Giuseppe Pignatale
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 Sintesi clorofilliana
 
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 Sopra Fig.01: sintesi clorofilliana in laboratorio.

Abbiamo avuto più volte l'occasione di sentir dire che la luce è una forma di energia. Ora ce ne renderemo pienamente conto, vedendo come le foglie, sotto l'azione della luce, sono in grado di trasformare un prodotto di rifiuto, l'anidride carbonica, in prodotti altamente energetici: amido, zuccheri, ecc.
L'anidride carbonica nell'aria. Come già sappiamo, l'aria, costituita prevalentemente da azoto (80°% circa) e ossigeno (quasi il 20%) contiene piccole quantità di anidride carbonica.

LE FOGLIE «MANGIANO » ANIDRIDE CARBONICA
Costruiamo il semplice apparecchio illustrato in figura01 , con i seguenti recipienti:
1) un grosso flacone di vetro o, meglio, una campana di vetro,     in cui possiamo porre una pianta di fagiolo con le radici     immerse nell'acqua, nel caso del flacone, o nel vasetto di     terra, se si dispone della campana di vetro;
2) un vasetto con acqua di calce limpidissima;
3) un vaso che funge da aspiratore.

I recipienti dovranno essere tutti provvisti di tappi con due fori. Nel primo, in un foro è infilato un lungo tubo di vetro che deve giungere fin sotto il denso strato di foglie e farvi giungere dall'esterno l'aria contenente anidride carbonica. Nell'altro è infilato un tubo corto, che aspira l'aria al disopra delle foglie. Questo secondo tubo è connesso, mediante un piccolo tubo di gomma, ad una cannuccia di vetro che pesca nell'acqua di calce contenuta nel secondo recipiente, e vi fa gorgogliare l'aria uscente dal primo recipiente. Nell'altro foro del tappo è infilato un altro tubo corto (che non tocca l'acqua) in comunicazione con l'aria dei terzo recipiente, pieno per tre quarti di acqua. Nel secondo foro del tappo di quest'ultima è infilato un tubo ad U che funge da sifone. L'acqua, uscendo attraverso questo,

 


succhia attraverso l'altro foro l'aria proveniente dal secondo vaso. Il terzo vaso funziona quindi da aspiratore. Con questo apparecchio, dimostriamo che l'aria viene privata dell'anidride carbonica per opera delle foglie. Infatti essa, pur gorgogliando attraverso l'acqua di calce, non la fa intorbidire. Naturalmente, occorre procedere con cautela, cioè far funzionare l'aspiratore molto lentamente (regolando il flusso dell'acqua uscente con un rubinetto) e per brevi intervalli, altrimenti le foglie non fanno in tempo a depurare l'aria. Inoltre, il flacone che contiene la piantina di fagiolo deve essere esposto alla piena luce del sole.
Se invece togliamo dal primo flacone la pianta e ripetiamo l'esperimento, l'aria, che non è stata depurata dall'anidride carbonica, farà intorbidire l'acqua di calce. Le foglie, assorbendo anidride carbonica, espellono ossigeno. Se noi immergiamo un ramo munito di foglie in un vaso di vetro pieno di acqua ricca di anidride carbonica (in cui si è aggiunta cioè un po' di acqua di seltz), e ben esposto alla luce, vedremo sulle foglie formarsi delle bollicine. Per raccoglierle, copriremo il rametto con un imbuto rovesciato, il cui gambo è immerso in una grossa provetta capovolta piena di acqua. Le bollicine che man mano si formano finiranno per riempire gran parte della provetta, scacciando l'acqua. Se poi togliamo con destrezza la provetta e vi introduciamo la punta di brace di un fuscello, vedremo svilupparsi una fiamma: prova evidente che il gas delle bollicine raccolte è ossigeno: la foglia ha assorbito anidride carbonica ed espulso ossigeno. Questo ossigeno proviene dall'acqua presente nella foglia. I botanici hanno dimostrato che queste trasformazioni sono in realtà complicatissime e avvengono per opera della sostanza verde contenuta nelle foglie: la clorofilla. Il complesso di questi fenomeni si chiama funzione clorofilliana


