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La fotosintesi
1 Fotosintesi ed energia
A. . Le piante fabbricano il proprio cibo (carboidrati) con il processo della fotosintesi.
B.
La fotosintesi:
  utilizza l'energia solare per trasformare l'anidride carbonica e l'acqua in un carboidrato
ricco di energia
  è un processo fondamentale anche per gli animali che traggono nutrimento cibandosi di
piante
  genera come sottoprodotto l'ossigeno che alimenta la respirazione cellulare
C.
La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi energeticamente opposti:
  la fotosintesi usa come reagenti anidride carbonica e acqua, prodotti di scarto della
respirazione cellulare, e produce ossigeno
  la respirazione cellulare usa l'ossigeno prodotto dalla fotosintesi e produce anidride
carbonica e acqua, utilizzati dalla fotosintesi
2 I protagonisti della fotosintesi
A.
Le foglie
 assorbono la luce solare
- - solo le radiazioni che corrispondono alle porzioni blu e rossa dello spettro della luce
visibile
  sono formate dalla lamina e dal picciòlo
- - la lamina è formata da un'epidermide superiore, da uno strato intermedio di cellule del
mesofillo e da un'epidermide inferiore
  hanno gli stomi nell'epidermide inferiore
- - strutture che possono aprirsi e chiudersi, facendo così entrare l'anidride carbonica e
uscire il vapor d'acqua
  hanno i cloroplasti nelle cellule del mesofillo
- - sono organuli membranosi delimitati da una membrana esterna e da una interna
- - hanno un sistema di membrane interne che forma un reticolo di sacchetti chiamati
tilacoidi, immersi nello stroma, impilati a formare strutture dette grani
- - contengono la clorofilla a, che assorbe la luce solare, e i pigmenti accessori

B.
C.
La fotosintesi avviene in due stadi:
  il primo stadio comprende le reazioni luce-dipendenti
- viene sfruttata l'energia della luce solare per sottrarre a una molecola d'acqua due elettroni
e spingerli a un livello energetico più alto
  il secondo stadio comprende le reazioni luce-indipendenti
- gli elettroni vengono combinati con anidride carbonica e con una molecola organica a
basso contenuto energetico per formare un carboidrato, ad alto contenuto energetico
L'unità funzionale della fotosintesi è il fotosistema.
D. Un fotosistema è formato da:
  un sistema di antenne che assorbono l'energia della luce solare
- - è formato da molte molecole di clorofilla a e dai pigmenti accessori
  un centro di reazione
- - contiene, associate a proteine, una coppia di molecole di clorofilla a
E.
Molte reazioni della fotosintesi sono reazioni redox.
3 Il primo stadio della fotosintesi: le reazioni luce-dipendenti
A.
Nelle reazioni luce-dipendenti
  l'energia della luce solare viene utilizzata per sbalzare gli elettroni agli accettori primari,
cioè a un livello energetico più alto
  dagli accettori primari, gli elettroni passano attraverso una catena di trasporto che li porta
a un livello energetico inferiore
  la "caduta" degli elettroni dall'accettore primario del fotosistema II fornisce energia per la
sintesi di ATP
  la "caduta" degli elettroni dall'accettore primario del fotosistema I porta alla formazione di
NADPH che porta gli elettroni al secondo stadio della fotosintesi
B. Lo spostamento di elettroni su e giù per il colle dell'energia corrisponde a una migrazione di
elettroni all'interno del cloroplasto.
4 Perché le reazioni luce-dipendenti sono così importanti?
A.
Nelle reazioni luce-dipendenti si verificano due eventi importanti:
  la liberazione di ossigeno dall'acqua, ad opera delle molecole di clorofilla a dei centri di
reazione
  la trasformazione dell'energia solare in energia chimica, grazie al trasferimento degli
elettroni delle molecole di clorofilla a agli accettori primari di elettroni attraverso reazioni
redox
5 Il secondo stadio della fotosintesi: le reazioni luce-indipendenti
A.
Nelle reazioni luce-indipendenti (ciclo di Calvin) l'anidride carbonica viene incorporata nei
carboidrati.
B.
Nel ciclo di Calvin si distinguono le seguenti fasi:
1. 3 molecole di anidride carbonica si combinano ciascuna con uno zucchero a 5 atomi di
carbonio, ad opera dell'enzima rubisco
- - si formano 3 molecole di un composto a 6 atomi di carbonio, ciascuna delle quali si
scinde in 2 molecole di acido 3-fosfoglicerico
2. viene fornita energia all'acido 3-fosfoglicerico
- - si formano 6 molecole di gliceraldeide-3-fosfato
- - vengono consumate 6 molecole di ATP
- - 6 molecole di NADPH cedono elettroni provenienti dal primo stadio della fotosintesi
3. la gliceraldeide-3-fosfato esce dal ciclo
- - si forma glucosio e altre sostanze
4. si completa il ciclo
- - si rigenera il ribulosio difosfato
- - vengono consumate 3 molecole di ATP
6 Un difetto di funzionamento: la fotorespirazione
A.
B.
La fotorespirazione è un difetto di funzionamento della fotosintesi.
La fotorespirazione
 avviene quando gli stomi sono chiusi e quindi la concentrazione di anidride carbonica
nelle cellule del mesofillo è troppo bassa
  ha maggiori possibilità di verificarsi in ambienti caldi
  avviene in seguito al legame dell'enzima rubisco con l'ossigeno anziché con l'anidride
carbonica
  non porta alla formazione di alcun prodotto

7 Una variante della fotosintesi: le piante C4
A.
Le piante dei climi caldi, per evitare la fotorespirazione, attuano la cosiddetta via metabolica
C4.
B.
La via metabolica C4
  non usa l'enzima rubisco per fissare l'anidride carbonica
  attua una pre-fissazione dell'anidride carbonica in un composto a 4 atomi di carbonio
nelle cellule del mesofillo
- - tale composto migra nelle cellule della guaina del fascio dove rilascia l'anidride
carbonica che entra, così, nel ciclo di Calvin
  è usata soprattutto dalle graminacee
  è vantaggiosa solo nei climi caldi
- - necessita di ATP per trasferire l'anidride carbonica alle cellule della guaina del fascio
8 Un'altra variante della fotosintesi: le piante CAM
A.
Le piante CAM, che vivono in un clima caldo arido come le crassulacee:
  fissano l'anidride carbonica di notte in un composto a 4 atomi di carbonio
  tengono immagazzinata l'anidride carbonica fino al giorno, quando hanno a disposizione
l'energia per far avvenire il ciclo di Calvin
  effettuano l'immagazzinamento e l'utilizzo dell'anidride carbonica nella stessa cellula
B. Il metabolismo delle piante CAM diminuisce la perdita d'acqua da parte della pianta ma richiede
più energia della normale fotosintesi.