Fotosintesi: storia Flashcards
Tappe storiche
- Metà XVII secolo esperimenti; 1648 pubblicazione: crescita del salice - Jan B. van Helmont
- 1771: rigenerazione dell’aria - Joseph Priestley
- 1796: per purificare l’aria le piante hanno bisogno di luce - Jan Ingenhousz
- 1905: il processo fotosintetico è diviso in due fasi - Frederick Frost Blackman
- 1930: solfobatteri e ossidoriduzione - Cornelius B. van Niel
- 1937: la luce genera potere riducente - Robert Hill
1941: marcatura dell’O2 - Samuel Ruben & Co-W
Van Helmont
Esperimento di van Helmont sul salice è considerato uno tra i primi studi quantitativi sulla nutrizione e la crescita delle piante.
Van Helmont fece crescere un salice (cresce velocemente, il “maiale” delle piante) e misurò la quantità di terreno, il peso dell’albero e l’acqua che aggiunge. Dopo 5 anni il salice pesava circa 76 kg di peso. Poiché il peso del terreno era quasi lo stesso di quando iniziò l’esperimento (perse circa 90 g), dedusse che l’aumento di peso dell’albero proveniva interamente dall’acqua.
Priestley
Esperimento di Joseph Priestley dimostrò che le piante erano in grado di rigenerare l’aria tossica per gli animali.
Priestley pose sotto una campana di vetro una candela e constatò che la candela dopo poco si spegneva, però se aggiungeva una pianta di menta la candela tornava a bruciare. Priestley andò oltre e osservò che un topo posto sotto la campana di vetro poco dopo moriva, ma se poneva sotto la campana, oltre al topo, una pianta di menta, il topo non moriva in breve tempo. Aveva dimostrato che l’aria detossificata, ritornava ad essere respirabile.
Ingenhousz
Esperimento di Jan Ingenhousz dimostrava che le piante erano in grado di rigenerare l’aria tossica per gli animali e ciò avveniva grazie alla luce e alle parti verdi delle piante.
Ingenhousz pose sotto una campana di vetro una candela, una pianta di menta o, in alternativa, una patata. Inoltre, la campana con la candela e la pianta di menta veniva oscurata per una settimana. Ingenhousz constatò che solo la campana posta alla luce permetteva alla candela di continuare a bruciare. Da ciò dedusse che la pianta detossificava l’aria solo in presenza della luce.
Solo la campana con la menta rigenereva aria mentre quella con la patata no —-> parti verdi.
Blackman
Gli esperimenti di Ingenhousz chiarirono che FS necessitava di luce, ma fu Blackman che dimostrò attraverso semplici esperimenti che la FS consta di due fasi, una detta luce dipendente, l’altra luce indipendente. Blackman osservò che le reazioni di FS potevano essere controllate dall’intensità luminosa ma anche dalla temperatura.
Blackman contava il numero di bollicine sviluppate nell’unità di tempi e le considerava come velocità di reazione - utilizzò una pianta acquatica del genere Elodea che libera bollicine di O2 durante la FS in funzione di temperatura e luce.
Il grafico ci dice che in condizioni di CO2 insufficiente la fase stazionaria è subito raggiunta, perciò la CO2 è limitante. Luce e temperatura non possono implementare la FS. Aumentando l’intensità luminosa e mantenendo la temperatura dell’H2O costante (20°C) la FS incrementava sino ad un certo valore di intensità luminosa (1500 candele/Watts), se si andava oltre si raggiungeva un plateau. Lo tesso succedeva a temperature superiori (35°C). Incrementando però gradualmente la temperatura sino a 35°C si raggiungeva un plateau dovuto al fatto che a quella temperatura gli enzimi funzionano al meglio, ergo Blackman dedusse che la FS era suddivisa in due fasi: una luce dipendente, l’altra indipendente.
Van Neil
L’espermento di Ingenhousz suggeriva che luce, H2O e CO2 erano gli attori principali della FS. Ciò fece suppore che la CO2 si scindesse in C e O2 in presenza di luce e che il C si legasse con l’H2O per generare carboidrati. Con il progredire delle conoscenze questa idea si rivelò errata.
Cornelius B. van Niel propose sulla base delle reazioni chimiche in particolari batteri detti solfobatteri purpurei, un’altra possibilità.
Van Niel si rese conto studiando i batteri purpurei che in realtà l’andamento della sintesi dei carboidrati era ben diverso; infatti tali batteri utilizzavano nel processo l’H2S come agente riducente per organicare il carbonio. Inizialmente nessuno diede peso alla reazione di organicazione della CO2 scoperta da van Niel, ma tutto cambiò quando lo stessi van Niel estrapolò un concetto generale dalla sua scoperta riguardo alla FS, ovvero che l’agente riducente poteva essere qualsiasi molecola idrogenata: H2O per l’FS ossigenica, H2S per la solfogenica.
Hill
Robert Hill dimostrò che esisteva un accettore intermedio degli elettroni della FS.
Hill ruppe le cellule delle foglie e separò i cloroplasti (CLP) dal resto delle componenti cellulari per centrifugazione, dopo di che ruppe i CLP e utilizzo Fe3+ e un colorante, il 2,6-diclorofenoloindofenolo (DCPIP) che in ambiente ossidato è blu ma in ambiente ridotto è incolore. I tilacoidi (TLC) irraggiati fornivano quindi gli elettroni che potevano ridurre il Fe3+ (soluzione blu) che diventava Fe2+ (soluzione incolore) in assenza di CO2.
