Fotosintesi Clorofilliana tra chimica, biologia e il nostro futuro

Di norma - almeno per quelli della mia generazione e che oggi hanno una quarantina di anni - si sentiva parlare di fotosintesi clorofilliana alle elementari, si imparava con ragionevole grado di approssimazione che era una cosa importante per la nostra vita su questo pianeta e poi si passava oltre.

Certamente meglio di niente, ma forse non abbastanza per considerare con la dovuta attenzione una questione non esattamente banale: la vita per come la conosciamo su questo pianeta da qualche miliardo di anni è dovuta esattamente a questa complesso processo biochimico, che consente alle piante di convertire l'energia solare in energia chimica.

Questo meccanismo complesso è alla base della catena alimentare e gioca un ruolo cruciale nell'assorbimento della CO2 atmosferica, contribuendo alla regolazione del clima terrestre. In questo articolo, esploreremo la chimica e la biologia della fotosintesi clorofilliana, con un approfondimento sul ciclo di Calvin-Benson, e discuteremo l'importanza di piantare alberi per combattere il cambiamento climatico.

Il Processo della Fotosintesi Clorofilliana

La fotosintesi clorofilliana si svolge nei cloroplasti, organuli presenti nelle cellule delle piante e delle alghe. Base e motore dell’intero processo è la clorofilla, un pigmento di colore verde che si trova sullo strato superficiale della foglia.

La clorofilla cattura l'energia del sole trasformandola in energia chimica. A sua volta, questa energia prodotta attraverso il processo di fotosintesi serve per trasformare l'anidride carbonica assorbita dall'aria e l'acqua assorbita dalla pianta in zuccheri e carboidrati, ovvero il nutrimento fondamentale per l’alimentazione delle piante stesse.
Durante il fenomeno di fotosintesi clorofilliana viene prodotto e libero dell’ossigeno, come scarto di tutto il processo, che - a sua volta - è un elemento essenziale per la vita sulla Terra di piante, animali e, naturalmente, anche per l’uomo.

Trattandosi di un processo biochimico, per comprendere al meglio la fotosintesi clorofilliana occorre vedere la relativa formula chimica:

6 CO2 (anidride carbonica) + 6 H2O (acqua) → C6H12O6 (glucosio) + 6 O2 (ossigeno)

In sostanza, le piante – durante il processo di fotosintesi clorofilliana – assorbono 6 molecole di anidride carbonica e 6 molecole di acqua e – trasformandole - producono a loro volta 1 molecola di glucosio e 6 molecole di ossigeno.

Questo processo può essere suddiviso in due fasi principali: la fase luminosa e la fase oscura.

La Fase Luminosa

La fase luminosa della fotosintesi avviene nelle membrane tilacoidali dei cloroplasti o, per dirla molto più semplice: nelle cellule delle foglie delle piante (ma anche in corrispondenza di altre parti, come ad esempio i fusti giovani) e richiede la presenza di luce. Durante questa fase, la clorofilla, il pigmento che dà alle piante il loro caratteristico colore verde, cattura l'energia luminosa.

Questa energia viene utilizzata per scindere le molecole d'acqua (H2O) in ossigeno (O2), protoni (H+) ed elettroni (e-). Questo processo è noto come fotolisi dell'acqua.

Gli elettroni liberati dalla fotolisi vengono trasferiti lungo una catena di trasporto degli elettroni, che culmina con la produzione di ATP - Adenosina trifosfato e NADPH (Nicotinammide adenina dinucleotide fosfato) si tratta fondamentalmente di due molecole ad alta energia che saranno utilizzate nella fase successiva della fotosintesi. L'ossigeno, invece, viene rilasciato nell'atmosfera come sottoprodotto.

La Fase Oscura: Il Ciclo di Calvin-Benson

La fase oscura, o ciclo di Calvin-Benson, avviene nello stroma dei cloroplasti e non richiede la presenza di luce. Durante questa fase, l'energia contenuta in ATP e NADPH viene utilizzata per fissare il carbonio della CO2 atmosferica, convertendolo in glucosio.

Per chi è particolarmente interessato, qui un rapido dettaglio di come funziona il ciclo di Calvin-Benson, che può essere suddiviso in tre fasi principali:

1. Fissazione del Carbonio: La CO2 viene fissata da una molecola di ribulosio-1,5-bifosfato (RuBP) grazie all'enzima ribulosio-1,5-bifosfato carbossilasi/ossigenasi (RuBisCO), formando un composto a sei atomi di carbonio che si divide immediatamente in due molecole di 3-fosfoglicerato (3-PGA).
2. Riduzione: Le molecole di 3-PGA vengono ridotte a gliceraldeide-3-fosfato (G3P) utilizzando l'energia di ATP e NADPH.
3. Rigenerazione del RuBP: Parte delle molecole di G3P viene utilizzata per rigenerare il RuBP, consentendo al ciclo di continuare. Il resto delle molecole di G3P può essere convertito in glucosio e altri carboidrati.

Importanza Ambientale della Fotosintesi

Quello che però è essenziale tenere presente, sempre, è che la fotosintesi non è solo vitale per la produzione di energia e nutrienti per le piante, ma svolge anche un ruolo essenziale nel sequestro del carbonio. Le piante assorbono CO2 dall'atmosfera durante la fotosintesi, riducendo la concentrazione di questo gas serra e mitigando gli effetti del cambiamento climatico.

Inoltre, la produzione di ossigeno come sottoprodotto della fotosintesi è cruciale per la respirazione degli organismi aerobici, inclusi gli esseri umani.

L'Utilità di Piantare Alberi

Piantare alberi è una delle soluzioni più efficaci per combattere il cambiamento climatico. Gli alberi, attraverso la fotosintesi, assorbono grandi quantità di CO2 dall'atmosfera, contribuendo a ridurre l'effetto serra. 

Anzi, per essere precisi la questione cruciale non è solo piantare alberi, ma farlo in modo che possa essere garantita nel modo più efficace la loro possibilità di crescere in salute e quindi, giustappunto, assorbire tanta CO2. Questo è proprio alla base del metodo con cui lavoriamo.

Inoltre, gli alberi offrono numerosi benefici ambientali:

• Protezione del suolo: Le radici degli alberi aiutano a prevenire l'erosione del suolo.
• Regolazione del ciclo dell'acqua: Gli alberi influenzano positivamente il ciclo dell'acqua, migliorando l'infiltrazione e riducendo il rischio di inondazioni.
• Supporto alla biodiversità: Le foreste sono habitat per una vasta gamma di specie animali e vegetali.

Conclusioni

La fotosintesi clorofilliana è un processo straordinario che sostiene la vita sulla Terra. Capire la chimica e la biologia di questo meccanismo ci aiuta a comprendere l'importanza delle piante e delle foreste nella nostra vita quotidiana e nel mantenimento dell'equilibrio ecologico.

Piantare alberi non solo contribuisce a sequestrare CO2, ma offre anche numerosi benefici ambientali e sociali. Sostenere progetti di riforestazione e piantumazione, come quelli promossi da Treedom, è un passo significativo verso un futuro più verde e sostenibile. Unisciti a noi nel piantare alberi e nel proteggere il nostro pianeta.