La Fotosintesi I pigmenti fotosintetici Clorofille Carotenoidi

Pigmenti fotosintetici: Le clorofille Appartengono alla famiglia delle metallo-porfirine. Possiedono un anello tetrapirrolico ciclico con un atomo di Mg coordinato al centro. Presentano un alcool alifatico isoprenoide (fitolo) esterificato al C7 QUESTA coda idrofobica ancora la molecola di Chl alla membrana del tilacoide

Pigmenti fotosintetici:clorofille Nelle piante superiori: 70 % di Chl a 30 % di Chl b

Clorofille Clorofilla a: in tutti gli organismi con fotosintesi ossigenica (nei complessi antenna e nei centri di reazione) Clorofilla b: negli organismi fotosintetici verdi (piante vascolari, briofite, alghe verdi, Euglenoidi). Clorofille c1,c2: pigmenti accessori in diversi gruppi algali (Diatomee, Feofite). Batterioclorofille: presenti nei batteri con fotosintesi anossigenica, alcune fanno parte dei centri di reazione.

Assorbimento di luce Chl a e Chl b si differenziano per un solo gruppo sostituente ma ... … questa differenza influenza notevolmente lo spettro di assorbimento Chl a: Abs MAX 430 e 662 nm (smeraldo) Chl b: Abs MAX 453 e 642 nm (blu verde)

Spettro di assorbimento delle clorofille Chl a: Abs MAX 430 e 662 nm Chl b: Abs MAX 453 e 642 nm Non assorbono il verde

Assorbimento di luce Chl a: Abs MAX 430 e 662 nm Chl b: Abs MAX 453 e 642 nm Non assorbono il verde Link a applet spettro

Biosintesi della clorofilla La sintesi di clorofilla è stimolata dalla luce Piante cresciute al buio  eziolatura La sintesi della clorofilla si arresta ad uno stadio intermedio (protoclorofillide), precedente la incorporazione di Mg Ruolo di Fe nella sintesi della Chl Carenza di Fe  piante clorotiche

Pigmenti fotosintetici: I carotenoidi Antiossidante Visione (retinolo) Colore del tuorlo d’uovo Vitamina A=Vitamina A Caroteni (no ossigeno) Carotenoidi Xantofille (+ ossigeno)

Spettro di assorbimento dei carotenoidi

Ruolo dei carotenoidi Assorbimento di luce Protezione del sistema fotosintetico da danni ossidativi causati da: Alte temperature  alte irradianze ROS prodotti durante le reazioni luminose Erbicidi inibitori della sintesi di carotenoidi

Spettri di assorbimento e spettro di azione della fotosintesi

Assorbimento di luce ed eccitazione dei pigmenti PREMESSA Legge di Stark Einstein Una molecola può assorbire un solo fotone per volta … …  un solo elettrone eccitato per volta

Assorbimento di luce ed eccitazione dei pigmenti

Eccitazione dei pigmenti

Eccitazione dei pigmenti

Effetto del numero di doppi legami sulle transizioni elettroniche π  π* Aumentando il numero di doppi legami coniugati aumenta il λ efficace per la transizione: necessaria meno energia

Eccitazione della clorofilla L’energia del fotone assorbito determina il livello energetico dello stato eccitato. Sono possibili 3 stati eccitati della chl: primo singoletto, secondo singoletto, tripletto

Eccitazione dei pigmenti

Eccitazione della clorofilla

Lo stato di tripletto della clorofilla La clorofilla tripletto 3chl può trasferire energia all’ O2 molecolare formando Ossigeno singoletto. Molto pericoloso. I carotenoidi possono deeccitare 3chl e 1O2 formando 3car: non pericoloso perché decade termicamente.

De-eccitazione della clorofilla Energia dissipata sotto forma di calore o di luce (fluorescenza 680 nm) Sistema biologico non adatto ad utilizzare l’energia assorbita: es. chl isolata dal cloroplasto, fotosistemi inefficienti o danneggiati.

De-eccitazione della clorofilla Energia dissipata sotto forma di calore o di luce (fluorescenza 680 nm) Sistema biologico non adatto ad utilizzare l’energia assorbita: es. chl isolata dal cloroplasto, fotosistemi inefficienti o danneggiati. Trasferimento di energia per risonanza Da un pigmento all’altro dell’antenna

De-eccitazione della clorofilla Energia dissipata sotto forma di calore o di luce (fluorescenza 680 nm) Sistema biologico non adatto ad utilizzare l’energia assorbita: es. chl isolata dal cloroplasto, fotosistemi inefficienti o danneggiati. Trasferimento di energia per risonanza Da un pigmento all’altro dell’antenna Trasferimento di elettroni (Fotoossidazione) Dal Centro di reazione all’accettore: l’elettrone eccitato viene trasferito assieme all’energia di eccitazione. Il buco elettronico viene riempito dall’acqua

De-eccitazione per risonanza

Per il trasferimento di energia per risonanza:

Trasferimento di energia per FOTOOSSIDAZIONE

Assorbimento e trasferimento di energia nel cloroplasto

Fotosintesi: animazione fase luminosa