PRESENTAZIONE DI: Di Martino Dalila, Prandini Camilla, Sangalli Serena 3d scuola media, col di lana PRESENTANO: La Fotosintesi Natura della Luce Luce & Colore 1
/ FOTOSINTESI CLOROFILLIANA 2
la fotosintesi primi organismi fotosintetici prodotti della fotosintesi FOTOSINTESI CLOROFILLIANA stadi della fotosintesi i cloroplasti clorofilla e altri pigmenti 3
LA FOTOSINTESI La comparsa dei primi organismi fotosintetici risale probabilmente da 3 a 3.5 miliardi di anni fa. Prima dell'evoluzione della fotosintesi, le particolari condizioni ambientali presenti sulla Terra, quali l'elevata temperatura del pianeta e la composizione chimica dell'atmosfera, erano i principali fattori che regolavano il corso della selezione naturale. Con l'evoluzione della fotosintesi,però, gli organismi cominciarono a cambiare l'aspetto del nostro pianeta e tale impatto modificò e continua a modificare l' ambiente anchi ai nostri giorni. 4
COS'è LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA EQUAZIONE COMPLESSIVA : 6CO 2 + 6H 2 O + energia luminosa C 6 H 12 O 6 + 6O 2 5
i primi organismi fotosintetici L'atmosfera in cui si sono evoluti i primi organismi era priva di ossigeno libero. La loro fonte di energia derivava da processi anaerobici. Successivamente si sarebbero evolute forme di vita fotosintetiche che usavano l'anidride carbonica come riserva di carbonio, e liberavano ossigeno. Senza ossigeno non si sarebbero evolute le complesse forme di vita che esistono oggi sulla Terra. La vita sulla Terra continua grazie alla fotosintesi. 6
CLOROFILLA E ALTRI PIGMENTI Qualsiasi sostanza che sia in grado di assorbire la luce è definita pigmento. Esistono parecchi tipi di clorofilla che variano leggermente nella loro struttura molecolare. Troviamo la clorofilla a che è il pigmento direttamente interessato alla trasformazione dell'energia luminosa in energia chimica. La clorofilla b e i carotenoidi sono in grado di assorbire la luce a lunghezze d'onda diverse da quelle assorbite dalla clorofilla a. 7
I CLOROPLASTI Le membrane specializzate in cui si trovano la clorofillaa e altri pigmenti sono chiamate tilacoidi, i quali hanno, in genere, la forma di sacchi appiattiti.nelle cellule eucariote i tilacoidi sono contenuti in speciali organuli detti cloroplasti, che sono delimitati da due membrane. I tilacoidi, all'interno del cloroplasto, costituisce un terzo sistema di membrane. Intorno ad essi troviamo una soluzione densa chiamata stroma. I tilacoidi racchiudono un ulteriore comparto detto spazio del tilacoide. Nei cloroplasti è possibile vedere al microscopio delle piccole macchioline verdi chiamate grani. 8
STADI DELLA FOTOSINTESI Nel processo di fotosintesi ci sono due reazioni: REAZIONI LUCE-DIPENDENTE le molecole di clorofilla a vengono colpite dalla luce e di ossidano. nella reazione LUCE-INDIPENDENTE, invece, avviene un processo detto fissazione del carbonio che implica una serie di reazioni conosciute come ciclo di Calvin 9
PRODOTTI DELLA FOTOSINTESI La fotosintesi clorofiliana da origine a vari prodotti molto importanti, tra cui: 1) la fonte di energia di praticamente tutti i sistemi viventi; 2)lo scheletro carbonioso fondamentale grazie a cui può essere sintetizzata la grande varietà delle molecole organiche; 3) infine l'ossidazione del carbonio fissato nella fotosintesi dà origine alle molecole di ATP, la fonte di energia utilizata da tutti gli ororganismi eterotrofi e autrotofi. 10
NATURA DELLA LUCE 11
...Sorgenti di luce Lampada a neon il Sole 12
la luce è un'onda Maggiore è la lunghezza d'onda, minore è l'energia, minore è la lunghezza d'onda e maggiore è l'energia. 13
