BIOLOGIA - Lezione 21 - Fase Luminosa | Fotosintesi

[Musica] bentornati dopo l'ultima lezione in cui abbiamo introdotto la fotosintesi clorofilliana oggi andiamo a vedere la fase luminosa e la fase oscura di questo processo invito tutti quelli che partissero da questo video di andare a recuperare anche il video precedente in cui andiamo a fare una rapida introduzione sulla fotosintesi e se fosse possibile anche recuperare i video sul metabolismo che io vi metto nelle schede perché sono molto importanti per capire anche come funziona il metabolismo vegetale il metabolismo vegetale ricordiamolo consta sia della fotosintesi clorofilliana ma siccome le cellule vegetali contengono i mitocondri le stesse cellule

effettueranno oltre alla fotosintesi anche la respirazione cellulare cioè quello che avviene per le cellule animali cioè quello che viene anche per l'essere umano noi però ci stiamo concentrando sulla fotosintesi perché è effettivamente un tipo di metabolismo peculiare dei vegetali è molto diverso dal nostro anzi possiamo dire che è esattamente al contrario del nostro nella lezione precedente abbiamo visto come partendo da co2 luce solare le cellule vegetali riescono a produrre glucosio e ossigeno di scarto quindi esattamente il contrario del metabolismo chiamato appunto respirazione cellulare che tramite glucosio e ossigeno il glucosio viene bruciato con l'ossigeno e

si produce come scarto co2 acqua e ovviamente energia che viene utilizzata nel nostro organismo quindi vediamo che la fotosintesi esattamente un processo inverso rispetto alla respirazione cellulare che effettuano gli animali ci siamo lasciati con questa slide in cui vediamo come la fotosintesi si può suddividere in due processi la fase luminosa in cui viene prodotta atp ricordiamo che l'atp e la moneta di scambio dell'energia delle cellule e viene prodotta quindi dalla luce principalmente anzi solitamente luce solare attenzione che non è solo la luce solare che può essere utilizzata nella fotosintesi però la maggior parte delle piante

utilizza la luce solare abbiamo poi una fase oscura chiamata anche ciclo di calvin o calvi in trattino benson in cui l'energia che è stata prodotta dalla fase luminosa viene utilizzata per prendere la co2 cioè per prendere l'anidride carbonica e fissarla si dice e cioè si vanno a legare tutti i carboni andando a formare lo zucchero lo zucchero e il glucosio sappiate che la pianta è totalmente fatta da glucosio questo perché le piante contengono amido che è un tessuto di riserva formato appunto un polimero di glucosio e ovviamente sono fatte anche di cellulosa questa cosa la

sappiamo tutti perché la cellulosa va a formare il legno è quella che forma i fogli su cui noi scriviamo e la cellulosa è fatta anche lei di glucosio semplicemente sono legati in maniera un pochino diversa e cioè il glucosio si leggono un modo tanti blu cosi si legano in un modo per formare l'amido tanti glue cosi si legano in modo leggermente diverso per formare cellulosa questo tipo di legame leggermente diverso in effetti però è quello che dà la consistenza nettamente diversa di amido che come sappiamo è la polpa a quella delle patate quella dei frutti

quindi è un qualcosa che è molto più morbido e anche quello con cui è fatta la pasta l'amido è sostanzialmente la polpa dei frutti ed è fatto da tessuto molto morbido e comunque glucosio mentre invece poi abbiamo la cellulosa che invece un tessuto molto più duro ed è fatto però anche in quel caso lì da glucosio semplicemente legato in maniera diversa andiamo quindi a vedere il processo generale della fotosintesi solamente per fare un riepilogo noi qua vediamo che ci sono sei ato mini di carbonio che in natura il carbonio da solo lo troviamo molto spesso

come forma di co2 sotto forma di co2 quindi di gas ecco che questa co2 ovviamente fatta da un carbonio solo perché la stessa formula della molecola lo dice co2 quindi due ossigeni un carbonio quel carbonia solo se viene legato ad altri 5 carboni formano una molecola formata da 6 carboni che è il glucosio per fare questo però c'è bisogno di energia e l'energia la pianta la può prendere dalla luce equa vediamo come in effetti grazie all'energia luminosa vengono formati questi legami che legheranno un carbonio all'altro ricordiamolo sempre lo ripeteremo anche dopo che i legami sono

