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La La fotosintesi è un insieme di reazioni (compiute da piante, alghe e alcuni tipi di batteri) durante le quali lenergia della luce solare solare viene.

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1 La La fotosintesi è un insieme di reazioni (compiute da piante, alghe e alcuni tipi di batteri) durante le quali lenergia della luce solare solare viene impiegata per sintetizzare glucosio utilizzando CO2 CO2 ed H2O. La fotosintesi clorofilliana

2 Il processo fotosintetico non produce solo glucosio ma anche ossigeno, ossigeno, che viene liberato nellatmosfera La sintesi di di glucosio glucosio provoca la la fissazione (organicazione) (organicazione) del carbonio, cioè il passaggio dalla forma inorganica inorganica (CO 2 ) (CO 2 ) ad una forma organica

3 Lequazione della reazione di fotosintesi è 6CO 2 6CO 2 +6H 2 O +6H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Questa equazione è lesatto contrario di quella della respirazione cellulare.

4 La fotosintesi avviene in tutte le parti verdi della pianta ma è particolarmente intensa nel tessuto a palizzata delle foglie, formato da cellule ricchissime di cloroplasti. Dove avviene la fotosintesi clorofilliana? Il tessuto a palizzata si trova in posizione strategica per sfruttare al meglio l'energia luminosa che colpisce la foglia sulla pagina superiore. tessuto a palizzata

5 La fotosintesi operata dagli organismi eucarioti avviene in specifici organelli: i cloroplasti. I cloroplasti contengono sistemi di membrane (tilacoidi) in cui sono inseriti i complessi proteici che partecipano al processo fotosintetico. clorofilla membrana del tilacoide grano molecola di clorofilla inclusa nella membrana

6 1)fase luminosa (avviene nei tilacoidi) 2)fase oscura (avviene nello stroma del cloroplasto) Il processo fotosintetico consta di due fasi

7 Fase luminosa lenergia della luce è catturata dai pigmenti di clorofilla e immagazzinata in ATP e NADPH Fase oscura lenergia dellATP ed il potere riducente del NADPH sono utilizzati per ridurre la CO 2 a glucosio

8 I pigmenti fotosintetici sono racchiusi in 2 complessi proteici fotosistema I e II che lavorano simultaneamente La fase luminosa Quando la radiazione luminosa colpisce i pigmenti fotosintetici (clorofilla) del Fotosistema II, lenergia in essa contenuta viene convogliata in una speciale molecola di clorofilla detta centro di reazione.

9 Questa molecola entra in uno stato eccitato e libera 2 e -. Questi 2 e - saranno rimpiazzati da altri 2 e - provenienti dalla scissione dellacqua in 2H + e ½ O 2 di una molecola H 2 O (fotolisi dellacqua). Fotosistema II Clorofilla e-e-

10 Gli elettroni vengono ceduti ad una proteina accettore primario da cui passano ad unaltra proteina, accettore secondario (Q). Proteina Accettore Scorrendo attraverso una proteina canale transmembrana causano lestrusione controgradiente di ioni H + nello spazio interno del tilacoide.

11 Gli e - arrivano infine nel fotosistema I, dove rimpiazzano 2 e- emessi dal fotosistema I, perché anchesso colpito da radiazione luminosa. Gli e - emessi dal fotosistema I vengono convogliati tramite unaltra proteina accettore verso il complesso enzimatico dove il NADP + viene ridotto a NADPH.

12 Il rientro, secondo gradiente, degli ioni H +, dallo spazio interno del tilacoide verso lo stroma del cloroplasto avviene attraverso una proteina canale transmembrana (ATP-sintetasi) e promuove la formazione di ATP. H+H+ ATP-sintetasi lume tilacoide stroma cloroplasto

13 Linsieme delle reazioni chimiche cicliche della fase oscura (ciclo di Calvin) si svolge nello stroma del cloroplasto. La fase oscura

14 Ciclo di Calvin

15 Questo intermedio è scisso dallenzima rubisco (ribulosio 1-5 difosfato carbossilasi) in 2 ac. fosfoglicerico (3C). In questa serie di reazioni cicliche luce-indipendenti una molecola di CO2 si lega ad uno zucchero difosfato (5C) il ribulosio difosfato (RuDP), formando un intermedio instabile (6C). CO 2 + RuDP [intermedio (6C)] 2 ac. fosfoglicerico (3C) rubisco Prima tappa del ciclo di Calvin

16 Le molecole di gliceraldeide possono reagire tra loro e formare RdDP per ricominciare il ciclo. Il fosfoglicerato viene ridotto a gliceraldeide usando il potere riducente del NADPH e lATP generati nella fase luminosa. FosfogliceratoGliceraldeide Gliceraldeide + Gliceraldeide Ribulosio PP NADPHATP

17 Per fissare, cioè inserire nel ciclo, 1CO 2 servono 3ATP e 2NADPH, quindi per produrre una molecola di glucosio (6C) sono necessarie 18 ATP e 12NADPH. Sono necessari 6 giri del ciclo e 6 CO 2 per ottenere 2 gliceraldeide che, potendo uscire dal ciclo, possano essere utilizzate per sintetizzare glucosio, aminoacidi e acidi grassi.

18 Fotosintetici (piante, alghe): utilizzano come fonte di energia la luce solare, sfruttano lH2O come fonte di e - per ridurre il NADP + e liberano O 2. Alcuni batteri fotosintetici estraggono gli e - dallacido solfidrico (H 2 S) e quindi non producono O 2. Chemiosintetici: utilizzano come fonte di energialenergia Chemiosintetici: utilizzano come fonte di energia lenergia liberata da reazioni di ossidoriduzione per ridurre la CO 2. Organismi autotrofi ed eterotrofi Autotrofi: in grado di produrre sostanze organiche (zuccheri) partendo da sostanze inorganiche semplici (CO 2 e H 2 O) assunte dallambiente circostante.

19 Eterotrofi: non sono in grado di sintetizzare molecole organiche partendo da sostanze inorganiche semplici, devono quindi ricavare molecole organiche dallambiente circostante cibandosi di autotrofi, di altri eterotrofi, di sostanze di rifiuto (saprofiti), o parassitando altri organismi viventi. Tutti gli organismi ricavano lenergia dalle reazioni di demolizione (reazioni cataboliche) delle sostanze organiche. Gli autotrofi sono in grado di sintetizzarle autonomamente (fotosintesi, chemiosintesi), mentre gli eterotrofi devono assumere in modo diretto o indiretto dagli autotrofi.


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