La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Prof. Gianni Caniato1 FOTOSINTESI CLOROFILLIANA La fotosintesi consiste nella trasformazione dell'energia radiante in energia chimica.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Prof. Gianni Caniato1 FOTOSINTESI CLOROFILLIANA La fotosintesi consiste nella trasformazione dell'energia radiante in energia chimica."— Transcript della presentazione:

1 prof. Gianni Caniato1 FOTOSINTESI CLOROFILLIANA La fotosintesi consiste nella trasformazione dell'energia radiante in energia chimica

2 prof. Gianni Caniato2 Energia radiante L'energia radiante è costituita da radiazioni elettromagnetiche che compongono la luce visibile, cioè da radiazioni di lunghezza d'onda compresa tra i 300 ed i 700 nm T E = lunghezza d'onda, cioè distanza tra due creste successive = frequenza d'onda, cioè numero di onde al secondo 1 = 4/s

3 prof. Gianni Caniato3 Energia chimica A ciascuna radiazione sono associati “pacchetti” di energia detti fotoni con valori proporzionali alla frequenza dell'onda: E= h * Una radiazione elettromagnetica può essere assorbita dagli elettroni degli atomi o delle molecole, in tal modo l'energia radiante viene convertita in energia chimica.

4 prof. Gianni Caniato4 Assorbimento delle radiazioni Un elettrone può assorbire solo alcune radiazioni aventi un'energia corrispondente alla differenza di energia tra i vari livelli quantici compatibili con quel determinato elettrone. L'insieme delle radiazioni assorbite da una molecola viene detto spettro di assorbimento

5 prof. Gianni Caniato5 Spettro della clorofilla Nel processo fotosintetico i fotoni sono assorbiti dagli elettroni della clorofilla Gli elettroni della clorofilla assorbono solo certe radiazioni, in particolare quelle aventi lunghezze d'onda di 450 e 700 nm Assorbanza%Assorbanza% Lunghezza d'onda

6 prof. Gianni Caniato6 Struttura della clorofilla Mg NN NN CH 2 =CH X -CH 2 CH 3 -CH 3 CO 2 CH 3 R CH 3 - La molecola di clorofilla è formata da 4 anelli pentagonali azotati legati tra loro I 4 anelli legano al centro un atomo di magnesio Il gruppo R è costituito da una molecola di fitolo, un alcol che ha la funzione di ancorare la clorofilla Il gruppo X è variabile e differisce nei vari tipi di clorofilla A, C ecc..

7 prof. Gianni Caniato7 Gli elettroni della clorofilla La molecola della clorofilla presenta numerosi doppi legami alternati in una struttura aromatica Gli elettroni dei doppi legami sono delocalizzati e vanno a formare due “anelli” sopra e sotto il piano della molecola Tali elettroni sono debolmente legati alla clorofilla e possono facilmente essere trasferiti ad altre molecole

8 prof. Gianni Caniato8 Eccitazione Quando un fotone con lunghezza d'onda di 450 o 700 nm. Colpisce la clorofilla questo passa ad un livello energetico superiore in uno stato detto eccitato

9 prof. Gianni Caniato9 Fluorescenza L'elettrone eccitato può:  Tornare sulla clorofilla cedendo l'energia assorbita sotto forma di calore e di un fotone di lunghezza d'onda superiore a quello assorbito

10 prof. Gianni Caniato10 Risonanza Oppure:  Trasferire la propria eccitazione ad una clorofilla vicina per risonanza

11 prof. Gianni Caniato11 Riduzione Oppure:  Ridurre una molecola che funge da accettore lasciando nella clorofilla una carica positiva sull'atomo di Mg.

