Съдържание
- Фотосинтеза в миналото
- Роля на водата във фотосинтезата
- Водата като доставчик на кислород
- Водата като доставчик на електрони
- Водна фотолиза
Фотосинтезата е важен биохимичен процес, включващ производството на захар (глюкоза) от слънчева светлина, вода и въглероден диоксид, освобождавайки кислород. Това е поредица от сложни биохимични реакции и се среща при растения, водорасли, някои бактерии и някои фотоавтотрофи. Почти всички живи същества зависят от този процес. Скоростта на фотосинтеза е свързана с концентрацията на въглероден диоксид, температурата и интензивността на слънчевата светлина. Този процес генерира енергия от погълнатите фотони, като водата е редуциращ агент.
Фотосинтеза в миналото
С появата на живота на Земята започва процесът на фотосинтеза. Тъй като концентрацията на кислород беше незначителна, първата фотосинтеза се случи с използване на сероводород и органична киселина в морската вода. Нивото на тези материали обаче не е било достатъчно, за да продължи фотосинтезата за дълго време, така че е претърпяло еволюция от използването на вода вместо другите съединения. Този тип фотосинтеза, използвайки вода, доведе до освобождаването на кислород. Следователно концентрацията на кислород в атмосферата започна да се увеличава. Този безкраен цикъл направи Земята богата на кислород, което направи възможно наличието на екосистеми, зависими от този елемент.
Роля на водата във фотосинтезата
На основно ниво водата осигурява електрони, за да замести тези, които се отстраняват от хлорофила във фотосистема II. В допълнение, той произвежда кислород, както и намалява NADP до NADPH (необходим за цикъла на Калвин) чрез освобождаване на H + йони.
Водата като доставчик на кислород
По време на процеса на фотосинтеза шест молекули въглероден диоксид и шест молекули вода реагират в присъствието на слънчева светлина, образувайки една молекула глюкоза и шест кислорода. Ролята на водата е да освобождава кислорода, присъстващ в нейната молекула, в атмосферата под формата на газ O2.
Водата като доставчик на електрони
Водата има и друга важна роля, която е да доставя електрони. В процеса на фотосинтеза водата дарява електрона, който свързва водородния атом (на собствената си молекула) с въглерода (на въглеродния диоксид), за да образува захар (глюкоза).
Водна фотолиза
Водата действа като редуциращ агент, като осигурява H + йони, които превръщат NADP в NADPH. Тъй като NADPH е важен редуциращ агент, присъстващ в хлоропластите, образуването му води до електронен дефицит след окисляването на хлорофила. Тази загуба трябва да бъде заменена с електрони от друг редуциращ агент. Ензимът фотосистема II действа в първите стъпки на Z схемата (диаграмата на електронната транспортна верига при фотосинтеза) и след това е необходим редуциращ агент, който може да отдаде електрони, за да окисли хлорофила, функция, изпълнявана от вода (която действа като източник на електрони в зелени растения и цианобактерии). Освободените водородни йони създават химичен (хемосмотичен) потенциал в митохондриалната мембрана, което води до синтеза на АТФ. Photosystem II е ензимът, за който е известно, че действа като катализатор в този процес на окисляване на водата.