Pillole Testbusters e Biologia, la fotosintesi: questa sconosciuta

Introduzione

Durante la preparazione al test d’ingresso una domanda sorge spontanea: “A cosa serve studiare la fotosintesi?”

Verrebbe da dire che la risposta corretta sia la A: “nulla”, ma è anche vero che purtroppo non è raro trovare qualche domanda in proposito proprio al test.

È bene quindi conoscerne le basi, in modo da non trovarsi completamente impreparati in caso di necessità.

Non bisogna preoccuparsi troppo però: le cose fondamentali da sapere sono relativamente poche.

Lo scopo di questo articolo è quello di raccoglierle in un’unica pagina, in modo da limitare il più possibile il tempo che dovrete sprecare sopra i libri.

La fotosintesi si svolge nei cloroplasti ed è divisa in due fasi:

1. fase luminosa
2. fase oscura (o ciclo di Calvin)

Chiariamo subito una cosa: con questo non si intende che l’ultima debba avvenire per forza al buio, mentre la prima necessita obbligatoriamente di energia luminosa. Infatti, in un linguaggio più accademico, la prima viene detta fase luce-dipendente mentre la seconda fase luce-indipendente.

Come sempre, il modo migliore per affrontare l’argomento è attraverso la pratica quindi vediamo insieme qualche esercizio:

ESERCIZIO 1

Indicare quale delle seguenti affermazioni relative ai cloroplasti è errata:

A. Possiedono una doppia membrana

B. Al loro interno si ha sintesi proteica

C.Contengono piccole porzioni di DNA

D. Si trovano in quasi tutte le cellule eucariote

E. Sono la sede di vie metaboliche fondamentali alla sopravvivenza della cellula

I cloroplasti, come i mitocondri, sono organelli delimitati da una doppia membrana. A differenza di questi ultimi però, entrambe le membrane sono lisce. Lo spazio all’interno dell’organello è chiamato stroma. Nello stroma si trovano delle piccole cisterne schiacciate chiamate tilacoidi. I tilacoidi sono impilati uno sull’altro in colonne dette grana. Diversi grana sono collegati tra loro da prolungamenti di membrana detti lamelle.

È importante ricordare che anche nei cloroplasti, come nei mitocondri, si trovano DNA e ribosomi.

Infine, è necessario tenere a mente che i cloroplasti, a differenza dei mitocondri (si, spesso questi organelli vengono paragonati fra loro) non si trovano in tutte le cellule eucariote, ma solo in parte di esse. Dopo tutto non tutti gli organismi eucarioti possono svolgere la fotosintesi.

Risposta corretta D.

ESERCIZIO 2

Quale dei seguenti è un prodotto della fase luminosa della fotosintesi?

A. NADP+

B. ATP

C. NADH

D. Glucosio

E. Ribulosio 1,5-Bisfosfato

La fase luminosa ricorda per molti aspetti la catena di trasporto degli elettroni. Si svolge sulla membrana dei tilacoidi, a cavallo tra il lume del tilacoide e lo stroma del cloroplasto.

L’energia luminosa viene “catturata” dalla clorofilla a livello dei Foto-Complessi (PSI e PSII), e viene usata per ossidare una molecola di H2O  ad O2, liberando elettroni e ioni H+ (questa reazione avviene a livello di PSII. PSI entra in gioco dopo e fa parte della “catena di trasporto” degli elettroni nella membrana del tilacoide). Gli e– vengono quindi trasportati per la membrana attraverso una serie di molecole trasportatrici, per essere infine scaricarti su una molecola di NADP+. Questa viene ridotta a NADPH e liberata nello stroma. Gli ioni H+ invece escono nello stroma passando attraverso il complesso ATP-sintetasi, ed esattamente come nella respirazione il loro flusso è sfruttato per sintetizzare ATP. La risposta corretta a questa domanda è quindi ATP.

Risposta corretta B.

ESERCIZIO 3

Quale delle seguenti molecole può essere considerata come fattore limitante per il Ciclo di Calvin?

A. FADH 2

B. NADPH

C. Gliceraldeide 3 Fosfato

D. Glucosio

E. O2

Il ciclo di Calvin si svolge nello stroma dei tilacoidi. Non ha bisogno di luce per avvenire, ma è comunque dipendente dai prodotti della fase luminosa.

La prima reazione, l’unica che è bene tenere a mente, prevede l’unione di una molecola di Ribulosio-1,5-Bisfosfato con una molecola di CO 2 a dare due molecole di 3-Fosfoglicerato. L’enzima responsabile è il RuBisCO (Ribulosio Bisfosfato Carbossilasi/Ossigenasi).

Il 3-fosfoglicerato subisce una serie di reazioni e, attraverso il consumo di un ATP e di un NADPH (che viene riossidato a NADP), diventa Gliceraldeide-3-Fosfato. Parte della gliceraldeide esce dal ciclo e viene utilizzata per sintetizzare nuovo glucosio. La gliceraldeide rimanente rientra nel ciclo, e tramite una serie di reazioni sarà trasformata in Ribulosio-5-Bisfosfato e poi, tramite il consumo di un’altra molecola di ATP, nuovamente in Ribulosio-1,5-bisfosfato. In tutto questo quindi la Gliceraldeide è intermedio di reazione, e non un fattore limitante.

La risposta corretta quindi è NADPH. Senza il suo potere riducente infatti il ciclo non potrebbe procedere.

Risposta corretta B.

Fine, felici?

Nella correzione delle domande ho cercato di inserire tutti gli elementi fondamentali sulla fotosintesi da tenere a mente. Ovviamente si può approfondire ulteriormente l’argomento (dopo tutto non si sa mai, magari proprio quest’anno usciranno quesiti incredibilmente specifici sull’argomento), ma considerando l’andamento delle domande negli ultimi anni probabilmente non conviene dedicarci troppo tempo in più.

Nel caso, il consiglio è sempre lo stesso: usare i libri di teoria sì, ma è bene integrare con delle immagini.

Vedere su carta come funzionano le diversi fasi è un ottimo sistema per riuscire a tenerle a mente.