Nel dettaglio

La fase fotochimica della fotosintesi


Vedi più in dettaglio la fase fotochimica.

Viene anche chiamata la "fase chiara" della fotosintesi, poiché la sua insorgenza dipende interamente dalla luce. Poiché questo è un passo che conta con la partecipazione delle molecole di clorofilla, accade all'interno dei tilacoidi, nelle cui facce interne delle loro membrane sono "ancorate" le molecole di questo pigmento fotosintetizzante.

In questa fase, la clorofilla, quando illuminata, perde elettroni, causando "vuoti" nella molecola. Il destino degli elettroni persi e la rioccupazione di questi vuoti possono seguire due meccanismi distinti, chiamati fotofosforilazione ciclica e fotofosforilazione aciclica.

Nel cosiddetto fotosistema I, predomina la clorofilla a. Questo, quando illuminato, perde una coppia di elettroni eccitati (ricchi di energia). Nella molecola di clorofilla, viene stabilito un "vuoto" di elettroni. La coppia di elettroni è raccolta da una serie di citocromi, sostanze che accettano elettroni aggiuntivi, diventando instabili e trasferendo questi elettroni ad altre molecole.
Mentre attraversano la catena del citocromo, gli elettroni perdono gradualmente energia, che viene utilizzata nella fosforilazione (produzione di ATP unendo un altro gruppo fosfato a una molecola di ADP). Poiché questa fosforilazione è resa possibile dall'energia luminosa catturata dagli elettroni della clorofilla, si chiama fotofosforilazione.

Dopo aver attraversato la catena del citocromo, gli elettroni ritornano alla molecola della clorofilla, occupando il "vuoto" che avevano lasciato. Quando gli elettroni ritornano alla clorofilla, il processo è ciclico.

Questo meccanismo impiega due sistemi di fotosintesi: il fotosistema I e il fotosistema II. Nel fotosistema I, la clorofilla predomina ilmentre il fotosistema II predomina la clorofilla B.
clorofilla il, illuminato, perde una coppia di elettroni attivati, raccolti da un accettore speciale, il ferridoxina. Allo stesso tempo, clorofilla B, eccitato dalla luce, perde una coppia di elettroni che, dopo aver attraversato una catena di citocromo, occupano il "vuoto" rimasto nella molecola della clorofilla a. Durante il passaggio di questi elettroni attraverso la catena del citocromo, si ha il rilascio di energia e la produzione di ATP (fosforilazione). Come il "vuoto elettronico" della clorofilla il non è riempito dagli stessi elettroni che sono usciti da questa molecola, il meccanismo è chiamato fotofosforilazione aciclica.

All'interno dei cloroplasti, l'acqua viene decomposta in presenza di luce. Questa reazione è la fotolisi dell'acqua. (o reazione di Hill).

Dei prodotti di fotolisi dell'acqua, gli elettroni occuperanno i "vuoti" lasciati dalla perdita di elettroni della clorofilla. b. Protoni H +, insieme agli elettroni persi dalla clorofilla una, trasformerà NADP (nicotinamide adenina dinucleotide fosfato) in NADPH. Allo stesso tempo, l'ossigeno viene rilasciato. Questo è un aspetto importante della fotosintesi: Tutto l'ossigeno generato nel processo proviene dalla fotolisi dell'acqua.

Gli esseri fotosintetici usano l'acqua come fonte di atomi di idrogeno per ridurre il NADP. Questi atomi di idrogeno vengono successivamente impiegati nella riduzione di CO2 anche carboidrati. L'equazione generale del processo è la seguente:

Il valore n corrisponde generalmente a sei, il che porta alla formazione di glucosio (C6H12il6). Tuttavia, poiché tutto l'ossigeno rilasciato proviene dall'acqua, l'equazione deve essere corretta per:

Pertanto, si può spiegare l'origine di una quantità 2n di atomi di ossigeno da una quantità di 2n molecole d'acqua (H2O).


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