Fotosintesi Clorofilliana: Processo Essenziale per la Vita Vegetale e Terrestre

La Fotosintesi: Il Processo Vitale che Sostiene la Vita sulla Terra

La fotosintesi è un cambiamento chimico mediante il quale le piante verdi, certi tipi di alghe e alcuni batteri catturano l'energia luminosa proveniente dal sole e la convertono in energia chimica. Le piante possiedono un pigmento verde chiamato clorofilla, che si trova nei cloroplasti delle cellule. Questo pigmento ha la capacità di assorbire energia dai raggi solari e trasferirla alla produzione (sintesi) di carboidrati come il glucosio, a partire da due composti disponibili nell'ambiente: acqua e anidride carbonica. Inoltre, la fotosintesi produce ossigeno che viene rilasciato nell'atmosfera, un fatto di fondamentale importanza per la vita in generale, e che fornisce il processo necessario alla respirazione. Si può affermare che questo processo fotochimico è il fondamento della vita moderna, e che dalla fotosintesi dipende la sussistenza di tutti gli esseri viventi del pianeta, compresi gli esseri umani, gli erbivori (direttamente) e i carnivori e necrofagi (in modo indiretto).

La Reazione Chimica della Fotosintesi

Vale a dire, sei molecole di acqua (6H₂O) più sei molecole di anidride carbonica (6CO₂), in presenza di luce solare e clorofilla, producono una molecola di glucosio (C₆H₁₂O₆) e sei molecole di ossigeno (6O₂), quest'ultimo rilasciato nell'atmosfera. Tra i composti ottenuti dal glucosio attraverso la fotosintesi vi sono l'amido, la cellulosa e altri carboidrati essenziali per la costituzione delle piante. Attraverso la fotosintesi si producono anche altre sostanze organiche come proteine e lipidi di cui le cellule vegetali hanno bisogno per vivere, crescere e riprodursi. La fotosintesi si svolge nei tilacoidi, che sono sacche o vescicole appiattite immerse in una soluzione chiamata stroma all'interno del cloroplasto. Nelle membrane dei tilacoidi si trovano i pigmenti fotosintetici come la clorofilla, i carotenoidi e le xantofille. Al loro interno si svolgono le reazioni di cattura della luce per la fotosintesi. Pile di tilacoidi formano i grana dei cloroplasti.

Fasi della Fotosintesi

La fotosintesi è un processo che avviene in due fasi principali, chiamate fase fotochimica (o luminosa) e fase biochimica (o di fissazione del carbonio).

• Fase Fotochimica (Luminosa): Si verifica nei tilacoidi dei cloroplasti, dove l'energia solare catturata dalla clorofilla viene immagazzinata in due molecole ad alta energia: ATP (adenosina trifosfato) e NADPH (nicotinamide adenina dinucleotide fosfato). Queste due molecole sono responsabili della trasformazione di acqua e anidride carbonica in composti organici ridotti come il glucosio, liberando ossigeno. È in questa fase luminosa che avviene la decomposizione dell'acqua (fotolisi dell'acqua), con rilascio di elettroni.
• Fase Biochimica (Oscura o Ciclo di Calvin): Avviene nello stroma dei cloroplasti, dove ATP e NADPH vengono utilizzati per l'assimilazione della CO₂ atmosferica e la produzione di sostanze organiche, principalmente glucosio.

L'ATP: La Moneta Energetica Cellulare

L'ATP è una molecola che immagazzina energia. Appartiene al gruppo dei nucleotidi ed è costituita da una base azotata (adenina), un monosaccaride a cinque atomi di carbonio (ribosio) e tre gruppi fosfato con legami ad alta energia. Attraverso un processo catabolico, ovvero la trasformazione di molecole complesse in molecole più semplici, rilascia l'energia immagazzinata nei legami fosfato.

Meccanismo della Fotosintesi: Passaggi Chiave

1. Le foglie catturano l'energia luminosa proveniente dal sole tramite la clorofilla, pigmento verde che si trova nei tilacoidi dei cloroplasti delle cellule.
2. L'anidride carbonica entra nell'atmosfera attraverso gli stomi delle foglie.
3. Le radici assorbono l'acqua e i sali minerali (linfa grezza) che raggiungono le foglie attraverso il fusto.
4. L'acqua e l'anidride carbonica reagiscono, producendo glucosio e ossigeno. Quest'ultimo viene rilasciato nell'atmosfera.
5. La pianta utilizza il glucosio come nutrimento e ne immagazzina una parte come riserva.