Sopra: come avviene la sintesi clorofilliana. A) acqua contenuta nella linfa ascendente; B) Zucchero prudotto dalla fotosintesi clorofilliana, sciolto nella linfa discendente; C) Ossigeno emesso; D) Anidride carbonica assorbita, proveniente da combustioni e dalla respirazione di animali (cavallo) e di microrganismi del suolo E) Energia luminosa solare fissata: in ogni granulo di clorofilla avviene la meravigliosa trasformazione. F) amido.




Sopra: osservazione al microscopio dell'epidermide di una foglia di Iris: notare gli stami.

LE FOGLIE HANNO BISOGNO ANCHE DI LUCE
Vediamo questa prova semplicissima: ripetiamo l'esperimento con acqua di calce in una stanza buia, o in un armadio chiuso, o di notte. Senza l'energia luce le piante non possono compiere la funzione clorofilliana, quindi non assorbono l'anidride carbonica e l'acqua di calce s'intorbiderà.

In pratica una pianta al buio muore. Vediamo questo semplice esperimento : facciamo germinare al buio dei semi di fagiolo; vedremo che le piantine saranno molto pallide, molto allungate e alla fine, consumate le sostanze nutritive dei cotiledoni, morranno. Lasciando entrare uno spiraglio di luce, le pianticelle si inclineranno in questa direzione. Le piante hanno quindi una stretta necessità della luce.
Le bocche delle foglie. Se noi sezioniamo una foglia, cioè ne prepariamo un minuscolo frammento da osservare al microscopio notiamo:
1) uno strato trasparente di cellule che riveste la foglia;
2) in alto, sotto l'epidermide, si osserva uno strato di cellule verticali,    disposte come le assi di una palizzata - esse formano il tessuto a    palizzata. Le cellule di questo strato sono ricchissime di clorofilla: in    esse si manifesta la maggior parte della funzione clorofilliana.
3) segue poi uno strato di cellule che formano delle piccole caverne e    detto per questo tessuto lacunoso. In queste piccole caverne che    avviene lo scambio con l'aria: assorbimento di anidride carbonica ed    emissione di ossigeno e vapore acqueo.
Nelle epidermide inferiore poi esistono delle piccole aperture, dette bocche delle foglie,: attraverso esse avviene lo scambio dei gas.

Un alimento composto di energia, carbonio, idrogeno e ossigeno. In quel meraviglioso laboratorio che è la foglia, si compiono delle trasformazioni assai complesse e, dall'energia-luce e dall'anidride carbonica penetrate attraverso gli stomi, insieme all'acqua proveniente dalle radici, si forma una sostanza nuova nutrientissima: l'amido; esso appartiene al gruppo delle sostanze dette idrati di carbonio, in cui cioè l'idrogeno e l'ossigeno si trovano tra loro nel rapporto di due atomi del primo per ogni atomo del secondo, come si ha nell'acqua (in greco, infatti, idor significa acqua), Che l'amido sia composto da carbonio, idrogeno, ossigeno ed energia, possiamo dimostrarlo abbastanza facilmente: comperiamo qualche pezzetto di amido. Esso è stato estratto dalle piante: granoturco, patate, ecc. Poniamolo in una provetta e scaldiamo la provetta alla fiamma, tenendola in posizione obliqua.
Sulle pareti si formeranno delle goccioline d'acqua (idrogeno ± ossigeno) originate dall'amido. Questo, intanto, si è trasforrnato in una massa nera: carbonio. Se continuiamo a riscaldarlo, esso prenderà fuoco sprigionando energia (luce e calore) e tornando a formare con l'ossigeno dell'aria anidride carbonica.