James Clerk Maxwell James Clerk Maxwell (1831-1879) è considerato uno degli scienziati più importanti del XIX secolo. Il nucleo principale della sua ricerca è l'elettromagnetismo, inoltre sviluppò la teoria cinetica dei gas e indagò sulla visione dei colori e sui principi della termodinamica. Studiò presso le università di Edimburgo e Cambridge; divenne poi professore di fisica all'università di Aberdeen (1856-1860) e di Cambridge (1871). Ampliò le ricerche condotte da Michael Faraday formulando una teoria matematica dei campi elettromagnetici che unificava fenomeni elettrici, magnetici e luminosi. Nel 1873 pubblicò la sua teoria, compendiata nelle famose quattro equazioni differenziali che portano il suo nome, nell'opera Trattato sull'elettricità e il magnetismo. Ipotizzò la possibilità di produrre onde elettromagnetiche, confermata sperimentalmente da Heinrich Rudolf Hertz sedici anni dopo. 14
MAXWELL e la luce Nel XIX secolo, grazie al genio di James Clerk Maxwell (1831-79), venne stabilito che la luce visibile corrisponde in realtà ad una sezione molto piccola di un ampio spettro continuo di radiazioni, lo spettro elettromagnetico. Tutte le radiazioni di questo spettro si comportano come se viaggiassero sotto forma di onde. La lunghezza d onda, cioè la distanza tra la cresta di un onda e quella successiva, varia dalle frazioni di nanometro (1 nanometro = metri) tipiche dei raggi gamma ai Kilometri (1 Km = metri) delle onde radio a bassa frequenza ( ). Maggiore è la lunghezza d onda, minore è l energia; viceversa, minore è la lunghezza d onda, maggiore è l energia. Nell ambito dello spettro della luce visibile la luce rossa ha le massime lunghezze d onda e la luce viola le minime. I raggi più corti della luce viola hanno quasi il doppio dell energia dei raggi più lunghi della luce rossa. Per l occhio umano, ma non è così per tutti gli animali, lo spettro visibile varia da 380 nanometri (luce viola) a 750 nanometri (luce rossa). 15
LUCE E COLORE Che cos'è il colore? La luce bianca Perchè gli oggetti sono colorati I colori fondamentali Colore diretto, colore riflesso 16
CHE COS'è IL COLORE? Il riconoscimento del colore da parte dell'uomo è basato sulla luce, sugli oggetti che riflettono, sugli occhi e cervello dell'osservatore. La luce che entra nell'occhio viene convertita in segnali nervosi e inviati al cervello. L'occhio reagisce ai tre colori primari: rosso, verde e blu, e il cervello percepisce i colori come una combinazione di questi tre segnali. La percezione del colore varia in base alle condizioni esterne. Lo stesso colore appare diverso quando viene visto alla luce solare o alla luce di una candela. Il colore (che vediamo) non è una proprietà fisica degli oggetti. Animali diversi da noi vedono colori che noi non vediamo e anche gli stessi in modo diverso. 17
LA LUCE BIANCA La luce bianca è una luce policromatica (poli=molti croma=colori), composta dai sette colori dell'arcobaleno: rosso, arancio, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto, insieme, questi colori danno prioprio il bianco. Il primo a rendersi conto di questo fu Newton che, con un semplice esperimento, scompose la luce bianca nei colori componenti. Per ripetere questa esperienza basta fare passare un fascio di luce bianca attraverso un prisma di vetro a base triangolare. In questo modo i raggi di luce subiscono una doppia rifrazione (dall'aria al vetro e dal vetro all'aria) e ogni colore subisce una deviazione differente. In uscita dal prisma il colore viaggia in una direzione diversa e risulta visibile: questo fenomeno viene chiamato dispersione della luce Il fenomeno della dispersione spiega il formarsi dell'arcobaleno dopo un temporale. La luce, attraversando le goccioline d'acqua ancora presenti nell'atmosfera, viene scomposta nei suoi sette colori e dà origine all'arcobaleno. 18