fatti di elettroni gli elettroni sono dei trasportatori di energia di conseguenza noi andiamo a chiudere dentro legami dell'energia e per quello che ci serve dell'energia in questo caso luminosa per andare a formare dei legami ricordatevi che quando noi formiamo dei legami solitamente andiamo a conservare energia quando si rompono dei legami di una molecola solitamente si libera energia sappiamo però anche che la fotosintesi come abbiamo già detto si divide in due fasi la fase luminosa in cui dalla luce si forma a t p questa cosa è molto importante perché dividiamo la fotosintesi in queste due fasi

perché in effetti la luce così com'è non può essere utilizzata per i processi della cellula quindi deve essere per forza trasformata in una forma di energia che la cellula sa utilizzare e la forma di energia che le cellule utilizzano e l'atp molto semplicemente è sempre la t p che cos'è la tp adenosina trifosfato quindi un acido nucleico legato a tre gruppi fosfato l'energia si conserva dentro i legami tra i gruppi fosfato ora la cosa è molto semplice prima di utilizzare quell'energia deve essere trasformata da energia luminosa energia chimica si dice cioè si passa dalla luce

alla tipiche una molecola che conserva l'energia e quindi la fase luminosa serve sostanzialmente a questo poi però dopo che abbiamo l'energia a questo punto la possiamo utilizzare per andare a legare questi 6 carboni uniti insieme a formare il glucosio e quindi a formare lo zucchero che poi andrà a costituire tutte le parti della pianta quindi la pianta utilizza la fotosintesi per prendersi l'energia che gli serve e legare insieme dei carboni per andare a formare lo zucchero che poi la formerà noi siamo fatti di muscoli di ossa quindi proteine sali minerali mentre la pianta sostanzialmente la

sua struttura è data proprio da uno zucchero dal glucosio perché va a formare come abbiamo detto amido e cellulosa che danno poi la struttura la pianta stessa quindi la pianta produce questo zucchero per sempre crescerà come noi mangiamo cibi proteici per crescere ricordiamo prima di iniziare come già detto che l'atp e la moneta di scambio per l'energia dentro la cellula e come viene conservata a questa energia noi abbiamo una molecola che contiene dei gruppi fosfato ecco che quando l'energia viene presa viene conservata nei legami di questi gruppi fosfato viene preso un fosfato in più e

si lega a una molecola chiamata a dp cioè adenosina di fosfato abbiamo quindi la dp adenosina di fosfato cioè che ha già due fosfati gli si lega un terzo fosfato e diventa atp nel legame tra il fosfato nuovo è quello vecchio ecco gli viene conservata l'energia ovviamente al momento in cui utilizziamo quell'energia e quindi scarichiamo l'atp l'atp ritorna adp e questo è un processo ciclico e cioè quando dobbiamo conservare di nuova energia riprenderemo la bp li attaccheremo un fosfato ed ecco che l'atp e come se fosse una pila carica ecco che a quel punto verrà

utilizzata verrà staccato un fossato e ritorna dp e la pila e scarica altra molecola molto importante però è il ned b ecco noi abbiamo visto il nav elena dacca quando abbiamo fatto il metabolismo animale cioè abbiamo fatto la respirazione cellulare ora vediamo il nappi il nappi non è altro che il nab solo che le piante preferiscono utilizzarlo con un fosfato in più in all the pin quando è nella sua forma ossidata e cioè lo vediamo a sinistra se prende due elettroni si può trasformare in php h più ecco la formula completa sarebbe nappi hph più

io molto spesso lo chiamerò semplicemente nappi h o ancora più semplicemente nard ridotto ora vedremo perché quando il nappi prende i due elettroni si trasformerà in ad ph e cioè nella sua forma ridotta ovviamente quando il ned ph sgancia due elettroni ritornerà nappi ecco che quando e nappi viene chiamato nav ossidato quando énard ph viene chiamato ad ridotto ora questa cosa è molto importante perché è una molecola che si fa sempre un po di difficoltà a capire il nav oil nappi sono molecole trasportatrici di elettroni ricordiamoci che quando parliamo di trasportare elettroni stiamo a tutti

