La fotosintesi clorofilliana

Gli stadi della fotosintesi

Già nei primi anni del XX secolo il botanico inglese F.F.

Blackman dimostrò che il processo fotosintetico avviene in due stadi. Egli si era accorto che la velocità della fotosintesi aumenta con l'aumentare dell'intensità luminosa e con l'aumentare della temperatura.

Oggi sappiamo che le reazioni della fotosintesi si svolgono in effetti in due stadi . Nel primo stadio, ossia nelle reazioni luce-dipendenti, la luce colpisce le molecole di clorofilla a che sono ammassate nelle membrane dei tilacoidi. Gli elettroni delle molecole della clorofilla a sono spinti a livelli di energia maggiore e le molecole di clorofilla a si ossidano.

L'energia trasportata da questi elettroni viene usata per formare ATP a partire da ADP e per ridurre una molecola di NADPH. In questo stadio della fotosintesi avviene anche la scissione delle molecole d'acqua mediante cui si liberano ioni H+, ossigeno gassoso e gli elettroni necessari a sostituire quelli perduti dalle molecole di clorofilla a .

Nel secondo stadio della fotosintesi, ossia nelle reazioni luce-indipendenti, l'ATP e il NADPH che si sono formati nel primo stadio vengono utilizzati per ridurre l'anidride carbonica e sintetizzare zuccheri. Si forma così uno scheletro carbonioso con cui si possono costruire altre molecole organiche; questa incorporazione di anidride carbonica in composti organici, avviene nello stroma del cloroplasto, è conosciuta come ciclo di Calvin.

Reazioni luce-dipendenti

Nelle cellule vegetali ci sono due tipi di fotosistemi; osserviamo ora la figura incominciando dal fotosistema II in quanto agisce utilizzando elettroni posti a un livello energetico inferiore.

Nel fotosistema II l'energia luminosa assorbita dai pigmenti è trasferita a una molecola reattiva di clorofilla a detta P680 (P sta per pigmento). Questa energia spinge gli elettroni della molecola P680 verso un livello energetico superiore. Gli elettroni poi scendono, lungo una catena di trasporto di elettroni, a un livello energetico inferiore, ossia alla molecolare attiva di clorofilla a del fotosistema I. A mano a mano che gli elettroni scendono lungo questa catena di trasporto, l'energia che essi liberano viene utilizzata per la sintesi di ATP. Per generare una molecola di ATP è necessario che due elettroni siano espulsi dal fotosistema II e scendano lungo la catena di trasporto verso il fotosistema I.

Nel fotosistema I la molecola reattiva di clorofilla a è detta P700. L'energia luminosa spinge gli elettroni della molecola P700 a un altro accettatore primario di elettroni. Da questo accettatore essi passano al NADP+ attraverso altri trasportatori. Un protone(uno ione H+) e due elettroni si combinano con una molecola di NADP+ per formare una molecola di NADPH. L'altro ione H+ liberato da ogni molecola d'acqua che si è scissa nel fotosistema II rimane in soluzione nello spazio del tilacoide. Gli elettroni rimossi dal fotosistema I sono rimpiazzati da quelli del fotosistema II. L'ATP e il NADPH rappresentano il guadagno netto del. le reazioni luce-dipendenti. Per ottenere una molecola di NADPH è necessario che due elettroni siano spinti fuori dal fotosistema II e due elettroni dal foto sistema I.