Zawartość
- Fotosynteza w przeszłości
- Rola wody w fotosyntezie
- Woda jako dostawca tlenu
- Woda jako dostawca elektronów
- Fotoliza wody
Fotosynteza to ważny proces biochemiczny polegający na produkcji cukru (glukozy) ze światła słonecznego, wody i dwutlenku węgla, z uwolnieniem tlenu. Jest to seria złożonych reakcji biochemicznych i występuje w roślinach, algach, niektórych bakteriach i niektórych fotoautotrofach. Prawie wszystkie żywe istoty zależą od tego procesu. Tempo fotosyntezy jest związane ze stężeniem dwutlenku węgla, temperaturą i natężeniem światła słonecznego. Proces ten generuje energię z pochłoniętych fotonów, przy użyciu wody jako czynnika redukującego.
Fotosynteza w przeszłości
Wraz z pojawieniem się życia na Ziemi rozpoczął się proces fotosyntezy. Ponieważ stężenie tlenu było znikome, pierwsza fotosynteza nastąpiła przy użyciu siarkowodoru i kwasu organicznego w wodzie morskiej. Jednak poziom tych materiałów nie był wystarczający do kontynuowania fotosyntezy przez długi czas, więc nastąpiła ewolucja stosowania wody w miejsce innych związków. Ten rodzaj fotosyntezy z wykorzystaniem wody spowodował uwolnienie tlenu. W konsekwencji stężenie tlenu w atmosferze zaczęło wzrastać. Ten niekończący się cykl uczynił Ziemię bogatą w tlen, co umożliwiło obecność ekosystemów zależnych od tego pierwiastka.
Rola wody w fotosyntezie
Na podstawowym poziomie woda dostarcza elektronów, które zastępują te, które są usuwane z chlorofilu w fotosystemie II. Ponadto wytwarza tlen, a także redukuje NADP do NADPH (niezbędny w cyklu Calvina) poprzez uwalnianie jonów H +.
Woda jako dostawca tlenu
Podczas procesu fotosyntezy sześć cząsteczek dwutlenku węgla i sześć cząsteczek wody reaguje w obecności światła słonecznego, tworząc jedną cząsteczkę glukozy i sześć cząsteczek tlenu. Rolą wody jest uwolnienie tlenu obecnego w jej cząsteczce do atmosfery w postaci gazu O2.
Woda jako dostawca elektronów
Woda pełni również inną ważną rolę, jaką jest dostarczanie elektronów. W procesie fotosyntezy woda przekazuje elektron, który wiąże atom wodoru (swojej własnej cząsteczki) z węglem (dwutlenkiem węgla), tworząc cukier (glukozę).
Fotoliza wody
Woda działa jako środek redukujący, dostarczając jony H +, które przekształcają NADP w NADPH. Ponieważ NADPH jest ważnym reduktorem obecnym w chloroplastach, jego tworzenie powoduje deficyt elektronów po utlenieniu chlorofilu. Stratę tę należy zastąpić elektronami z innego środka redukującego. Enzym fotosystem II działa w pierwszych etapach schematu Z (diagram łańcucha transportu elektronów w fotosyntezie), a następnie czynnik redukujący, który może oddawać elektrony, jest niezbędny do utlenienia chlorofilu, funkcji pełnionej przez wodę (która działa jako źródło elektronów u roślin zielonych i cyjanobakterii). Uwolnione jony wodoru tworzą potencjał chemiczny (chemosmotyczny) w poprzek błony mitochondrialnej, co skutkuje syntezą ATP. Fotoukład II jest enzymem, o którym wiadomo, że działa jako katalizator w procesie utleniania wody.