gli effetti trasportando energia quindi possiamo dire che il ph essendo che ha preso due elettroni è una molecola carica di energia ora non potrà essere utilizzata direttamente dovrà essere poi trasformati in atp in qualche modo vedremo come però nel momento in cui il nappi h quindi è ridotto in quel caso sta trasportando dell'energia che poi verrà utilizzata in un processo successivo è anche questo il processo successivo lo vedremo ovviamente nella fase oscura e quindi abbiamo già introdotto come nella fase luminosa venga prodotta atp énard ph ridotto dalla luce solare e questi due prodotti verranno poi

utilizzati successivamente nella fase oscura e ora andiamo a vedere il luogo in cui si svolge tutto innanzitutto ci troviamo dentro le cellule vegetali nella foglia e dentro queste cellule vegetali ci sono i cloroplasti come abbiamo già visto nella lezione precedente i cloroplasti hanno una doppia membrana che va a delimitare il loro spazio con la cellula circostante dentro questa doppia membrana c'è lo straw ma che sostanzialmente la matrice quella che chiamavamo nei mitocondri matrice è appunto il citoplasma del cloroplasto dentro il cloroplasto però ci sono delle doppie membrane fosfolipidi che che vanno a formare itil acoi

di che sono queste strutture che poi dista microscopio sembrano proprio granulari e cioè queste vaschette come se fossero proprio delle cisternina su cui sulla superficie quindi sulla membrana tila coi dal e viene a essere effettuata proprio la fotosintesi clorofilliana e allora qua vediamo il doppio strato rappresentato da queste due linee grigie e vediamo in successione alcuni enzimi che sono presenti proprio su questo strato di membrana tila coi dale i primi due enzimi che vediamo lì o rappresentati in verde e si chiamano foto sistemi saranno esattamente quelle proteine che sapranno prendere la luce solare e poi

andare avanti col processo vedremo cosa fanno quelli che invece rappresentato in nero sono degli enzimi che dopo vi dirò i nomi ora andiamo a vedere il processo in maniera molto molto semplice e per ultima ho messo la tp si intasi si può chiamare atp sintasi atp sintetasi atp hasi in ogni caso si parla sempre della stessa proteina che abbiamo già incontrato nei mitocondri e semplicemente una proteina che sa trasformare il movimento di protoni quindi dh più li sa trasformare nella formazione di atp e cioè sfrutta la forza con cui questi protoni passano da una parte

all'altra della membrana e incanala quella forza dentro l'atp e cioè va a caricare una molecola va a formare atp ora dobbiamo comunque dire che questi due foto sistemi sono dei sistemi si definiscono antenna e cioè dentro questi due foto sistemici sono dei pigmenti che per la maggior parte sono clorofilla ma ci sono anche altri pigmenti come ad esempio i carotenoidi che vanno ad assorbire la luce dell'ambiente e la trasferiscono in un centro di reazione che io vi disegnato in arancione che contiene una clorofilla che però in questo caso va effettuare proprio il processo che ci

interessa vedere a cosa servono tutte le altre molecole di clorofilla e tutti gli altri pigmenti servono ad amplificare il segnale cioè si chiama sistema antenna proprio perché amplifica il segnale luminoso andiamo a vedere come ecco in questo momento io andrò a fare i disegni quindi sarò un pochino più lento a spiegare non vi preoccupate potete sicuramente velocizzare il video per vederlo in maniera più scorrevole innanzitutto abbiamo la luce che arriva e colpisce il fotosistema ecco che quando la luce con i suoi fotoni colpisce una molecola come ad esempio la clorofilla e la vediamo qua in

giallo la clorofilla sostanzialmente vibra questa vibrazione energetica viene trasferita e amplificata da clorofilla a clorofilla piano piano continuano ad amplificare questo segnale fino a che questa vibrazione ecco io vi sto parlando di vibrazione energetica ovviamente una semplificazione ecco che quando questa energia però arriva alla clorofilla presente nel centro di reazione e la clorofilla del centro direzione viene eccitata e se avete studiato bene chimica sapete che quando dell'energia va ad eccitare gli orbitali di una molecola o anzi di un atomo gli elettroni presenti su questi orbitali potrebbero sganciarsi potrebbero saltare via ecco che in effetti la

