La fase luminosa della fotosintesi

La Fase Luminosa della Fotosintesi e il Viaggio degli Elettroni

La fase luminosa della fotosintesi è un insieme di reazioni che avvengono all'interno dei cloroplasti, precisamente nella membrana dei tilacoidi. Queste reazioni dipendono dalla luce solare per attivare i fotosistemi II (PSII) e I (PSI), che sono complessi proteici contenenti pigmenti fotosintetici. L'energia luminosa assorbita dai pigmenti del PSII provoca l'eccitazione degli elettroni della molecola di clorofilla a, che vengono poi trasferiti a una serie di trasportatori di elettroni. Durante questo percorso, gli elettroni passano attraverso il complesso del citocromo b6f e il plastochinone, contribuendo alla creazione di un gradiente protonico attraverso la membrana tilacoidale. Questo gradiente è sfruttato dall'ATP sintasi per convertire l'energia potenziale in ATP. Contemporaneamente, l'ossigeno-evolving complex (OEC) ossida l'acqua, liberando ossigeno molecolare e protoni, e fornendo gli elettroni necessari per rimpiazzare quelli persi dal PSII.

Il Ruolo del PSI e la Produzione di NADPH

Dopo aver lasciato il complesso del citocromo b6f, gli elettroni vengono trasferiti al PSI tramite la plastocianina. Il PSI, anch'esso eccitato dalla luce, facilita il trasferimento degli elettroni alla ferredossina, una piccola proteina solubile. Gli elettroni sono infine ceduti alla ferredossina-NADP+ reduttasi, che catalizza la riduzione del NADP+ a NADPH. Quest'ultimo, insieme all'ATP prodotto nella fase luminosa, è utilizzato nella fase oscura della fotosintesi per la sintesi di carboidrati. La fotolisi dell'acqua, catalizzata dall'OEC, è fondamentale per mantenere il flusso di elettroni attraverso i fotosistemi e per la produzione di ossigeno, con un bilancio energetico che richiede l'assorbimento di 8 fotoni per ogni molecola di O2 e 2 molecole di NADPH prodotte.

Distribuzione dei Complessi Fotosintetici e Fotofosforilazione

I complessi fotosintetici sono distribuiti in modo specifico all'interno della membrana tilacoidale. Il PSI e l'ATP sintasi sono prevalentemente localizzati nelle regioni della membrana esposte allo stroma, mentre il PSII si trova principalmente nei grana, le strutture a pila dei tilacoidi. Questa disposizione ottimizza le funzioni fotosintetiche e la produzione di ATP e NADPH. La fotofosforilazione, che sfrutta il gradiente protonico per produrre ATP, può essere ciclica o non ciclica. La fotofosforilazione non ciclica coinvolge entrambi i fotosistemi e produce sia ATP che NADPH, mentre quella ciclica, che avviene solo attraverso il PSI, produce ATP senza la formazione di NADPH. La via ciclica è spesso utilizzata quando la cellula ha un maggiore bisogno di ATP rispetto a NADPH.

Impatto dei Diserbanti sulla Fotosintesi e Consequenze Ambientali

Alcuni diserbanti, come il Paraquat e l'atrazina, hanno effetti nocivi sul processo fotosintetico. Il Paraquat agisce intercettando gli elettroni destinati al PSI e trasferendoli all'ossigeno per formare specie reattive dell'ossigeno (ROS), che possono danneggiare le cellule vegetali e portare al loro sbiancamento. L'atrazina inibisce il trasporto di elettroni bloccandosi sulla proteina D1 del PSII. Questi agenti chimici possono avere ripercussioni negative sull'ambiente e sulla salute umana, aumentando il rischio di malattie come il morbo di Parkinson. Nonostante siano vietati in molti paesi, l'uso e la produzione di questi diserbanti persistono in alcune aree, sollevando preoccupazioni per la contaminazione delle risorse idriche e la perdita di biodiversità.