26 maggio 2012

La fotosintesi clorofilliana: una panoramica

Chiedilo a Tania

Cesare mi ha scritto un altro messaggio sulla pagina di Facebook di Science for passion. Questa volta vorrebbe comprendere meglio la fotosintesi e le reazioni che la caratterizzano, in modo semplice e schematico.


Eccoti accontentato!

La fotosintesi è il processo mediante il quale, a partire da composti inorganici, come l'anidride carbonica (CO2) e l'acqua (H2O), vengono prodotti glucosio (C6H12O6) e ossigeno (O2). La luce solare è la fonte di energia del processo fotosintetico.

Questa equazione chimica riassume la fotosintesi:

6 CO2 + 12 H2O + luce C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O [1]

Gli organismi fotosintetici comprendono sia organismi procarioti (alcuni gruppi di batteri) sia organismi eucarioti (alghe unicellulari e pluricellulari, piante) e sono detti autotrofi. Il termine sottolinea la loro capacità di sintetizzare autonomamente le molecole chimiche dalle quali trarre energia.

La reazione fotosintetica è possibile grazie alla presenza del pigmento clorofilla, di colore verde, e da altri pigmenti accessori, come i carotenoidi.

La fotosintesi avviene a livello delle parti verdi della pianta, cioè nelle foglie e nei giovani fusti non legnosi.

La fotosintesi fornisce agli organismi vegetali gli zuccheri semplici (C6H12O6) che possono essere utilizzati come fonte di energia. La pianta può anche immagazzinare gli zuccheri, sotto forma di amido.

Infine, la fotosintesi fornisce l'ossigeno che viene utilizzato da tutti i viventi per i processi di respirazione cellulare.



Struttura di un cloroplasto. (Wikipedia)

La fotosintesi avviene nei cloroplasti: organuli a forma ovoidale. La membrana interna presenta dei ripiegamenti, chiamati tilacoidi, contenenti la clorofilla. Lo spazio intorno ai tilacoidi è lo stroma; lo spazio interno, invece, è il lume.
In alcune zone i tilacoidi si sovrappongono con un aspetto simile a una “pila di monete” detta grano.

Nello schema generale della fotosintesi si possono distinguere due fasi collegate tra loro: una fase luminosa ed una fase oscura.





La fase luminosa è localizzata nelle membrane dei tilacoidi e comprende reazioni che avvengono solo in presenza di luce.
La fase oscura, invece, avviene nello stroma; non richiede energia luminosa e completa il processo fotosintetico.
Per illustrare le fasi della fotosintesi, vi propongo 2 video in italiano assolutamente ben fatti ed estremamente chiari.


La fase lumionosa comporta la formazione di ossigeno e di molecole trasportatrici di energia: l'ATP e il NADPH.



La fase oscura (ciclo di Calvin), invece, è un insieme reazioni in cui ATP e NADPH vengono utilizzate per sintetizzare glucosio, ad elevato potere energetico.



I video proposti sono stati caricati da soldatodiventura nel 2008. Tra i video caricati nello stesso periodo, ne trovate molti altri, didatticamente validi, di vari argomenti di interesse biologico!

Per i ragazzi delle medie, consiglio, invece, una bella mappa sulla fotosintesi dal sito http://mapper-mapper.blogspot.it una risorsa di mappe davvero imperdibile per tutti gli studenti!
Cliccare sull'immagine per andare sul sito e vedere la mappa.




NOTA [1] 
Una precisazione sulla equazione chimica che riassume la fotosintesi:



Il processo fotosintetico viene normalmente riassunto nella reazione:
 6CO2  +  6 H2O    +   luce  →  C6H12O6     +    6O2

Ricerche più recenti, invece, hanno evidenziato un andamento più complesso che può essere così riassunto:
6CO2    +  12H2O  +   luce  →  C6H12O6    +  6  O2   +  6H2O

Sostanzialmente sono solo due modi di scrivere la stessa cosa: "togliendo" 6H2O sia dai reagenti sia dai prodotti, infatti, si ottiene la prima equazione.

Cerchiamo però di capire da dove esce la prima equazione che ho scritto:

Le reazioni della fase luminosa possono essere così riassunte:
12  H2O + 12 NADP+ → 12 NADPH + 12H+ + 6 O2  + 18 ATP

Le reazioni della fase oscura possono essere così riassunte:
CO2  + 12 NADPH + 12H+ + 18 ATP → 12 NADP+ +  C6H12O6  + 6 H2O

Semplificando si ottiene 6 CO2 + 12 H2O + luce → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O





Se anche voi avete delle domande o delle curiosità da soddisfare leggete qui e scrivetemi!

Buona visione,
Tania Tanfoglio

2 commenti:

  1. Ciao Tania, grazie per aver messo a disposizione di tutti questo bel riassunto. Molto belli i video, in particolare quello del Ciclo C3 :-)

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    1. Ho cercato un compromesso tra semplicità, chiarezza e completezza. I video sono davvero ben fatti, qualche volta ne segnalo altri. Magari sulla respirazione cellulare.

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