clorofilla eccitata dalla luce solare va a perdere due elettroni questi due elettroni vengono passati agli enzimi io qua vi segno 2 è meno che succede però che questi due elettroni che vengono persi dalla clorofilla del centro direzione devono essere reintegrati sono ovviamente il processo non potrebbe andare avanti si crea quindi un vuoto elettronico che risucchierà andrà a prendersi due elettroni da una molecola che conosciamo bene che è sostanzialmente l'acqua ecco che l'acqua viene privata dei due elettroni e si vanno a formare degli h più è ovviamente un ossigeno un ossigeno che però si assocerà un

altro ossigeno presente in un altro centro di reazione che andrà a produrre anche lui un altro radicali ossidrile così dice ecco che l'ossigeno libero è molto reattivo e quindi appena incontra l'altro ossigeno si va a formare ossigeno gassoso ossigeno molecolare si dice che quindi verrà poi rilasciato nell'atmosfera ora però la fotosintesi proprio come la fosforilazione ossidativa è composta da due fasi il trasporto degli elettroni quindi si chiama semplicemente catena di trasporto degli elettroni e la formazione di atp grazie al gradiente elettrochimico in effetti la fotosintesi esattamente l'inverso della fosforilazione ossidativa quindi dobbiamo seguire il processo

di questi elettroni ecco che questi elettroni vengono passati da enzima ad enzima sono sempre i nostri due elettroni e quando passano su questo enzima che si chiama citocromo p 6 f però ora non venne preoccupate la cosa molto importante che quando passano da questo enzima questo enzima riducendosi e poi ri ossidandosi va a prendere degli h più dalla zona dello stroma del cloroplasto e li spinge dentro il lume delteil a cui de vediamo quindi già adesso come si va a formare in effetti una differenza tra protoni e cioè h più che si trovano dentro lunedì

il pil a cui de e una diminuzione in effetti dei protoni che si trovano invece nello straw ma del cloroplasto ora però seguiamo la catena degli elettroni arrivati a questo punto c'è un secondo foto sistema serve sostanzialmente anche in questo caso per amplificare il segnale cioè lui va a recepire nuovamente della luce la luce va eccitare con il suo sistema antenna quindi un sistema di pigmenti che vanno citare poi il centro di reazione nel centro direzione c'è una clorofilla che in effetti perde anch'essa due elettroni e li passa all'enzima successivo ora bisogna sapere però che

i due elettroni in questo caso non vengano ridati da una molecola d'acqua come nel fotosistema iniziale ma verranno sostituiti dagli elettroni provenienti dalla prima fase e quindi dal primo foto sistema di conseguenza i due elettroni vengono reintegrati arrivando direttamente dagli enzimi precedenti ora finalmente questi due elettroni finiscono sull'ultimo enzima della nostra catena di trasporto questo insieme in realtà fa una cosa molto semplice semplicemente prende il ned p ossidato quindi si prenderà i due elettroni che passeranno al nav e diventerà nappi hph più e quindi sostanzialmente questi due elettroni servono per andare a ridurre il nav

che diventeranno ph più h più ecco che il nav ridotto in effetti sta andando a requisire ulteriormente altri protoni vedete perché rimangono agganciati a questa molecola è quindi vengono requisiti dallo spazio straw matico e cioè dello stroma del cloroplasto di conseguenza ci troviamo con tanti h più dentro il kill a cui de e pochi h più fuori dal t la cui de quando si verifica questa situazione in cui abbiamo una grossa concentrazione di qualcosa da una parte di una membrana e dall'altra invece ce n'è poco si va a creare quello che un gradiente chimico e

che dovete sapere che ogni volta che c'è tanta roba da una parte di una membrana e poca dall'altra dove ce n'è tanta tutti quegli elementi cercheranno di passare dall'altra un po con una stanza piena di gente se infiliamo 200 persone dentro una stanza piccola a queste persone spingendosi spingendosi cercheranno di uscire 6 si apre una porta le persone andranno a diluirsi nello spazio fuori dalla stanza questo ovviamente serve per andare a eguagliare la concentrazione poi è sostanzialmente il principio dello smog ecco che però in questo caso stiamo parlando di molecole cariche e cioè h più

