La fotosintesi
• Le prime cellule si sono evolute in
un’atmosfera priva di ossigeno.
• L’ossigeno libero con la sua grande
capacità di attrarre elettroni, sarebbe stato
letale, così come lo è ancor oggi per molti
organismi anaerobi.
• Tutto l’ossigeno che troviamo oggi è stato
formato dai vegetali grazie la fotosintesi
ossigenica.
La fotosintesi
• I primi
organismi, utilizzavano i composti
organici che si formavano spontaneamente
nell’atmosfera e nel mare.
• Quando questi iniziarono a scarseggiare, la
selezione naturale premiò quelle cellule che
avevano sviluppato la capacità di sintetizzare le
molecole organiche a partire da quelle
inorganiche, utilizzando l’energia del sole o di
processi chimici ossidoriduttivi.
La fotosintesi
• Gli organismi che utilizzano l’ossigeno sono
avvantaggiati rispetto a quelli che non lo usano.
• Senza ossigeno non si sarebbero potute
evolvere le forme di vita complesse che esistono
oggi.
• La vita continua a dipendere dalla fotosintesi sia
per quanto riguarda la produzione di ossigeno,
sia per quanto concerne la sintesi di molecole
organiche.
La fotosintesi
• L’equazione complessiva della fotosintesi
è:
• 6CO2 +6H2O + 686 kilocalorie/mole → C6H12O6 + 6O2
• Anidride carb. + acqua + energia →glucosio + ossigeno
La fotosintesi
la luce
• Più di 300 anni fa Newton riuscì a
scomporre la luce in uno spettro di colori
facendola passare attraverso un prisma
ottico.
• Nel XIX secolo Maxwel stabilì che la luce
visibile è in realtà una piccola sezione di
un ampio spettro continuo di radiazioni:
Lo spettro elettromagnetico
La fotosintesi
• Tutte le radiazioni di questo spettro si
comportano come se viaggiassero sotto
forma di onde.
• La lunghezza d’onda (la distanza tra una
cresta e la successiva), varia da frazioni di
nanometro a Kilometri.
• A ogni onda è associata una data energia.
• Maggiore è la lunghezza d’onda minore è
l’energia.
La fotosintesi
• La vita dipende dalla frazione visibile delle
onde elettromagnetiche non per caso.
• Infatti radiazioni con energia superiore al
visibile danneggiano infatti le biomolecole
(radiazioni ionizzanti).
• Radiazioni con energia inferiore a quella
del visibile sono assorbite dall’acqua, e
non sarebbero state quindi utilizzabili dai
primi organismi comparsi nel mare.
La fotosintesi
• Un’altra ragione per la quale la banda del
visibile è stata scelta è che costituisce la
porzione più cospicua delle radiazioni che
raggiungono la terra.
• Questo è un esempio di ciò che è definito
“idoneità dell’ambiente”
La fotosintesi
•
Qualsiasi sostanza in grado di assorbire
la luce è detta pigmento.
• Nei vegetali più evoluti sono presenti i
seguenti
pigmenti
coinvolti
nella
fotosintesi:
1. Clorofilla A
2. Clorofilla B
3. Carotenoidi
La fotosintesi
•
•
•
Quando i pigmenti assorbono luce, gli elettroni,
all’interno delle loro molecole, vengono spinti a
livelli di energia superiori.
L’energia posseduta da questi elettroni eccitati
può innescare una reazione chimica:
L’energia assorbita dal pigmento spinge gli
elettroni fuori della molecola, che pertanto si
ossida, e questi elettroni ad alta energia sono
immediatamente
accettati
da
un’altra
molecola, che perciò si riduce.
La fotosintesi
•
La clorofilla riesce a convertire l’energia
luminosa in energia chimica, un
processo che inizia con una semplice
reazione di ossidoriduzione, solo quando
è associata a certe proteine e si trova in
una membrana specializzata.
La fotosintesi
•
Le reazioni della fotosintesi si svolgono
in due fasi:
1. Reazioni luce-dipendenti (fase luminosa)
2. Reazioni luce indipendenti (fase oscura)
La fotosintesi