La fotosintesi clorofilliana è uno dei processi chimici più importanti per il nostro pianeta e le protagoniste assolute sono le piante. Gli amanti del giardinaggio sanno bene che la fotosintesi serve alla pianta per prodursi il proprio nutrimento, trasformando la luce in energia.
La magia delle piante non finisce qui, perché la fotosintesi clorofilliana ha come conseguenza un aspetto molto importante per tutti gli esseri viventi: la produzione dell’ossigeno.
Colore, luce, energia, ossigeno, come si legano alla fotosintesi clorofilliana?
Lo scopriremo insieme in questo articolo sul meraviglioso mondo delle piante.
Fotosintesi clorofilliana: le basi
La fotosintesi clorofilliana è un processo chimico in due fasi con cui un pigmento verde delle piante, la clorofilla, usa la luce del sole per produrre il proprio nutrimento tramite reazioni chimiche che separano le molecole dell'acqua, trasformano l'anidride carbonica in zuccheri e rilasciano l'ossigeno utile per l’intero ecosistema.
Con più ossigeno e meno anidride carbonica l’aria è più pulita e questo è un vantaggio per gli esseri viventi e tutto il pianeta Terra. Ecco perché la fotosintesi è così importante.
Come accennato, la fotosintesi clorofilliana avviene in due fasi: la prima con cui la pianta immagazzina la luce e scinde l’acqua, scartando l’ossigeno, e la seconda, con cui trasforma l’anidride carbonica in zuccheri, il proprio nutrimento.
Andiamo con ordine e vediamo come funzionano le due fasi della fotosintesi clorofilliana.
Fotosintesi clorofilliana: la fase luminosa
Il punto di partenza della fotosintesi clorofilliana è proprio la clorofilla, un pigmento verde che si trova sullo strato più superficiale delle foglie di una pianta e in parte anche sul fusto giovane.
La clorofilla è contenuta all’interno di cellule molto piccole: i cloroplasti.
Quando la pianta è esposta ai raggi del sole, la clorofilla è in grado di immagazzinare la luce solare e trasformarla in energia, e poi con reazioni chimiche, in nutrimento per se stessa. Le piante, infatti non solo sono degli organismi autotrofi, che producono da sole il cibo di cui hanno bisogno senza dover mangiare altri organismi, ma sono anche organismi fotoautrofi, cioè producono cibo con la luce, l’energia solare.
Il potere di trasformare la luce in nutrimento è ciò che rende speciali le piante, visto che nel nostro ecosistema sono le uniche in grado di poterlo fare, insieme alle alghe e ai batteri fotosintetici.
Oltre alla luce del sole incastrata nella pianta dalla clorofilla (e dai carotenoidi), le piante assorbono alcuni elementi dall’aria, dall’acqua e dal terreno tramite le radici.
Le molecole di clorofilla usano la luce per separare l’acqua, che è composta da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno. Gli atomi dell’acqua vengono divisi in questa prima fase luminosa della fotosintesi clorofilliana: la pianta trasferisce l’idrogeno (fatto di protoni ed elettroni) ad altre cellule e scarta l’ossigeno, rilasciandolo nell’atmosfera.
L’ossigeno è un materiale di scarto della fase luminosa della fotosintesi clorofilliana.
Tramite l’enzima ATP, l’energia prodotta dalla luce solare viene trasportata in tutte le parti della pianta. L’NADPH è un altro enzima che viene usato dalla pianta per cedere elettroni e nella fase successiva servirà a sintetizzare i carboidrati.
In breve, la fotosintesi clorofilliana prevede una prima fase luminosa dove la clorofilla cattura la luce e scinde l’acqua in ossigeno e idrogeno (fotolisi). In questa fase si producono due enzimi, ATP e NADPH usando l’idrogeno. L’ossigeno viene invece “scartato” dalla pianta che lo immette nell’aria purificandola!
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Fotosintesi clorofilliana: la fase oscura
La fase oscura della fotosintesi clorofilliana viene anche chiamata ciclo di Calvin e serve a trasformare le sostanze inorganiche della luce e dell’acqua in sostanze organiche, quindi nutrienti che servono alla pianta per nutrirsi. A differenza della prima fase, che è luce-dipendente, questa fase avviene indipendentemente dalla luce, ecco perché si chiama fase oscura.
Sostanzialmente, l’anidride carbonica contenuta nell’aria viene trasformata in glucosio, uno zucchero formato da 6 atomi di carbonio. I protagonisti di questa fase chimica sono i due enzimi ATP e NADPH che innescano una serie di reazioni chimiche con cui l’anidride carbonica, CO2, viene trasformata in glucosio. Ed è proprio così che la pianta si nutre.
Le radici che affondano nella terra permettono alla pianta di trarre altre sostanze importanti per la sua vita, come il fosforo.
Per ogni 6 molecole di anidride carbonica e 6 molecole di acqua assorbite, la pianta produce 1 molecola di glucosio e scarta 6 molecole di ossigeno.
Un altro processo molto importante per le piante e opposto alla fotosintesi clorofilliana, è la respirazione cellulare. È un processo di combustione con cui le piante bruciano gli zuccheri prodotti, quindi mangiano in presenza di ossigeno. Gli zuccheri, come succede nel nostro stomaco, vengono ridotti in molecole sempre più semplici fino a che non si ottiene anidride carbonica, quindi CO2 e acqua.