12 prof. Gianni Caniato12 Reazioni della fotosintesi Nei vegetali l’energia catturata dalla clorofilla viene utilizzata per ridurre la CO 2 6 CO H 2 O + E => C 6 H 12 O O 2 Il prodotto principale della reazione è il glucosio che viene utilizzato dai vegetali L’ossigeno rappresenta un sottoprodotto della reazione che la pianta libera in atmosfera

13 prof. Gianni Caniato13 Fasi della fotosintesi L’intero processo avviene in due fasi Nella fase luminosa la clorofilla trasforma l’energia luminosa in ATP e NADPH Nella fase oscura l’energia di ATP e NADPH è usata per ridurre la CO 2 FOTOSINTESI CLOROFILLIANA FASE LUMINOSA FASE OSCURA Cattura energia luminosa Riduzione della CO 2 ATP & NADPH Produce ATP e NADPH e O 2 Produce glucosio O2O2

14 prof. Gianni Caniato14 Fase luminosa Consiste nella trasformazione dell'energia radiante in energia utile alla cellula; avviene mediante due fotosistemi collocati sulle membrane dei tilacoidi all'interno dei cloroplasti. Cloroplasto

15 prof. Gianni Caniato15 Fotosistema II Presente sulle membrane dei tilacoidi Costituito da; Complesso antenna P680 Plastochinone Citocromo b 6 f Plastocianina

16 prof. Gianni Caniato16 Funzione del Fotositema II Il fotosistema trasferisce elettroni delle clorofille del P680 alla plastocianina grazie all’energia dei fotoni Durante il trasferimento di elettroni si crea un gradiente protonico che viene utilizzato per creare ATP Il P680 recupera gli elettroni persi grazie all’ossidazione dell’H 2 O

17 prof. Gianni Caniato17 Complesso Antenna Fotosistema II Formato da circa 200 clorofille ancorate a proteine di membrana dei tilacoidi Quando un fotone colpisce una clorofilla l’elettrone eccitato trasmette la sua energia ad un elettrone di una clorofilla vicina (risonanza) In tal modo l’eccitazione viene trasferita alle clorofille del P680

18 prof. Gianni Caniato18 P680 Fotosistema II Complesso enzimatico cui sono associate 2 molecole di clorofilla ( centri reattivi) Gli elettroni delle clorofille dei centri reattivi quando eccitati si staccano e vengono trasferiti al plastochinone I centri reattivi recuperano gli elettroni persi grazie ad un enzima che ossida una molecola di H 2 O secondo la reazione: H 2 O =>2 H+ + 1/2 O e- P680 e e

19 prof. Gianni Caniato19 Plastochinone Fotosistema II È una molecola liposolubile in grado di accettare gli elettroni eccitati delle clorofille del P680 La sua solubilità nei fosfolipidi della membrana gli permette di muoversi e spostarsi verso il citocromo b 6 f Una volta a contatto col citocromo b 6 f cede gli elettroni ed è pronto per ricominciare + 2 e- Forma ossidata Forma ridotta -2 e-

20 prof. Gianni Caniato20 Citocromo b 6 f Fotosistema II Complesso proteico intrinseco Trasferisce elettroni alla plastocianina Il trasferimento di elettroni è accoppiato al traslocamento di protoni (H+) verso l’interno del tilacoide Crea un gradiente protonico grazie al passaggio degli elettroni come nella catena respiratoria Q H+

21 prof. Gianni Caniato21 Fotosistema I Presente sulle membrane dei tilacoidi Costituito da: Complesso antenna P700 Ferrodoxina NADP+ reduttasi Complesso antenna P700 Fx N. redutt.

22 prof. Gianni Caniato22 Funzionamento del fotosistema I Il fotosistema trasferisce 2 elettroni dal P 700 al NADP+ che si riduce a NADPH e H+ Il P700 recupera gli elettroni persi grazie alla plastocianina del fotosistema II

23 prof. Gianni Caniato23 Complesso Antenna Fotosistema I Formato da circa 200 clorofille ancorate a proteine di membrana dei tilacoidi Quando un fotone colpisce una clorofilla l’elettrone eccitato trasmette la sua energia ad un elettrone di una clorofilla vicina (risonanza) In tal modo l’eccitazione viene trasferita alle clorofille del P700

24 prof. Gianni Caniato24 P700 Fotosistema I Complesso enzimatico cui sono associate 2 molecole di clorofilla ( centri reattivi) Gli elettroni delle clorofille dei centri reattivi quando eccitati si staccano e vengono trasferiti alla Feredoxina I centri reattivi recuperano gli elettroni persi dalla plastocianina del fotositema II P700 e e Ferodoxina

