Gli organismi fotosintetici, come piante, alghe e cianobatteri, convertono l'energia luminosa in energia chimica attraverso la fotosintesi, producendo glucosio e ossigeno da acqua e anidride carbonica. Questo processo si svolge nei cloroplasti e si divide in due stadi: reazioni luce-dipendenti, che generano ATP e NADPH, e reazioni luce-indipendenti, che utilizzano questi prodotti per sintetizzare zuccheri. La clorofilla e altri pigmenti catturano la luce e il ciclo di Calvin trasforma la CO2 in glucosio, utilizzato dalla pianta per energia o immagazzinato sotto forma di riserve.

1. Gli organismi che fanno fotosintesi sono i
soli esseri capaci di trasformare l’energia
luminosa in energia chimica.
Durante la fotosintesi tali organismi (che si
chiamano autotrofi) convertono l’acqua e il
diossido di carbonio in glucosio e ossigeno
Energia dal sole per la
fotosintesi

2. Introduzione alla fotosintesi
Gli autotrofi svolgono il ruolo di produttori di
sostanze alimentari
• Le piante sono organismi autotrofi in quanto
producono da sole le sostanze nutritive di cui
necessitano e provvedono al proprio fabbisogno
senza mangiare altri organismi.
• I cloroplasti delle cellule vegetali catturano l’energia
luminosa e la trasformano in energia chimica, che
viene immagazzinata nei legami di molecole
organiche.

3. Le piante, le alghe e alcuni batteri unicellulari
(cianobatteri) sono fotoautotrofi (organismi autotrofi che
utilizzano la luce come fonte di energia per i propri
processi vitali) e produttori degli alimenti consumati da
quasi tutti gli organismi viventi.
PIANTE
ALGHE CIANOBATTERI

4. Le piante producono ossigeno gassoso scindendo le
molecole d’acqua
L’ossigeno gassoso (O2) prodotto durante la fotosintesi
proviene dall’ossigeno presente nelle molecole d’acqua.
glucosio

5. La fotosintesi avviene nei
cloroplasti presenti nelle
foglie e nei fusti erbacei.
Nei cloroplasti si trovano i pigmenti fotosintetici, delle
sostanze che catturano la luce. Il più importante e numeroso
è la clorofilla.
La clorofilla assorbe tutte le radiazioni luminose tranne il
verde: per questo le foglie sono di colore verde.
I pigmenti carotenoidi sono di colore giallo e arancione:
quando in autunno alcune piante non producono più la
clorofilla le foglie diventano di questi colori.

6. La fotosintesi avviene in due stadi collegati tra loro:
• le tappe del primo stadio sono note come
reazioni luce-dipendenti (fase luminosa, si
svolge in presenza di luce);
• le tappe del secondo stadio sono note come
reazioni luce-indipendenti (fase oscura, si
svolgono sia al buio che in presenza di luce).

8. Le reazioni luminose trasformano l’energia luminosa in
energia chimica, liberando ossigeno gassoso (O2).
Nelle reazioni luce-indipendente (ciclo di Calvin) si
formano le molecole di zucchero a partire da CO2
usando ATP e NADPH prodotti dalle reazioni luminose.
Luce
CO2
H2O
Cloroplasto
REAZIONI
LUMINOSE
(nei grani)
CICLO
DI CALVIN
(nello stroma)
NADP+
ADP
+ P
ATP
NADPH
O Zucchero
Le reazioni luminose
avvengono nei
GRANI o TILACOIDI,
le membrane dei
cloroplasti che
contengono la
clorofilla

9. Nei tilacoidi c’è la clorofilla. Quando viene colpita dalla luce si producono
due processi:
Il processo di idrolisi e il processo di trasferimento di elettroni lungo una
sequenza di proteine per formare ATP

10. In una molecola di clorofilla colpita dalla luce, gli
elettroni acquistano energia.
Si produce la reazione:
ADP + Proteina + Energia = ATP
Quando la luce colpisce la foglia si produce anche
l’idrolisi (la scissione dell’acqua):
- si liberano elettroni
- si producono ioni idrogeno H+ (che si legano alle
molecole trasportatrici NADP+ per formare NADPH)
- si libera ossigeno nell’ambiente

11. Nella fase oscura, gli zuccheri si formano a partire dal
diossido di carbonio attraverso un processo ciclico
Il ciclo di Calvin avviene nello stroma dei cloroplasti:
L’ATP prodotto nella fase luce-dipendente nella fase
luce-indipendente induce una reazione ciclica che
trasforma la CO2 proveniente dall’atmosfera in glucosio.

12. Le molecole di glucosio possono essere:
- usate dalla cellula vegetale come energia (uso
diretto);
- accumulate come zuccheri nei frutti;
- usate per formare glucidi complessi (amido e
cellulosa);
- convertite in amminoacidi e acidi grassi che la
pianta usa per costruire nuovi tessuti.