La particolarità delle piante è che la quantità di CO2 emessa è molto più bassa rispetto a quella di ossigeno consumata, quindi il bilancio per il nostro pianeta è sempre positivo per l’ossigeno, proprio grazie alle piante.
Ecco perché comunque le piante purificano l’aria!
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Fotosintesi clorofilliana: perché è importante
La fotosintesi clorofilliana è molto più importante di quello che pensiamo perché è un processo chimico eccezionale che ha permesso al nostro pianeta di diventare vivibile e può contribuire a salvarlo dal cambiamento climatico.
Per prima cosa, la fotosintesi clorofilliana è uno dei processi più antichi del nostro ecosistema. Secondo un articolo di Focus, gli scienziati hanno stimato che un processo simile a quello della fotosintesi, ma che non terminava con la produzione dell’ossigeno, si verificava già tra i 3,5 e i 3,8 miliardi di anni fa.
Alcuni batteri avevano imparato a prendere l’immensa quantità di anidride carbonica e idrogeno disponibile nei mari e la luce filtrata per poter produrre la propria alimentazione grazie alle reazioni chimiche innescate dall'energia solare.
A quanto pare, questi antichi batteri si sono estinti, ma altri organismi detti cianobatteri e le alghe, degli organismi eucarioti che contengono clorofilla, hanno imparato a straformare l’energia solare in energia chimica producendo gli zuccheri come alimento e rilasciando nell’atmosfera l’ossigeno come materiale di scarto.
L’incessante produzione di ossigeno da parte di alghe e batteri ha reso l’aria sempre più respirabile, permettendo ai primi organismi del nostro pianeta di uscire fuori dall’acqua e iniziare a vivere sulla terraferma. Le piante hanno continuato a svilupparsi e ingrandirsi e sono nati altri esseri viventi la cui evoluzione nel corso di miliardi di anni ha dato vita alla flora e fauna del nostro pianeta.
L’altro aspetto sensazionale della fotosintesi clorofilliana è proprio la capacità di trasformare l’energia solare in glucosio, sfruttando l’idrogeno e l’anidride carbonica. Da sostanze inorganiche, senza carbonio, le piante riescono a produrre sostanze organiche come il glucosio che servono per il proprio nutrimento e quello di altre specie.
Le piante hanno un modo assolutamente efficiente di procurarsi una grande quantità di nutrimento, aiutando allo stesso tempo altre piante ed esseri viventi a crescere e respirare tramite il loro formidabile materiale di scarto: l’ossigeno.
La fotosintesi è alla base dello sviluppo della vita sul nostro pianeta!
Non solo, se prima della fotosintesi la vita era possibile solo in acqua perché qui le prime specie erano protette dai raggi nocivi del sole, con l’aumentare dell’ossigeno prodotto dalla piante si è creato uno strato di ozono che tuttora ci protegge.
L’ozono è formato da tre atomi di ossigeno ed è un gas potenzialmente nocivo. Essendo concentrato sugli strati alti dell’atmosfera, non è dannoso per la vita, anzi, la protegge, filtrando i raggi ultravioletti del sole. Per questo è importante ridurre l'emissione di CO2!
Una nota sulle alghe, che possiamo considerare le antenate delle piante: questi organismi eucarioti antichi sono fondamentali per il nostro ecosistema perché continuano a produrre almeno il 50% dell’ossigeno del nostro pianeta. Inoltre, una forma di alga unicellulare, il fitoplancton, fornisce cibo a tutti gli esseri marini.
La capacità di fornire nutrimento e ossigeno tramite la fotosintesi clorofilliana è il superpotere delle alghe, ereditato dalle piante sulla terraferma.
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Fotosintesi clorofilliana: domande e risposte
Perché la fotosintesi clorofilliana si chiama così?
Se ne accenna ad ogni corso giardinaggio, ma meglio riprendere il concetto in queste pagine. Il nome deriva da foto, che in greco significa luce, e sintesi che vuol dire combinazione. In effetti la fotosintesi clorofilliana avviene sfruttando l’energia solare, la luce, l’acqua e l’anidride carbonica per produrre zuccheri.
Cos'è e come funziona fotosintesi clorofilliana?
La fotosintesi clorofilliana è un processo chimico con cui le piante, le alghe e alcuni batteri trasformano la luce del sole in nutrimento e producono ossigeno come materiale di scarto. La clorofilla, un pigmento verde contenuto nei cloroplasti, immagazzina la luce che innesca una serie di reazioni chimiche che uniscono l’acqua e l’anidride carbonica per formare il glucosio con cui si nutrono e liberano ossigeno come materiale di scarto.
Perché le piante fanno la fotosintesi clorofilliana?
Le piante usano la fotosintesi clorofilliana per prodursi da sole il cibo di cui hanno bisogno sotto forma di zuccheri trasformando, luce, acqua e anidride carbonica. Con l’energia immagazzinata le piante si nutrono, crescono e danno nutrimento ad altri esseri viventi. Inoltre, l’ossigeno che viene scartato dalle piante rende l’aria respirabile e ha permesso la vita sulla terra.
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