PERCHE' GLI OGGETTI SONO COLORATI I corpi ci appaiono colorati per effetto del fenomeno dell'assorbimento, cioè quando un corpo riceve luce da una sorgente luminosa non la riflette tutta, ma una parte dei raggi viene trattenuta. Un corpo che riceve luce bianca, assorbe tutti i colori della luce tranne quello che darà colore al corpo stesso. Questo meccanismo spiega come si formano tutti i colori tranne il bianco e il nero. Un corpo è nero se tutti i raggi che lo colpiscono vengono assorbiti e nessuno viene riflesso all'esterno. Il bianco è la somma di tutti i colori, mentre il nero rappresenta l'assenza totale di luce riflessa Una foglia ci appare verde in quanto trattiene tutti i colori, se colpita da luce bianca, tranne quello verde: questo viene riflesso e arriva ai nostri occhi che lo riconoscono. 19
I COLORI FONDAMENTALI Il bianco si ottiene dalla sovrapposizione di tutti i colori, oppure può essere ottenuto da soli tre colori: verde, rosso e blu. Il verde, il rosso e il blu sono quindi i tre colori fondamentali. Sovrapponendo luce rossa e luce verde si ottiene luce gialla; luce verde e luce blu si ottiene luce azzurra; luce blu e luce rossa si ottiene luce magenta. 20
COLORE DIRETTO,COLORE RIFLESSO Gli uomini possono percepire due tipi di colore: colore diretto e colore riflesso. Il colore di un oggetto che emette luce è chiamato colore diretto, e il colore di un oggetto illuminato è chiamato colore riflesso. Un oggetto che emette luce può essere naturale come il sole o artificiale come le lampadine incandescenti. 21
IL DISCO DI NEWTON COSA SERVE: Un disco di cartone bianco Pennarelli colorati (rosso, arancio, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto) Un paio di forbici Una matita appuntita o un bastoncino di legno COME SPIEGARE IL FENOMENO: Facendo ruotare il disco i colori si sovrappongono e quindi l'unico colore che vediamo è proprio il bianco. Questo esperimento fu effettuato per la prima volta dallo scienziato inglese Isac Newton (1642-1727) e per questo si chiama anche disco di Newton. 22
I COLORI CALDI E FREDDI I colori possono anche distinguersi in colori caldi e colori freddi. I colori freddi in base alla sensazione psicologica che trasmettono, ma anche in base alle situazioni che richiamano la nostra mente. I colori caldi (rosso, giallo, arancio) sono luminosi, si associano alla luce del sole ed al suo calore, tendono a predominare sugli altri ed hanno la caretteristica di avanzare dando l'impressione di venire incontro all'osservatore. I colori freddi (blu, verde, violetto) evocano la neve, il ghiaccio il cielo e tendono a confondersi, sfumarsi ad allontanarsi, suggerendo all'osservatore l'idea di profondità. Sono colori neutri quelli che tendono verso il nero, bianco e grigio. I colori si influenzano tra di loro e può succedere che la predominanza di colori freddi faccia passare in secondo piano la presenza di colori caldi o viceversa. 23
I COLORI CALDI E COLORI FREDDI La teoria della temperatura di un colore non è cosi rigida. Infatti tra la metà calda e la metà fredda del cerchio cromatico si distinguono ulteriori colori caldi e colori freddi. Prendiamo come esempio i colori rossi: in questo cerchio cromatico a 12 spicchi esistono due tipi di rossi: un rosso caldo e uno freddo. Anche i colori secondari si dividono in caldi e freddi.il verde è freddo perchè è formato da un giallo e un blu freddo. 24