La Fotosintesi
I pigmenti fotosintetici
Clorofille
Carotenoidi
Pigmenti fotosintetici:
Le clorofille
Appartengono alla famiglia delle
metallo-porfirine.
Possiedono un anello tetrapirrolico
ciclico con un atomo di Mg
coordinato al centro.
Presentano un alcool alifatico
isoprenoide (fitolo) esterificato al C7
QUESTA coda idrofobica ancora la
molecola di Chl alla membrana del
tilacoide
Pigmenti fotosintetici:clorofille
Nelle piante superiori:
70 % di Chl a
30 % di Chl b
Clorofille
Clorofilla a: in tutti gli organismi con fotosintesi ossigenica
(nei complessi antenna e nei centri di reazione)
Clorofilla b: negli organismi fotosintetici verdi (piante
vascolari, briofite, alghe verdi, Euglenoidi).
Clorofille c1,c2: pigmenti accessori in diversi gruppi algali
(Diatomee, Feofite).
Batterioclorofille: presenti nei batteri con fotosintesi
anossigenica, alcune fanno parte dei centri di reazione.
Assorbimento di luce
Chl a e Chl b si differenziano per un solo gruppo
sostituente ma ...
… questa differenza influenza notevolmente lo
spettro di assorbimento
Chl a: Abs MAX
Chl b: Abs MAX
430 e 662 nm (smeraldo)
453 e 642 nm (blu verde)
Spettro di assorbimento delle
clorofille
Chl a: Abs MAX
430 e 662 nm
Chl b: Abs MAX
453 e 642 nm
Non assorbono
il verde
Assorbimento di luce
Chl a: Abs MAX
430 e 662 nm
Chl b: Abs MAX
453 e 642 nm
Link a applet spettro
Non assorbono
il verde
Biosintesi della clorofilla
La sintesi di clorofilla è stimolata dalla
luce
Piante cresciute al buio eziolatura
La sintesi della clorofilla si arresta ad uno
stadio intermedio (protoclorofillide),
precedente la incorporazione di Mg
Ruolo di Fe nella sintesi della Chl
Carenza di Fe piante clorotiche
Pigmenti fotosintetici:
I carotenoidi
Vitamina A=Vitamina A
Caroteni
(no ossigeno)
Carotenoidi
Xantofille
(+ ossigeno)
Antiossidante
Visione (retinolo)
Colore del tuorlo d’uovo
Spettro di assorbimento dei
carotenoidi
Ruolo dei carotenoidi
Assorbimento di luce
Protezione del sistema fotosintetico da
danni ossidativi causati da:
Alte temperature alte irradianze
ROS prodotti durante le reazioni luminose
Erbicidi inibitori della sintesi di
carotenoidi
Spettri di assorbimento e
spettro di azione della fotosintesi
Assorbimento di luce ed
eccitazione dei pigmenti
PREMESSA
Legge di Stark Einstein
Una molecola può assorbire un solo fotone
per volta …
… un solo elettrone eccitato per volta
Assorbimento di luce ed
eccitazione dei pigmenti
Eccitazione dei pigmenti
Eccitazione dei pigmenti
Effetto del numero di doppi legami
sulle transizioni elettroniche π π*
Aumentando il numero di
doppi legami coniugati
aumenta il λ efficace per
la transizione:
necessaria meno energia
Eccitazione della clorofilla
L’energia del fotone assorbito determina il
livello energetico dello stato eccitato.
Sono possibili 3 stati eccitati della chl:
primo singoletto, secondo singoletto, tripletto
Eccitazione dei pigmenti
Eccitazione della clorofilla
Lo stato di tripletto della
clorofilla
La clorofilla tripletto 3chl può
trasferire energia all’ O2
molecolare formando Ossigeno
singoletto. Molto pericoloso.
I carotenoidi possono deeccitare
3chl e 1O formando 3car: non
2
pericoloso perché decade
termicamente.
De-eccitazione della clorofilla
Energia dissipata sotto forma di calore o di
luce (fluorescenza 680 nm)
1.
Sistema biologico non adatto ad utilizzare l’energia
assorbita: es. chl isolata dal cloroplasto, fotosistemi
inefficienti o danneggiati.
De-eccitazione della clorofilla
Energia dissipata sotto forma di calore o di
luce (fluorescenza 680 nm)
1.
Sistema biologico non adatto ad utilizzare l’energia
assorbita: es. chl isolata dal cloroplasto, fotosistemi
inefficienti o danneggiati.
Trasferimento di energia per risonanza
2.
Da un pigmento all’altro dell’antenna
De-eccitazione della clorofilla
Energia dissipata sotto forma di calore o di
luce (fluorescenza 680 nm)
1.
Sistema biologico non adatto ad utilizzare l’energia
assorbita: es. chl isolata dal cloroplasto, fotosistemi
inefficienti o danneggiati.
Trasferimento di energia per risonanza
2.
Da un pigmento all’altro dell’antenna
Trasferimento di elettroni (Fotoossidazione)
3.
Dal Centro di reazione all’accettore: l’elettrone eccitato
viene trasferito assieme all’energia di eccitazione.
Il buco elettronico viene riempito dall’acqua
De-eccitazione per risonanza
Per il trasferimento di energia
per risonanza:
Trasferimento di energia per
FOTOOSSIDAZIONE
Assorbimento e trasferimento
di energia nel cloroplasto
Fotosintesi:
animazione fase luminosa
