La fase luminosa della fotosintesi

Con il termine “fase luminosa” si è soliti indicare l'insieme delle reazioni che avvengono quando la pianta riceve un adeguato quantitativo di luce. Abbiamo già detto che il fotone è l'unità corpuscolare della radiazione luminosa e che possiede una determinata energia ad una certa frequenza. I pigmenti, compresa la clorofilla, che sono presenti nel cloroplasto vengono eccitati, in base al loro spettro di assorbimento specifico, e per il fenomeno della risonanza trasmettono questa energia ai pigmenti vicini. In questo modo centinaia di differenti pigmenti captano più fotoni rispetto a quanto sarebbe stato possibile ricevere con una singola molecola accettore. Inoltre i vari pigmenti possiedono spettri di frequenza eterogenei e sono capaci di interagire con la maggior parte dello spettro luminoso; se, per ipotesi, i pigmenti presenti nell'apparato fotosintetico fossero soltanto quelli della clorofilla “a” allora il cloroplasto sarebbe capace di usare soltanto la lunghezza d'onda della componente cromatica vicino al rosso e le altre lunghezze, corrispondenti agli altri colori, sarebbero praticamente non recuperabili.

Illustrazione: Schematizzazione della fotosintesi clorofilliana

I pigmenti, dunque, sono disposti in modo tale da ottenere quanta più energia possibile per singola unità di superficie. L'organizzazione di questi pigmenti prende il nome di complesso antenna e rafforza l'idea che queste strutture servano da ricevitori eterogenei dell'energia presentata sotto forma di quanto. Il complesso antenna convoglia, mediante il fenomeno della risonanza, l'energia verso un centro di reazione che sarà il mezzo grazie al quale un elettrone, proveniente dall'ossidazione dell'acqua, verrà ceduto alla catena di trasporto.

Il fotosistema non è altro che l'unione del complesso antenna, con tutti i suoi pigmenti, ed il centro di reazione che possiede una particolare clorofilla di tipo “a”. È questa clorofilla che permette la trasduzione dell'energia da fisica a chimica in una serie di reazione di ossidoriduzione che hanno il compito di trasportare l'elettrone, generando quindi un flusso elettronico, verso il destino finale della fotosintesi: la produzione di equivalenti di riduzione sotto forma di NADPH e di “energia chimica” in forma di ATP o in altre reazioni enzimatiche di ossidazione. Per rendere possibile la sintesi di queste due molecole, nel cloroplasto, lavorano due fotosistemi definiti fotosistema I e fotosistema II abbreviati con i loro rispettivi acronimi PS-I e PS-II.