Un punto secondo me importante è la correlazione che si instaura tra l’energia che arriva alla pianta sotto forma di radiazione e quello che la pianta stessa riesce ad utilizzare.
Si parla di
FOTOINIBIZIONE, cioè di un processo che ostacola la fotosintesi rallentando le attività fotosintetiche a seguito di un eccessivo apporto di energia luminosa.
Siccome le reazioni alla luce non è possibile arrestarle, finchè c'è radiazione luminosa la pianta continuerà ad eseguire la fotolisi dell'acqua e quindi liberare elettroni e- che però sono troppi rispetto alle capacità di immagazzianamento di alcune proteine specifiche, questi reagiscono con l'acqua formando sottoprodotti tossici chiamati
radicali liberi:
OH (ossidrile)
H2O2 (superossido)
O2- (superossido)
questi radicali sono molto pericolosi perchè attaccano le molecole organiche, in particolar modo i fosfolipidi di membrana, i lipidi e i glucidi. Questo processo può portare all'autodistruzione delle cellule.
Le piante utilizzano 2 linee di difesa per proteggersi da questo problema.
-calore: la clorofilla riemette parte dell'energia che riceve sotto forma di calore
-utilizzo di molecole in grado di assorbire i fotoprodotti tossici, tra questi si possono citare carotenoidi, superossido dismutasi, acido ascorbico.
Un altro problema sempre legato alla forte radiazione e le reazioni alla luce è la
FOTORESPIRAZIONE.
Questo processo è dovuto alla doppia attitudine dell' enzima principale del ciclo di calvin, la Rubisco. Questo enzima è infatti capace di utilizzare sia la CO2 sia l'ossigeno O2. Tutto il sistema funziona alla perfezione fino a quando il rapporto CO2/O2 rimane superiore a 0,04 che corrisponde poi alla normale situazione dell' atmosfera (350
0ppm), la rubisco riconosce come substrato la CO2 rispetto all'O2 con un rapporto 3/1, quindi la rubisco è più affine alla CO2 che all' O2, però se la temperatura sale e quindi la CO2 diventa meno disponibile oppure l'ossigeno è maggiormente disponibile questo rapporto cambia.
Ogni volta che la rubisco riconosce come substrato l'O2 non si instaura un ciclo di calvin ma un ciclo di fotorespirazione che non porta alla produzione di energia ma bensì comporta una spesa di energia per ripristinare i composti iniziali del ciclo di calvin. Infatti nel ciclo di calvin ciò che interessa fissare sono gli atomi di carbonio della CO2, l'ossigeno non contiene carbonio e quindi il processo non può avvenire.
Per ovviare anche a questi problemi le piante hanno evoluto sistemi fotosintetici modficati, questi sono il sistema C4 ed il sistema CAM.
quello di cui si è parlato fino ad ora è il sistema
C3, è il più semplice e rappresenta il sistema base, viene utilizzato da piate di climi temperato freddi perchè sopportano male le alte temperature a causa di forti tassi di fotorespirazione. Si chiamano C3 perchè il primo prodotto della fotosintesi è uno zucchero a 3 atomi di carbonio.
Le
C4 sono piante che hanno evoluto un sistema di concentrazione della CO2, questo si basa sull'assimilazione della CO2 atmosferica non solo dallo stoma, ogni cellula della foglia concorre ad assimiare CO2 che viene trasportata come acido carbonico verso le cellule fotosintetizzanti fissato (carbossilato) su supporto organico chiamato malato e successivament decarbossilato. . Questo processo fa sì che anche con alte temperature e rarefazione della CO2, la pianta riesca a contenere la fotorespirazione. Queste sono più legate agli ambienti caldi, il primo prodotto del ciclo di calvin è uno zucchero a 4 atomi di carbonio.
Le
CAM (metabolismo acido delle crassulaceae) sono una evoluzione delle C4, il sistema è il medesimo, la differenza è che è diviso in 2 tempi, di notte con gli stomi aperti accumulano la CO2 come acido carbonico nei vacuoli, di giorno chiudono gli stomi eseguono le fasi alla luce e continuano il ciclo di calvin utilizzando l'acido carbonico, questo processo permette di far risparmiare dell'acqua, si tratta di solito di piante legate ad ambienti xerici.
spero di aver detto più o meno tutto l'essenziale per ora...
come sempre domande o eventuali correzioni
