Le cellule fotosintetiche e il processo di fotosintesi.

La maggior parte degli esseri viventi dipende dalle cellule fotosintetiche per produrre le complesse molecole organiche di cui hanno bisogno come fonte di energia. Le cellule fotosintetiche sono piuttosto diverse e includono cellule che si trovano nelle piante verdi, nel fitoplancton e nei cianobatteri. Durante il processo di fotosintesi, le cellule utilizzano l’anidride carbonica e l’energia del Sole per produrre molecole di zucchero e ossigeno.

Queste molecole di zucchero sono la base per molecole più complesse prodotte dalla cellula fotosintetica, come il glucosio. Quindi, attraverso i processi di respirazione, le cellule utilizzano ossigeno e glucosio per sintetizzare molecole portatrici ricche di energia. Come ATP, e l’anidride carbonica viene prodotta come scarto. Pertanto, la sintesi del glucosio e la sua scomposizione da parte delle cellule sono processi opposti.

(Le cellule fotosintetiche e processo di fotosintesi)

CICLO  DEL CARBONIO.

La costruzione e la rottura di materiale a base di carbonio – dall’anidride carbonica a molecole organiche complesse. ( fotosintesi). E poi di nuovo all’anidride carbonica ( respirazione)- fa parte di quello che viene comunemente chiamato “ ciclo del carbonio”. In effetti, i combustibili fossili che utilizziamo per alimentare il nostro mondo oggi sono gli antichi resti di organismi viventi. E forniscono un esempio drammatico di questo ciclo del carbonio in atto. Il ciclo del carbonio non sarebbe possibile senza il processo di fotosintesi, perché questo processo rappresenta la parte di costruzione del ciclo.

Tuttavia, la fotosintesi non guida solo il ciclo del carbonio, ma crea anche l’ossigeno necessario per la respirazione degli organismi. È interessante notare che, sebbene le piante verdi apportino gran parte dell’ossigeno nell’aria che respiriamo. Si ritiene che il fitoplancton e i cianobatteri negli oceani del mondo producano tra un terzo e la metà dell’ossigeno atmosferico.

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LA CLOROFILLA, IL PIGMENTO PRINCIPALE.

Le cellule fotosintetiche contengono pigmenti speciali che assorbono l’energia luminosa. Diversi pigmenti rispondono a varie lunghezze d’onda della luce visibile. La clorofilla, il pigmento principale utilizzato nella fotosintesi, riflette la luce verde. E assorbe la luce rossa e blu più fortemente. Nelle piante, la fotosintesi avviene nei cloroplasti, che contengono la clorofilla. I cloroplasti sono circondati da una doppia membrana e contengono una terza membrana interna, chiamata “ membrana tilacoide”. La quale forma lunghe pieghe all’interno dell’organello. Nelle microfotografie elettroniche, le membrane tilacoidi sembrano pile di monete, anche se i compartimenti che formano sono collegati come un labirinto di camere.

Il pigmento verde clorofilla si trova all’interno della membrana tilacoide e lo spazio con le membrane cloroplastiche è chiamato “stroma”.

La clorofilla A è il principale pigmento utilizzato nella fotosintesi, ma esistono diversi tipi di clorofilla e numerosi altri pigmenti che rispondono alla luce. Inclusi i pigmenti rosso, marrone e blu. Questi possono aiutare a canalizzare l’energia della luce verso la clorofilla A o proteggere la cellula dal foto-danneggiamento. Ad esempio, i protisti fotosintetici chiamati “dinoflagellati”, responsabili delle “maree rosse” che spesso mettono in guardia contro il consumo di crostacei. Contengono una varietà di pigmenti sensibili alla luce, tra cui sia la clorofilla che i pigmenti rossi responsabili della loro colorazione.

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L’AZIONE DELL’ENERGIA DELLA LUCE.

La Fotosintesi ha reazioni sia luce-dipendenti sia reazioni luce-indipendenti. Nelle piante, le cosiddette reazioni “leggere” avvengono all’interno dei cloroplasti tilacoidi, dove risiedono i suddetti pigmenti clorofilla. Quando l’energia della luce raggiunge le molecole del pigmento, eccita gli elettroni al loro interno. E questi vengono deviati a una catena di trasporto, e quindi porta ogni elettrone a uno stato energetico inferiore. E sfrutta la sua energia producendo ATP e NADPH. Nel frattempo, ogni molecola di clorofilla sostituisce il suo elettrone perso con un elettrone dell’acqua. Questo processo divide le molecole d’acqua per produrre ossigeno.

FISSAZIONE DEL CARBONIO.

Una volta che si sono verificate le reazioni alla luce, le reazioni indipendenti dalla luce o “scure” hanno luogo nello stroma del cloroplasto. Durante questo processo, noto anche come “fissazione del carbonio”. L’energia delle molecole ATP e NADPH generata dalle reazioni alla luce, guida un percorso chimico. Che utilizza il carbonio nell’anidride carbonica (dall’atmosfera) per costruire uno zucchero a tre atomi di carbonio chiamato gliceraldeide 3 – fosfato (G3P). Le cellule utilizzano G3P per costruire un’ampia varietà di altri zuccheri e molecole organiche. Molte di queste inter-conversioni avvengono al di fuori del cloroplasto. In seguito al trasporto del G3P dallo stroma. I prodotti di queste reazioni vengono quindi trasportati in altre parti della cellula, inclusi i mitocondri. Dove vengono scomposti per creare più molecole di trasporto di energia al fine di soddisfare le richieste metaboliche della cellula…. Che macchina perfetta la Natura. (  casualità o intenzionalità?)

CONCLUSIONE.

Le cellule fotosintetiche contengono clorofilla e altri pigmenti sensibili alla luce che catturano l’energia solare. In presenza di anidride carbonica, tali cellule sono in grado di convertire l’energia solare in altre molecole energetiche come il glucosio.

Queste cellule non solo guidano il ciclo globale di carbonio, ma producono anche gran parte dell’ossigeno presente nell’atmosfera. In sostanza, le cellule non fotosintetiche utilizzano i prodotti della fotosintesi per fare l’opposto della fotosintesi; abbattere il glucosio e rilasciare anidride carbonica.