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FOTOSINTESI utilizzazione energia della luce da parte delle piante, alghe e procarioti per sintetizzare composti organici 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 +

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1 FOTOSINTESI utilizzazione energia della luce da parte delle piante, alghe e procarioti per sintetizzare composti organici 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2

2 K = necessari 10 fotoni per mol di CO 2 se =680 nm 1760 kJ G 0 = +467 kJ efficienza conversione = 27% 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2

3 6CO H 2 S C 6 H 12 O S H 2 O esiste anche una fotosintesi anossigenica (solfobatteri)

4 Organismi fotoautotrofi

5 La fotosintesi è un processo redox LO 2 emesso dalle piante è fornito dallH 2 O e non dalla CO 2 Nei cloroplasti avviene la decomposizione dell acqua

6 captazione energia della luce produzione ATP e NADPH Reazioni alla luce

7 H 2 O + NADP + + Pi +ADP ½O 2 + NADPH + H + + ATP

8 utilizzazione NADPH e ATP per la riduzione CO 2 e la sintesi di zuccheri Reazioni al buio (ciclo di Calvin)

9 CO NADPH + 2 H ATP (CH 2 O)+ 2 NADP ADP + 3 Pi

10 Cooperazione tra reazioni alla luce e Ciclo di Calvin

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14 Sistema di endomembrane del Cloroplasto

15 Luce solare come pioggia di fotoni fotone contiene una quantità di energia definita (quanto) E = h legge di Plank

16 E = h E = hc/

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18 il sole è una sorgente di fotoni a diversa frequenza diversa energia

19 Le clorofille sono i principali pigmenti fotosintetici (indispensabili anche i carotenoidi)

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23 ASSORBIMENTO ED EMISSIONE DELLA LUCE DELLA CLOROFILLA

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25 nel I stato eccitato la Chl è stabile per s FLUORESCENZA. La Chl emette un fotone e torna al suo stato basale CALORE. La Chl torna al suo stato basale senza emettere fotoni TRASFERIMENTO DI ENERGIA. La Chl trasferisce la sua energia ad unaltra molecola REAZIONE FOTOCHIMICA. Lenergia dello stato eccitato viene utilizzata per permettere che avvengano reazioni chimiche

26 Fluorescenza nel rosso della clorofilla isolata

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28 la maggior parte dei pigmenti funzionano come unantenna Nei cloroplasti non si ha fluorescenza e Convogliando lenergia luminosa ai centri di reazione del PSII e DEL PSI

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30 I complessi fotosintetici

31 i sistemi antenna inviano lenergia ai centri di reazione molecole Chl per centro di reazione diverse centinaia di carotenoidi trasferimento di energia per risonanza il 99% dei fotoni assorbiti dai pigmenti antenna raggiunge il centro di reazione fotochimica

32 Trasferimento di energia per risonanza tra Clb e Cla

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36 Principali complessi proteici dei tilacoidi FOTOSISTEMA II CITOCROMO b 6 f FOTOSISTEMA I ATP sintasi

37 Trasportatori diffusibili Plastochinone Plastocianina Ferredoxina

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39 Il fotosistema II (PSII)

40 Modello strutturale del centro di reazione del PSII

41 il PS-II funziona come unacqua- plastochinone ossidoreduttasi dipendente dalla luce

42 Lossidazione dellacqua coinvolge una complessa serie di reazioni operate dal complesso che evolve lossigeno, associato al PSII

43 i due protoni che si formano con lossidazione dellH 2 O si trovano allinterno del lume

44 PLASTOCHINONE

45 plastochinone citocromo b 6 f

46 CITOCROMO b6f contiene tre carriers di elettroni: Citocromo di tipo b (cyt b 6 due gruppi eme) Citocromo di tipo c (cyt f un gruppo eme) Proteina di Rieske (gruppo FeS)

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48 CICLO Q ossidazione plastochinone un elettrone va verso il PS-I un elettrone innesca un processo ciclico plastocianina = proteina solubile contenente rame

49 per la formazione di PQH 2 vengono utilizzati due protoni dello stroma

50 Dalla plastocianina al fotosistema I

51 Modello strutturale del centro di reazione del PSI fotosistema I

52 ferredossina proteina solubile Fe-S

53 il PS-I funziona come una plastocianina-ferredossina ossidoreduttasi luce-dipendente

54 la ferredossina non trasferisce gli elettroni direttamente al NADP + ferredossina-NADP + reduttasi (FNR) enzima contenente FAD

55 durante la riduzione del NADP + a NADPH un protone viene prelevato dallo stroma

56 Alcuni erbicidi bloccano il trasporto fotosintetico degli elettroni

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58 LO SCHEMA Z

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60 2

61 p = E - 59pH LA sintesi chemiosmotica di ATP Il movimento degli elettroni produce un gradiente di pH tra lumen dei tilacoidi (acido) e stroma (basico) che viene utilizzato come fonte di energia per la sintesi di ATP nello stroma

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64 riassumendo

65 Meccanismi di protezione e riparazione del danno da eccesso di fotoni


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