 
 

L'energia chimica. Perchè si dice che l'amido è un alimento energetico? Alimento energetico è una sostanza che, introdotta nell'organismo, fornisce quell'energia che l'organismo consuma continuamente per sopperire ai suoi bisogni vitali: quindi l'amido è un è in grado di combinarsi con l'ossigeno (nella respirazione cellulare) sviluppando energia. L'acqua invece, pur essendo anch'essa un alimento indispensabile, tuttavia non può sviluppare energie, perchè non è in grado di combinarsi con l'ossigeno.

L'amido racchiude energia potenziale (chimica, perchè si sviluppa quando esso brucia: il fuoco è una reazione chimica). In snodo analogo, una molla carica di un orologio, di un giocattolo, racchiude energia potenziale elastica, e l'acqua di un bacino idroelettrico contiene energia potenziale di posizione: l'energia potenziale si sprigiona con il rilassarsi della molla o con la discesa dell'acqua.
Come si dimostra che le foglie contengono amido. Come possiamo dimostrare che le foglie contengono veramente amido? E abbastanza semplice: alla sera prendiamo una foglia di fagiolo ben verde e rimasta esposta tutto il giorno alla luce del sole. Poniamola in alcool a 95° fino a decolorazione completa: infatti nell'alcool si scioglie la clorofilla che, col suo colore intenso, ci impedirebbe di vedere l'amido. Poi, per far gonfiare l'amido e renderlo più visibile, immergiamo la foglia per qualche minuto in acqua ben calda. Un ulteriore rigonfiamento lo si può ottenere immergendo la foglia in una soluzione di idrato di cloralio (25 g di questo prodotto, acquistato dal farmacista, in 10 cm' di acqua distillata). Eliminata la clorofilla, rigonfiato l'amido, i cui minutissimi granuli sono densamente distribuiti per tutta la foglia, l'amido non è ancora visibile, perché, essendo bianco, non lo si distingue dalla foglia biancastra. Introduciamo allora la foglia in una soluzione iodo-iodurata. Essa colora in viola solo l'amido: la foglia diventa viola. Ciò significa che è satura di amido. Per rendere più evidente l'influenza della luce sulla formazione dell'amido, si può usare per la prova sopra descritta una foglia che, durante il giorno, sia stata parzialmente ricoperta con una striscia di stagnola, in modo che in quella parte non abbia preso la luce. Alla sera, quando la foglia viene immersa, dopo la preparazione, nella soluzione iodo-iodurata, la parte coperta rimane bianca, mentre la parte che era stata esposta al sole diventa violetta.

IMPORTANZA DELLA FUNZIONE CLOROFILLIANA
Dalla funzione clorofilliana dipende la vita di tutti noi. Una parte importantissima nella produzione dell'amido da anidride carbonica, acqua ed energia, ha la clorofilla, il pigmento che dà alle foglie il colore verde. Per questo la fotosintesi dell'amido è detta funzione clorofilliana. Essa è di importanza essenziale per la vita di tutti gli esseri viventi. Infatti le piante si nutrono, possono vivere e sviluppare il proprio corpo con l'amido che deriva dalla funzione clorofilliana. Gli animali si cibano di erbe e frutti derivati dalle piante. Gli uomini si cibano di vegetali (frumento, riso, frutti, ecc.) e di animali (carne di bue, galline) e di loro prodotti (uova, latte, ecc.) a loro volta derivati dalle piante. In definitiva, quindi, tutti gli esseri viventi dipendono dalla funzione clorofilliana. Persino buona parte delle nostre fabbriche, il nostro riscaldamento, dipendono dalla funzione clorofilliana. Infatti il carbone e forse il petrolio derivano da vegetali fossilizzati. La funzione clorofilliana ci permette inoltre di respirare, perchè depura l'aria dall'anidride carbonica e l'arricchisce di ossigeno.



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