protoni che non possono passare attraverso la membrana di conseguenza questi protoni nel lume del t la cui the spingono e spingono ma non riescono a passare dall'altra parte molto furbamente le cellule hanno inventato uno stratagemma e cioè utilizzano l'atp sintasi che è sostanzialmente un canale che sfrutta l'energia con cui questi protoni passano e li fa passare ti fa passare uno alla volta dalle lune delteil a cui de allo stroma del cloroplasto ecco sfrutta questa energia che i protoni anno perché stanno spingendo per passare questa molecola di atp sintasi ruota e ruotando va a trasferire l'energia

all'atp e cioè prende della dp più ovviamente quali segno più più fosfati in organico e lo associa all'atp e quindi in sostanza va creare energia chimica ed ecco come dall energia luminosa grazie alla catena di elettroni e successivamente il gradiente elettrochimico e quindi la differenza di potenziale da una parte all'altra della membrana viene formato nappi ridotto e atp e cioè energia chimica ora c'è un motivo se non li ho detti nomi degli enzimi perché secondo me bisogna prima capire il processo e poi si possono tranquillamente imparare a memoria in questa slide infatti vi ho inserito

sia i nomi dei fotosistemi vedete questo si chiama fotosistema due non mi chiedete perché il primo viene chiamato 2 e il secondo viene chiamato uno ma non venne preoccupate basta impararlo a memoria il fotosistema 2 assorbe a un picco di assorbimento a 680 nanometri il fotosistema 1 a 700 motivo per cui sono stati chiamati p 680 p700 ora dovete sapere che i pigmenti contenuti in questi fotosistemi assorbono a lunghezze d'onda diverse e cioè sostanzialmente possiamo dire che assorbono luce e di colori diversi la cosa però molto interessanti che assorbono ben nel blu abbastanza bene nel

rosso la cosa che non assorbono molto bene e il verde anzi la luce verde cioè la lunghezza d'onda che corrisponde al verde viene sostanzialmente riflessa questo il motivo per cui le foglie delle piante solitamente sono appunto verdi perché noi ricordo vediamo la luce che viene riflessa dagli oggetti vediamo poi come il primo enzima della catena di trasporto degli elettroni e il plus toquinho ne abbiamo poi citocromo chiamato b6 f poi abbiamo la plastica nina che passerà gli elettroni al secondo fotosistema che passerà poi gli elettroni alla ferro tossina e allan ad reduttasi che andrà quindi

poi a ridurre il nav ovviamente alla fine troviamo l'atp sintasi o sintetasi o atp hasi molto semplicemente che però questa l'abbiamo già spiegata abbastanza bene quindi si può prendere questa immagine è sostanzialmente imparare la memoria per imparare tutti i nomi degli enzimi abbiamo quindi vi all'interno dei fotosistemi in sostanza si prende energia luminosa che verrà trasformata in energia chimica e cioè l'energia solare viene conservata sotto forma di atp e nappi h mentre la sostanza di scarto che viene liberata e l'ossigeno ed ecco il processo totale vediamo qua la formula ridotta ai minimi termini e vediamo

come acqua che ovviamente serve per andare come avete visto a sostituire gli elettroni che la clorofilla passerà nella catena degli elettroni più adp scarico più nand ossidato produrranno ossigeno che deriva direttamente dall acqua perché gli sono stati rubati gli elettroni atp che questa molecola carica che viene utilizzata per conservare energia nappi h quindi ned ridotto che anche lui è un trasportatore di energia come abbiamo detto vedremo poi come viene utilizzato e quindi vediamo come vi è cerchiato andiamo a produrre queste due molecole cariche di energia che ci serviranno per la fase oscura che vedremo nella

prossima lezione e io quindi vi saluto interrompo qua e vi do appuntamento invece per la lezione sulla fase oscura e cioè si chiama anche ciclo di calvin di conseguenza vi invito ad iscrivervi se ancora non lo foste e se vi sono utili queste elezioni vi invito a lasciare un like io vi saluto e vi do appuntamento al prossimo video