Prof. Michele Iannizzotto

CO2

O2

RESPIRAZIONE

O2

FOTOSINTESI

GIORNO CO2

Respirazione Fotosintesi

Di giorno le piante respirano e compiono la fotosintesi

Quando viene superato il punto di compensazione, l’ossigeno si libera e gli zuccheri si polimerizzano a formare l’amido.

O2

NOTTE

CO2

Respirazione

Di notte le piante compiono solo la respirazione

Fotosintesi e respirazione: direzioni opposte di uno stesso processo?

6 CO2 + 6 H2O C2H12O6 + 6 O2Fotosintesi

C2H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2ORespirazione

La luce è al tempo stesso un’onda e un’insieme di piccole particelle di energia chiamate fotoni.

Come è catturata la luce dalle molecole?

molecolamolecola

e-

e-

molecola

e-

pigmenti fotosintetici

e-

+Fluorescenza

O

calore

+

Energia perprodurreNADPH e

ATP

pigmenti fotosintetici

e-

pigmenti fotosintetici

e-

Stato normale Stato eccitato Stato normale Energia

Quando la luce colpisce una molecola, l’energia viene assorbita dagli elettroniche passano così ad uno stato energetico più elevato (stato eccitato).Tornando allo stato normale, la restituiscono sotto di fluorescenza o di calore,ma solo nelle cellule fotosintetiche viene utilizzata per la produzione di NADPH e ATP.

I cloroplasti

Sono gli organuli in cui avviene la fotosintesi ed assomigliano ai mitocondri in cui si svolge la respirazione

Grana

Gli enzimi che partecipano alla FOTOSINTESI sono localizzati nelle membrane altamente elaborate: i cloroplasti presentano infatti ripiegamenti interni detti TILACOIDI che si sviluppano nello stroma e presentano uno spazio interno detto LUMEN. In alcune regioni i tilacoidi formano i GRANA, dischi appiattiti impilati come una fila di monete.

Tilacoidi

CLOROPLASTO

Lumen

Stroma

FOTONE

CENTRO DI REAZIONE

MOLECOLE DI PIGMENTI: circa 300

ACCETTORE PRIMARIO

Quando un fotone colpisce un pigmento la sua energia luminosa si trasferisce fino al centro di reazione, passando da una molecola

all’altra per un fenomeno di risonanza elettronica

Questi pigmenti formano dei complessi, ciascuno dei quali funziona come una antenna che convoglia tutta l’energia luminosa da esso captata verso

un’unica, speciale molecola di clorofilla a: centro reattivo del complesso

Nella molecola di clorofilla del centro reattivo, l’energia

incanalata dal complesso-antenna ottiene il risultato di eccitare un elettrone che si trasferisce su un accettore,

riducendolo

e-

e-

COSA ENTRA NELLA PIANTA

ACQUA

SALI MINERALI

H2O

H2O

H2O

ANIDRIDE CARBONICA

CO2

CO2

CO2

COSA ENTRA NELLA PIANTA

ACQUA

SALI MINERALI

H2O

H2O

H2O

ANIDRIDE CARBONICA

CO2

CO2

CO2

SOLE

COSA ENTRA NELLA PIANTA

La linfa grezza, costituita di acqua e sali minerali, arriva alle foglie attraverso i vasi legnosi

H2O

H2O

H2O

ANIDRIDE CARBONICA

CO2

CO2

CO2

SOLE

L’anidride carbonica entra nella foglia attraverso gli stomi, fori situati nella pagina inferiore.

COSA ESCE DALLA PIANTA

La linfa elaborata contenente glucosio scende verso le radici

GLUCOSIO

O2

O2

O2

SOLE

L’ossigeno esce dagli stomi delle foglie

GLUCOSIO

GLUCOSIO

La foglia è il laboratorio chimico della pianta.

Grazie ai cloroplasti che catturano l’energia del sole,

Le molecole di acqua e di anidride carbonica si disfano in atomi di O

di Cdi H

H2O H2O

H2OH2O

CO2

CO2

CO2

CO2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

glucosio

… e si ricompongono in ossigeno O2 e glucosio

SOLE

H2O

acqua

CO2

anidride carbonica

+

O2 ossigeno

+

glucosio

SOLE

Equazione generale di fotosintesi

Il processo fotosintetico è suddiviso in due parti:

FASE LUMINOSA(TILACOIDI)

FASE OSCURA

(STROMA)

6H2O

6O2

ATP

ADP

NADPH

NADP+

6CO2

C6H12O6

1. una iniziale “fase luminosa” comprendente reazioni che coinvolgono pigmenti fotoassorbenti e perciò richiedono la presenza della luce;

2. Una successiva “ fase oscura , composta di una serie di reazioni che possono avvenire anche al buio.

La fase luminosa della fotosintesi realizza un flusso di elettroni in salita dall’acqua verso un accettatore organico

P680

Fotone

Fotosistema II°

ACCETTORE Q

P700

ACCETTORE X

Fotosistema I°

2e-

2e -

citocromi

ATP 2e-

2e-

Ferridossina

(Fosforilazazione non ciclica)

Membrana tilacoidica

Lume del

tilacoide

stroma

fd

H2O ½ O2 + 2H+ + 2 e-

2e -

Fotolisi acqua

Luce

NADP+ NADPH

2H2O O2 + 4H+ + 4 e-

ADP + Pi

ADP + PiATP(Fosforilazazione

ciclica)

2H+

FASE OSCURA

CICLO DI CALVIN

STROMADEI

CLOROPLASTI

Ribulosio1,5 difosfato

3 ATP 3 ADP + P

Anidridecarbonica

3C1

P

P

P

P

P

PP

PP

Intermedioinstabile

3C6

COOH COOH

CHOCHO

Aldeide fosfoglicerica (PGAAI)6 C6

Acido fosfoglicerico(PGA)6 C6

3

3

3

3

31/6

SINTESI DI SACCAROSIO,

AMIDO

Pentosofosfati3 C5

SERIE DIINTEMEDI

AC6 C5 C7

3

5/6

6 ATP 6 ADP + 6P

6 NADPH 6 NADP+

Ribulosio1,5 difosfato

P

P

CARBOSSILASI

OSSIGENASI

P P

COOH COOH

2 acido fosfoglicerico+ anidride carbonica

+ ossigeno

COOH

P

Acido fosfoglicolicoAcido

fosfoglicerico

Bassa efficienza fotosintetica

SCHEMA DI PIANTA A

C3