FOTOSINTESI clorofilliana

FOTOSINTESI clorofilliana (XV, p. 817)

Una delle più recenti ipotesi sul meccanismo dell'assimilazione fotosintetica del carbonio da parte delle cellule vegetali provviste di clorofilla, è quella formulata nel 1940 dagli autori americani Ruben e Kamen, benché da loro stessi considerata solo come un tentativo, il cui principale valore risiede unicamente in ciò, che essa suggerisce una sperimentazione secondo nuovi indirizzi. L'indirizzo nuovo delle esperienze di detti studiosi è consistito difatti in ciò, che essi, in luogo della comune anidride carbonica, hanno impiegato anidride carbonica preparata con l'isotopo pesante del carbonio C¹³. Difatti, con questo geniale artificio, che imprime all'anidride carbonica il marchio inconfondibile della radioattività, e con una particolarissima tecnica, quanto mai delicata, i due autori, nei loro esperimenti sulla chlorella, sono riusciti a seguire le sorti dell'anidride carbonica somministrata a quell'alga unicellulare, e a dimostrare così, che, in assenza di luce, una quota parte dell'anidride carbonica viene fissata dalla cellula verde, senza che si verifichi menomamente riduzione con sviluppo di ossigeno.

Pertanto, in tale reazione, già sospettata dai fisiologi prima ancora che se ne potesse dare una dimostrazione ineccepibile, e sin d'allora riconosciuta come "reazione oscura", è da vedersi senz'altro una diretta carbossilazione di molecole complesse - che non s'identificano tuttavia con alcuno dei pigmenti - secondo lo schema generale R. H + CO₂ ⇄ R. COOH. E sarebbe soltanto il prodotto carbossilico, generato in tale reazione oscura - evidentemente enzimatica, perché sensitiva al cianuro - che, per azione fotochimica in presenza di acqua, darebbe luogo, con svolgimento di ossigeno, al prodotto di riduzione R. CH₂.OH; punto di partenza questo per la chemosintesi dei carboidrati, con eliminazione di un gruppo [CH₂ O] e rigenerazione del complesso R. H, dal quale avrebbe poi nuovo inizio il ciclo.

Sul riguardo del prodotto R. CH₂ OH, sorto dalla riduzione del prodotto carbossilico R. COOH, è tuttavia da notarsi che gli autori, pur presentando come prova della sua presenza la reazione positiva col cloruro di benzoile, non dànno per la sua genesi dal prodotto carbossilico più precisi ragguagli, all'infuori dello schema: R. COOH + H₂O + nhν → R. CH₂.H + O₂.

Un'ipotesi del tutto nuova, che, appena accennata da F. C. Palazzo nel 1909 in occasione di ricerche sull'acido fulminico, ha avuto sviluppo nel 1948, è l'ipotesi dell'ossi-metilene e dei metileni sostituiti, secondo la quale il punto di partenza per le svariatissime sintesi organiche realizzate dalla cellula clorofillica, è da vedersi nel glicol metilenico HO-CH₂-OH, un prodotto questo che prenderebbe origine tanto dalla diretta riduzione dell'acido carbonico HO.CO.OH, quanto anche dalla riduzione di un complesso prodotto carbossilico R.CO.OH (sorto da una "reazione oscura") nel corrispondente composto metilolico R-CH₂.OH, dalla cui idrolisi si riprodurrebbe infatti il complesso R. H accanto al glicol metilenico HO-CH₂-OH.

Il glicol metilenico, poi, nella sua qualità di idrato di composti con carbonio bivalente, del metilene C???H₂ e dell'ossi-metilene C???H.OH, sotto l'azione della luce, per fotolisi catalizzata dagli enzimi del cloroplasto, può generare tali molecole radicaloidi, mentre per deidrogenazione può dar luogo ad altra molecola radicaloide, il diossi-metilene C??? (OH)₂, e per reazioni con l'ammoniaca, e rispettivamente con l'acido solfidrico, generare i composti HO-CH₂-NH₂ e HO-CH₂-SH da cui, per fotolisi analoga a quella del glicol metilenico, prenderebbero origine l'ammino-metilene C???H.NH₂ ed il tio-metilene C???H.SH; due molecole anche queste radicaloidi con carbonio bivalente, caratterizzate, come ogni altro radicale libero, da un grado elevatissimo di reagibilità. E da tali molecole, e dai radicali inorganici (H., HO., HS., H₂N.), di cui si deve ammettere la presenza nei plastidî carichi di clorofilla, si effettuerebbe in modo tanto rapido quanto semplice la sintesi delle sostanze organiche più complesse, non soltanto quelle nel campo, pur tanto vasto, dei glucidi, ma ancora le altre nelle quali intervengono anche lo zolfo e l'azoto, di così sostanziale importanza per tutto il regno animale.

Bibl.: M. Thomas, Plant Physiology, Londra 1947, p. 235; Ruben e Kamen, in Journ. Amer. Chem. Soc., LXII (1940), pp. 3443, 3450, 3451; F. C. Palazzo, in La chimica e l'industria, aprile 1948.