5][6].

Indice

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• 1 Fasi della fotosintesi

• 2 Formula generale

• 3 Tipi

• 4 Altre forme di fotosintesi

• 5 Note

• 6 Voci correlate

• 7 Altri progetti

Fasi della fotosintesi[modifica | modifica sorgente]

Per approfondire, vedi Fase luce dipendente.

La fotosintesi clorofilliana avviene per tappe riunibili in due fasi:

1. La fase luminosa (o fase luce-dipendente), dipendente dalla luce;

2. La fase di fissazione del carbonio (o fase oscura, indipendente dalla luce) di cui fa parte il ciclo di Calvin.

La seconda fase viene anche definita fase al buio; il termine, tuttavia, potrebbe essere fuorviante, in quanto non si riferisce all'assenza della luce dato che alcuni enzimi coinvolti in questa fase sono direttamente attivati proprio dalla luce, tanto che avviene contemporaneamente alla fase luminosa e non di notte. Infatti in assenza di luce si ha scarsità di ATP e NADPH, che si formano durante la fase luminosa e gli stomi si chiudono, dunque non vi è accesso di CO2; inoltre si verifica anche l'inattività di alcuni enzimi che sono luce-dipendenti (RuBisCO, 3-PGA deidrogenasi, fosfatasi e ribulosio 1,5 bis-fosfato chinasi).

Le reazioni della fase luce dipendente della fotosintesi clorofilliana.

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 intergraniche). All'interno di queste membrane troviamo delle molecole di clorofilla, aggregate a formare i cosiddetti fotosistemi. Si possono distinguere il fotosistema Ie il fotosistema II. I fotosistemi sono un insieme di molecole di pigmenti disposti in modo da circondare una molecola di clorofilla speciale detta "a trappola". L'energia del fotone viene quindi passata di molecola in molecola fino al raggiungimento della clorofilla speciale. Nel fotosistema I la molecola trappola viene eccitata da una lunghezza d’onda di 700 nm, nel fotosistema II da 680 nm.

Il fotosistema I è formato da un LHC (complesso che cattura la luce – in inglese Light Harvesting Complex) costituito da circa 70 molecole di clorofilla a e b e da 13 diversi tipi di catene polipeptidiche, e da un centro di reazione che comprende circa 130 molecole di clorofilla a detta P700, un particolare tipo di clorofilla che ha il massimo assorbimento della luce a 700 nm.

Il fotosistema II è anch'esso composto da un LHC, formato da circa 200 molecole di clorofilla a e b, nonché da diverse catene polipeptidiche, e da un centro di reazione formato da circa 50 molecole di clorofilla a detta P680, che ha il massimo assorbimento della luce solare a 680 nm.

Tutte queste molecole 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 centri di reazione. La "fase luminosa" è dominata dalla clorofilla a, le cui molecole assorbono

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