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Copyright © 2009 Zanichelli editore LA FOTOSINTESI Organismi autotrofi ed eterotrofi Confronto tra fotosintesi e respirazione Reazioni endoergoniche ed.

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1 Copyright © 2009 Zanichelli editore LA FOTOSINTESI Organismi autotrofi ed eterotrofi Confronto tra fotosintesi e respirazione Reazioni endoergoniche ed esoergoniche Reazioni accoppiate Fase luce-dipendente Fase luce-indipendente Link a: cloroplasto, fotopigmenti, clorofilla, ATP, enzimi, coenzimi, reazioni redoxcloroplastofotopigmenticlorofillaATPenzimicoenzimi reazioni redox INDICE

2 Copyright © 2009 Zanichelli editore Organismi autotrofi Tutti gli organismi ricavano dallambiente lenergia necessaria per poter svolgere il proprio «lavoro». Gli organismi autotrofi, come le piante, sono in grado di costruire da sé le molecole di glucosio e altre biomolecole a partire da acqua e anidride carbonica utilizzando come fonte di energia la luce del Sole

3 Copyright © 2009 Zanichelli editore Organismi eterotrofi Gli organismi eterotrofi, come gli animali, prelevano dallambiente molecole organiche complesse già sintetizzate. Sia gli autotrofi sia gli eterotrofi utilizzano poi tali molecole (per esempio il glucosio) come combustibile per ricavare energia

4 Copyright © 2009 Zanichelli editore Fotosintesi e respirazione a confronto

5 Copyright © 2009 Zanichelli editore La sintesi di molecole organiche (come la fotosintesi) è un processo endoergonico: le reazioni avvengono grazie a un apporto di energia dallambiente e i prodotti finali sono più energetici dei composti iniziali La demolizione di molecole organiche (come la respirazione) è un processo esoergonico: le reazioni avvengono liberando energia nellambiente e i prodotti finali sono meno energetici dei composti iniziali Nelle cellule le reazioni esoergoniche sono legate a quelle endoergoniche dallATPATP Reazioni endoergoniche ed esoergoniche

6 Copyright © 2009 Zanichelli editore Lenergia che si libera da una reazione esoergonica viene utilizzata per legare un gruppo fosfato libero a una molecola di adenosin difosfato (ADP), formando una molecola di ATP Quando la cellula ha bisogno di fornire energia per poter svolgere una reazione endoergonica, vengono rotti i legami tra il secondo e il terzo gruppo fosfato delle molecole di ATP, liberando lenergia precedentemente immagazzinata in essi Reazioni accoppiate

7 Copyright © 2009 Zanichelli editore La fotosintesi clorofilliana si svolge nei cloroplasti attraverso un gran numero di reazioni chimiche, ognuna delle quali è controllata da un enzima specificocloroplastienzima È suddivisa in due fasi: la fase luce-dipendente e la fase luce- indipendente (ciclo di Calvin) Fotosintesi clorofilliana

8 Copyright © 2009 Zanichelli editore La fase luce-dipendente (luminosa) avviene nei tilacoidi e si svolge soltanto in presenza della luce del Sole attraverso i fotopigmenti fotopigmenti Durante questa fase si generano le molecole energetiche NADPH e ATP, grazie alle quali potranno avvenire le successive reazioni chimiche del ciclo di Calvin La fase luce-dipendente

9 Copyright © 2009 Zanichelli editore Le molecole di clorofilla contenute nei fotosistemi catturano la luce solareclorofilla Lenergia solare viene utilizzata per costruire molecole di ATP e per scindere molecole di H 2 O nei loro componenti: idrogeno e ossigeno Lossigeno si libera nellambiente, mentre lidrogeno viene catturato da una speciale molecola, il NADP +, che si trasforma in NADPH dopo una serie di reazioni di ossido riduzioneNADP +ossido riduzione Fase luce-dipendente

10 Copyright © 2009 Zanichelli editore I fotopigmenti I fotopigmenti sono molecole in grado di assorbire la luce a una determinata lunghezza donda; viene invece riflessa la radiazione luminosa che il nostro occhio percepisce come colori La clorofilla a e la clorofilla b riflettono la radiazione corrispondente al verde, i carotenoidi quella corrispondente al rosso-arancio

11 Copyright © 2009 Zanichelli editore La clorofilla Struttura chimica della clorofilla

12 Copyright © 2009 Zanichelli editore LATP LATP (adenosin trifosfato) è una speciale molecola capace di immagazzinare energia ed è formato da un nucleotide con 3 gruppi fosfato Lenergia è contenuta proprio nei legami chimici tra i gruppi fosfato

13 Copyright © 2009 Zanichelli editore Coenzimi Il NAD (nicotinamide adenindinucleotide) e il FAD (flavinadenin dinucleotide) sono coenzimi: trasportano gli elettroni durante le reazioni redox Analogamente, acquistando due protoni e due elettroni, il FAD si riduce a FADH 2. Le molecole di NADH e di FADH 2 sono ricche di energia Il NAD esiste in due forme chimicamente distinte: la forma ossidata (NAD + ) e quella ridotta (NADH + H + )

14 Copyright © 2009 Zanichelli editore NADP + Il NADP + è un trasportatore di atomi di idrogeno molto simile al NAD +, rispetto al quale ha solo un gruppo fosforico in piùNAD +

15 Copyright © 2009 Zanichelli editore Ossido riduzioni Una reazione di ossidoriduzione (o reazione redox) è una reazione in cui una sostanza cede uno o più elettroni a unaltra sostanza: la riduzione è lacquisto di uno o più elettroni da parte di un atomo, uno ione o una molecola lossidazione è la perdita di uno o più elettroni

16 Copyright © 2009 Zanichelli editore Ossido riduzioni Nelle reazioni biochimiche spesso sono acquistati o ceduti atomi di idrogeno: lo spostamento di un atomo di idrogeno comporta sempre un trasferimento di elettroni: H = H + + e - Una molecola che perde atomi di idrogeno si ossida, mentre una molecola che li acquista si riduce Ogni reazione redox comporta un trasferimento di energia

17 Copyright © 2009 Zanichelli editore Cloroplasto

18 Copyright © 2009 Zanichelli editore I fotosistemi

19 Copyright © 2009 Zanichelli editore Il ciclo di Calvin avviene nello stroma È detto anche fase luce-indipendente perché la sintesi del glucosio non utilizza direttamente la luce solare, ma le molecole altamente energetiche prodotte grazie a essa La sintesi del glucosio avviene a partire dallanidride carbonica (presente nellaria) e dallidrogeno trasportato dal NADPH, con consumo di ATP secondo lequazione complessiva: Fase luce-indipendente

20 Copyright © 2009 Zanichelli editore Nel ciclo di Calvin viene sintetizzato uno zucchero a tre atomi di carbonio, la gliceraldeide 3-fosfato Due molecole di gliceraldeide reagiscono per formare glucosio Dalla gliceraldeide si possono ottenere altre molecole organiche (amminoacidi, acidi grassi) Ciclo di Calvin

21 Copyright © 2009 Zanichelli editore Ciclo di Calvin


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