Biologia vegetale

Questa lezione approfondisce la fotosintesi clorofilliana a un livello di scuola secondaria superiore, coprendo sia la struttura del cloroplasto che le due fasi del processo. Il cloroplasto è organizzato in tilacoidi (dove avvengono le reazioni luminose) immersi nello stroma (dove ha luogo il ciclo di Calvin) — una distinzione strutturale che è alla base di tutta la biochimica del processo.

Nella fase luminosa, la luce provoca la fotolisi dell'acqua, liberando elettroni, protoni e ossigeno. Gli elettroni attraversano una catena di trasporto che genera un gradiente protonico attraverso la membrana tilacoidale; questo gradiente alimenta l'ATP sintasi tramite chemiosmosi, producendo ATP, mentre il NADP+ viene ridotto a NADPH.

Nel ciclo di Calvin (fase al buio), l'enzima Rubisco catalizza la fissazione della CO2 sul ribulosio-1,5-bisfosfato (RuBP), formando acido 3-fosfoglicerico (GP). Utilizzando l'ATP e il NADPH prodotti nella fase luminosa, il GP viene ridotto a gliceraldeide-3-fosfato (G3P), che serve sia per sintetizzare zuccheri sia per rigenerare il RuBP e mantenere attivo il ciclo.

La lezione tratta infine i tre fattori limitanti classici della velocità fotosintetica — intensità luminosa, concentrazione di CO2 e temperatura — e la loro rilevanza pratica in agricoltura, ad esempio nella gestione delle serre.

• Descrivere la struttura del cloroplasto (tilacoidi, grana, stroma) in relazione alla sua funzione
• Spiegare la fotolisi dell'acqua e la chemiosmosi nelle reazioni luminose
• Descrivere il ciclo di Calvin: fissazione della CO2 da parte della Rubisco, formazione e riduzione del GP, rigenerazione del RuBP
• Identificare i tre fattori limitanti della velocità fotosintetica (luce, CO2, temperatura)
• Collegare la conoscenza dei fattori limitanti ad applicazioni pratiche in agricoltura

La fotosintesi avviene nel cloroplasto: le reazioni luminose sui tilacoidi (fotolisi dell'acqua, chemiosmosi, produzione di ATP e NADPH) e il ciclo di Calvin nello stroma (fissazione della CO2 da parte della Rubisco, riduzione del GP a G3P, rigenerazione del RuBP). I tre fattori limitanti della velocità fotosintetica sono l'intensità luminosa, la concentrazione di CO2 e la temperatura.