Le Piante: autotrofia, fotosintesi e metaboliti
Le piante sono esseri viventi che si auto-producono il cibo per la sopravvivenza.
Autotrofia: Proprietà degli organismi vegetali di trasformare composti inorganici (acqua, aria, terreno…) in sostanze organiche (carboidrati, proteine…) per soddisfare i propri fabbisogni nutritivi.
Ragionando su questa definizione è facile capire quanto la nostra vita e in generale la vita di tutti gli animali (carnivori ed erbivori), sia dipendente dal mondo vegetale. Se non esistessero le piante che trasformano la materia inorganica in materia organica il regno animale non esisterebbe. Le piante, in grado di svolgere la fotosintesi, producono la materia organica vivente per nutrirsi; l’uomo e tutti gli organismi animali consumano, oltre all’acqua e ad una quantità minima di sali minerali, il materiale organico prodotto dalle piante.
Le piante e la fotosintesi
La fotosintesi clorofilliana è un processo chimico che avviene all’interno delle piante ed è quindi un processo presente in tutti gli organismi fotoautotrofi. Questi sono in grado di trasformare l’energia luminosa, quindi, l’energia che deriva direttamente dal sole, in energia chimica; Negli organismi vegetali questo processo avviene all’interno di organi chiamati cloroplasti i quali sono contenuti nelle cellule dei tessuti della pianta in grado di svolgere la fotosintesi.
cloroplasti-a-microscopio
All’interno dei cloroplasti sono presenti le molecole, soprattutto clorofilla e carotenoidi, capaci di “assorbire” la luce solare e trasferirla in determinati centri di raccolta. Da qui partiranno poi una serie di reazioni chimiche. Distinguiamo due diverse vie di reazioni; una chiamata fase luminosa e una chiamata fase chimica la quale non dipende dalla presenza o meno di luce.
Dott. Ing. Giacomino Redondi; rcinews.it
La fase luminosa
Gloria Pellizzari 2022, Monte Argentario
In questa fase, i pigmenti che abbiamo citato prima (clorofilla e carotenoidi) captano la luce del sole e trasferiscono quest’energia, con una sequenza a catena, alle molecole vicine fino al raggiungimento del centro di reazione. In concomitanza a questo avviene anche la fotolisi dell’acqua, in parole semplici sarebbe la divisione delle molecole d’acqua attraverso l’energia luminosa.
Il risultato di questa serie di reazione da origine alla produzione di:
- ATP: composto chimico che fornisce alla cellula l’energia necessaria per svolgere qualsiasi tipo di lavoro biologico
- NADPH: molecola che svolge un ruolo cruciale in alcune delle reazioni chimiche che compongono il processo di fotosintesi
La fase chimica
In questa fase chiamata anche fase di fissazione del carbonio, le molecole di ATP e NADPH vengono impiegate per dar luogo ad una serie di reazioni che portano alla riduzione dell’anidride carbonica. Queste reazioni si svolgono nello stroma, il tessuto che forma la materia strutturale del cloroplasto. Il ciclo di Calvin è la reazione ciclica che più prende parte in questo stadio; durante lo svolgersi di questi continui cicli si formano numerosi composti e infine, ogni sei giri si forma una molecola di glucosio tramite la quale si conclude il processo della fotosintesi clorofilliana e prende parte la biosintesi dei composti organici.
Gloria Pellizzari 2022, Casez località plan dei pini
Le piante e i loro metaboliti: primari e secondari
Carboidrati, proteine, lipidi e acidi nucleici rappresentano per la pianta i cosiddetti metaboliti primari in quanto hanno una funzione prettamente nutritiva.
La pianta partendo da questi composti mette in atto delle biosintesi (serie di reazioni chimiche) specializzate che producono i metaboliti secondari che servono alla pianta principalmente per:
- difendersi da eventuali predatori (sostanze tossiche o poco gradevoli)
- attirare gli insetti impollinatori (pigmenti dei fiori)
- attirare gli animali (colore dei frutti)
- mettere in atto meccanismi di competizione/comunicazione con le altre piante (allelopatia)
- funzionalità strutturali (es. lignina)
- regolare la relazione pianta-ambiente
Spesso queste sostanze risultano molto preziose anche per noi: infatti molte di queste vengono impiegate dall’uomo a scopo terapeutico; i metaboliti secondari della pianta sono quei composti che siamo abituati a chiamare principi attivi o sostanze biologicamente attive.
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