25 prof. Gianni Caniato25 NADP+ Reduttasi Riceve elettroni dalla ferodoxina Cede due elettroni ad un NADP+ riducendolo a NADPH e H+ e e NADP+ NADPH H+

26 prof. Gianni Caniato26 Fase Luminosa I fotoni che colpiscono i complessi antenna muovono elettroni dall’H 2 O al NADP+ creando un gradiente di concentrazione di ioni H+ all’interno del tilacoide H+ H2OH2O O

27 prof. Gianni Caniato27 Prodotti della fase luminosa Ci sono voluti 4 fotoni per spostare 2 elettroni dall’H 2 O al NADP+ creando:  ½ O 2  2 ATP  1 NADPH e 1 H+ L’ossigeno viene liberato in atmosfera L’ATP ed il NADPH vengono impiegati nella fase oscura per ridurre la CO 2

28 prof. Gianni Caniato28 Sintesi della fase luminosa Nella fase luminosa i due fotosistemi operano in combinazione per trasferire 2 elettroni da una molecola di H 2 O ad un NADP+. Tale processo richiede l’energia di 4 fotoni, in parte impiegata per produrre 2 ATP. I fotoni innalzano l’energia degli elettroni delle clorofille dei centri reattivi e li rende disponibili a trasferirsi, tramite una catena di citocromi al NADP+ che si riduce. Le clorofille del fotosistema II strappano 2 elettroni all’H 2 O secondo la reazione: H 2 O => 2H+ + ½ O e- Poiché l’energia richiesta è molto alta il processo avviene mediante due fotosistemi

29 prof. Gianni Caniato29Energia E Fotosistema II Fotosistema I H2OH2O 2H+ ½ O 2 2e- NADP+ NADPH H+ ATP

30 prof. Gianni Caniato30 Fase oscura della fotosintesi Avviene attraverso un ciclo di reazioni chimiche noto come ciclo di Calvin nello stroma dei cloroplasti Durante il ciclo i prodotti della fase luminosa, ATP e NAPH, vengono impiegati per ridurre la CO 2 È indipendente dalla luce Produce prevalentemente glucosio

31 prof. Gianni Caniato31 Schema Ciclo di Calvin C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C 6 CO glicerato fosfato ATP 12 glicerato difosfato + 12 NADPH + 12 H+ 12 glicerladeide difosfato 10 gliceraldeide difosfato Ribulosio 1-5 difosfato 6 ATP + 2 gliceraldeide difosfata P P P P P C C C P P P P P P P P

32 prof. Gianni Caniato32 Ciclo di Calvin Il ciclo inizia con 6 molecole di uno zucchero a 5 carboni, il ribulosio 1-5 difosfato che lega 6 molecole di CO 2 Il prodotto della reazione è instabile e si scinde in 12 molecole di glicerato fosfato 12 ATP trasferiscono un fosforo alle molecole di glicerato per ottenere il difosfato I 12 glicerato difosfato vengono ridotti a gliceraldeide difosfata da 12 NADPH e 12 H+ 2 molecole di glicerato difosfato vengono dirottate verso la produzione di glucosio o altri prodotti Le rimanenti 10 molecole con 6 ATP tornano a formare i 6 ribulosio 1-5 difosfato chiudendo il ciclo

33 prof. Gianni Caniato33 Bilancio della fase oscura Il prodotto della fase oscura è costituito dalla gliceraldeide difosfato, uno zucchero a 3 carboni che rappresenta il prodotto di partenza per la sintesi di numerose sostanze organiche dei vegetali, tra le quali il più importante è il glucosio Sono necessari 12 NADPH e 18 ATP per produrre 2 molecole di gliceraldeide attraverso il ciclo di Calvin


Scaricare ppt "Prof. Gianni Caniato1 FOTOSINTESI CLOROFILLIANA La fotosintesi consiste nella trasformazione dell'energia radiante in energia chimica."

Presentazioni simili


Annunci Google