Fase luminosa
Fase luminosa della fotosintesi clorofilliana
La Fotosintesi Clorofilliana è un processo biochimico che permette di sintetizzare composti organici utilizzando energia luminosa e fonti di carbonio inorganico.
Essa avviene in due fasi distinte:
- fase luminosa;
- fase oscura o ciclo di Calvin.
In questa sezione trattiamo la prima delle due: la fase luminosa della fotosintesi.
La prima delle due fasi della fotosintesi: la fase luminosa
La fase luminosa della fotosintesi avviene nelle strutture dei cloroplasti chiamate tilacoidi.
Essa consiste in una catena di trasporto degli elettroni che sfrutta la luce (fotoni) per produrre energia sotto forma di molecole di ATP (adenosina trifosfato) e potere riducente sotto forma di molecole di NADPH (entrambi verranno utilizzati durante la fase oscura).
La reazione totale della fase luminosa della fotosintesi è:
12 H2O + 12 NADP+ → 12 NADPH + 12H+ + 6O2 + 18 ATP
L'energia luminosa viene catturata tramite il fotosistema I (PSI) e il fotosistema II (PSII).
I fotosistemi sono dei complessi di membrana che contengono numerosi pigmenti in grado di assorbire i fotoni.
Al centro dei fotosistemi vi sono le molecole di clorofilla A (tipo di clorofilla), le quali formano il centro di reazione. La clorofilla A attiva la reazione di fotosintesi cedendo elettroni ad alta energia.
Intorno al centro di reazione vi è il complesso antenna, composto da numerose molecole di pigmenti accessori (clorofilla B, carotenoidi, xantofille).
I complessi antenna assorbono l'energia dei fotoni e la trasferiscono al centro di reazione tramite risonanza induttiva (l'energia viene trasferita da un orbitale all'altro senza il passaggio di elettroni).
Il fotosistema I, noto anche come P700, ha un picco di assorbimento della luce a una lunghezza d'onda di 700 nanometri.
Il fotosistema II, o P680, ha un picco di assorbimento a 680 nanometri.
Rappresentazione schematica di un fotosistema. Le palline colorate rappresentano i pigmenti che assorbono la luce.
La fase luminosa della fotosintesi clorofilliana è riassunta nel modo seguente:
- Il fotosistema II, assorbendo fotoni, eccita gli elettroni della clorofilla A presente nel centro di reazione.
- Tramite la separazione di carica foto-indotta, un doppietto elettronico ad alta energia viene trasferito su un orbitale dell'accettore primario. L'elettrone perso viene immediatamente ripristinato dalla clorofilla A tramite l'ossidazione di una molecola d'acqua, che viene privata di 2 elettroni e si scinde in protoni e ossigeno. L'ossigeno in eccesso viene emesso dagli stomi e liberato nell'atmosfera.
- Gli elettroni ad alta energia ceduti dal fotosistema II percorrono una catena di trasporto di elettroni passando per la feofitina → plastochinone → complesso dei citocromi b6f → plastocianina, e giungono infine al fotosistema I. Durante la catena di trasporto gli elettroni cedono energia per pompare protoni contro gradiente nel lume del tilacoide.
- Gli elettroni presenti nel fotosistema I vengono nuovamente eccitati dal centro di reazione e trasferiti su un altro accettore, la ferridossina, la quale li trasferisce all'accettore finale, il NADP+, che viene ridotto a NADPH.
- I protoni accumulati nel lume del tilacoide vengono fatti uscire attraverso un enzima di membrana, l'ATP-Sintasi, il quale sfrutta il passaggio di protoni per produrre molecole di ATP a partire da ADP+P.
Schema della fase luminosa della fotosintesi.
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