Molecola del Mese di David S. Goodsell Trad. di Mauro Tonellato

Fotosistema II

Indice 2004

Tre miliardi di anni fa iI nostro mondo è cambiato completamente. Prima di allora, la vita sulla Terra poteva contare solo su quelle rare risorse naturali che si formavano da sole nell'ambiente, come le molecole organiche prodotte dai fulmini, dalle sorgenti calde, e da altre fonti geochimiche. Queste risorse però si esaurivano rapidamente. Tutto è cambiato quando alcune cellule hanno scoperto un modo per catturare la luce del sole e trasformarla in energia per far funzionare i loro processi interni. La scoperta della fotosintesi ha creato enormi nuove possibilità di crescita ed espansione, e ha permesso l'esplosione della vita sulla Terra. Con questa nuova scoperta, le cellule hanno imparato ad estrarre l'anidride carbonica dall'aria e a farla reagire con l'acqua per creare le materie prime e l'energia necessarie per la crescita. Oggi la fotosintesi è il fondamento della vita sulla Terra, dato che fornisce il cibo e l'energia che permettono agli organismi di vivere (a parte alcune particolari eccezioni).

I Colori della Fotosintesi
Le cellule moderne catturano la luce usando una struttura complessa chiamata fotosistema, come quello mostrato nella figura qui sopra ottenuta dall'archivio PDB 1s5l. I fotosistemi sono formati da proteine e da un insieme di molecole intensamente colorate per catturare la luce. Le molecole capaci di assorbire la luce comprendono le clorofille verdi che sono formate da una molecola organica piatta che circonda uno ione magnesio e i carotenoidi arancioni che possiedono una lunga catena idrocarburica con molti doppi legami carbonio-carbonio. Queste molecole assorbono la luce e la usano per eccitare elettroni. Gli elettroni eccitati sono poi utilizzati per produrre l'energia necessaria alla cellula.

Elettroni ricchi di energia
Il fotosistema II è il primo anello nella catena di eventi della fotosintesi. Cattura i fotoni ed usa l'energia ricavata per estrarre elettroni da molecole di acqua. Questi elettroni sono coinvolti in più processi. Dapprima, quando gli elettroni vengono estratti, le molecole di acqua vengono spezzate in ossigeno gassoso che si allontana sotto forma di bollicine e ioni idrogeno che sono usati per favorire la sintesi di ATP. Questa è la fonte di tutto l'ossigeno che respiriamo. In un secondo momento, gli elettroni vengono fatti passare lungo una catena di proteine trasportatrici di elettroni, ottenendo una spinta supplementare lungo la strada dal fotosistema I. Mentre gli elettroni scorrono lungo la catena, vengono pompati ioni idrogeno attraverso la membrana, questo crea una differenza di pH tra i due lati della membrana che fornisce energia per la sintesi di ATP. Infine, gli elettroni vengono ceduti ad una molecola di NADPH che a sua volta li cede agli enzimi che sintetizzano il glucosio a partire da acqua e anidride carbonica.

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