Zawartość
- Fotosynteza w przeszłości
- Rola wody w fotosyntezie
- Woda jako dostawca tlenu
- Woda jako dostawca elektronów
- Fotoliza wody
Fotosynteza jest ważnym procesem biochemicznym obejmującym produkcję cukru (glukozy) ze światła słonecznego, wody i dwutlenku węgla, uwalniając tlen. Jest to seria złożonych reakcji biochemicznych zachodzących w roślinach, algach, niektórych bakteriach i niektórych fotoautorach. Prawie wszystkie żywe istoty zależą od tego procesu. Rytm fotosyntezy jest związany ze stężeniem dwutlenku węgla, temperaturą i intensywnością światła słonecznego. Proces ten generuje energię z pochłoniętych fotonów, mających wodę jako czynnik redukujący.
Fotosynteza w przeszłości
Wraz z nadejściem życia na Ziemi rozpoczął się proces fotosyntezy. Ponieważ stężenie tlenu było znikome, pierwsza fotosynteza zachodziła przy użyciu siarkowodoru i kwasu organicznego w wodzie morskiej. Jednak poziom tych materiałów nie był wystarczający, aby kontynuować fotosyntezę przez długi czas, więc przeszedł ewolucję wykorzystania wody w miejsce innych związków. Ten rodzaj fotosyntezy przy użyciu wody spowodował uwolnienie tlenu. W konsekwencji stężenie tlenu w atmosferze zaczęło wzrastać. Ten niekończący się cykl wzbogacił Ziemię w tlen, co umożliwiło obecność ekosystemów zależnych od tego pierwiastka.
Rola wody w fotosyntezie
Na poziomie podstawowym woda dostarcza elektrony zastępujące te, które są usuwane z chlorofilu w fotosystemie II. Ponadto wytwarza tlen, a także redukuje NADP do NADPH (wymagane 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 tlenu. Rolą wody jest uwalnianie tlenu obecnego w cząsteczce do atmosfery w postaci gazu O2.
Woda jako dostawca elektronów
Woda ma również inną ważną rolę, która ma być dostawcą elektronów. W procesie fotosyntezy woda przekazuje elektron, który wiąże atom wodoru (od własnej cząsteczki) do węgla (z dwutlenku węgla), tworząc cukier (glukozę).
Fotoliza wody
Woda działa jako czynnik redukujący, dostarczając jony H +, które przekształcają NADP w NADPH. Ponieważ NADPH jest ważnym czynnikiem redukującym obecnym w chloroplastach, jego powstawanie powoduje niedobór elektronów po utlenieniu chlorofilu. Ta strata musi zostać zastąpiona elektronami z innego czynnika redukującego. Enzym fotosystem II działa na pierwszych etapach schematu Z (diagram łańcucha transportu elektronów w fotosyntezie), a następnie czynnik redukujący, który może przekazać elektrony, jest potrzebny do utlenienia chlorofilu, funkcji, która jest wywierana przez wodę (która działa jako źródło elektronów w roślinach zielonych i cyjanobakteriach). Uwolnione jony wodorowe tworzą potencjał chemiczny (chemosmotyczny) przez błonę mitochondrialną, co powoduje syntezę ATP. Photosystem II jest enzymem, o którym wiadomo, że działa jako katalizator w tym procesie utleniania wody.