I cloroplasti sono organelli endocellulari di dimensioni comprese tra i 3 e 10 μm. La loro forma è simile a quella dei mitocondri, ma la struttura è caratterizzata dalla presenza di una doppia membrana che ha funzioni diversificate. La membrana più esterna serve a delimitare i cloroplasti, mentre quella interna è costituita da una sostanza acquosa ricca di enzimi, lipidi, amido, DNA, RNA e ioni.

La presenza nei cloroplasti di un proprio DNA che è trasmesso tra le generazioni per via dei gameti femminili, ha fatto sì che alcuni studiosi ipotizzassero che in passato questi organelli siano stati organismi a se stanti divenuti simbionti nel corso dei processi evolutivi che hanno riguardato le specie vegetali.

I cloroplasti possono essere definiti le fabbriche delle cellule vegetali in cui l’energia luminosa è trasformata in energia chimica. Questo avviene attraverso una complessa sequenza di reazioni chimiche genericamente indicate col termine fotosintesi.

Le reazioni coinvolte nel processo di fotosintesi possono essere raggruppate in due grandi categorie:

a) reazioni in fase luminosa;

b) reazioni in fase oscura.

Per rispondere alla domanda posta ad Ulisse bisogna prendere in esame la sequenza di reazioni appartenenti al gruppo a, ovvero quelle che avvengono nella fase luminosa. Globalmente le reazioni che avvengono in questa fase sfruttano la luce per sintetizzare l’ATP a partire da ADP e fosfato, riducono il NADP a NADPH e liberano ossigeno.

Analizzando in dettaglio i singoli passaggi della sequenza ci si rende conto della sua complessità.

I pigmenti del fotosistema II assorbono fotoni trasmettendoli alla clorofilla che si eccita e si ossida ovvero perde 1 elettrone (e^-).

Questo elettrone diseccitandosi cede energia, che è poi utilizzata per la sintesi dell’ATP, e perso il surplus energetico si lega ad una molecola di clorofilla del fotosistema I.

La molecola di clorofilla si ossida a sua volta perdendo 1 elettrone e nella catena fotosintetica ciò da luogo alla reazione:

NADP* + 2 e^-  + 2H⁺ → NADPH + H*

La clorofilla ossidata stimola il processo enzimatico della fotolisi dell’acqua dando luogo ad una ulteriore liberazione di 1 elettrone secondo la reazione:

H₂O → 2H⁺ + 2 e^-  + ½ O₂

Gli elettroni liberati in questa nuova reazione riducono le molecole di clorofilla ossidate nello stadio precedente, e quindi queste ridiventano capaci di catturare energia luminosa chiudendo così il ciclo di reazioni.

I protoni prodotti nella fotolisi dell’acqua consentono la trasformazione del NADP in NADPH come indicato precedentemente, mentre l’ossigeno è come noto liberato nell’atmosfera.

La fotolisi dell’acqua non va dunque vista come una reazione a sé ma avviene all’interno di un complesso ciclo di trasformazioni ed all’interno di specifici tessuti e quindi in un contesto chimico molto complesso. Del resto questo è uno dei tantissimi esempi di reazioni chimiche che avvenendo in contesti biologici si avvalgono di catalizzatori che ne riducono l’energia di attivazione rendendole possibili contendo il dispendio energetico.