Съдържание
- Фотосинтеза в миналото
- Роля на водата при фотосинтеза
- Вода като доставчик на кислород
- Вода като доставчик на електрони
- Фотолиза на вода
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 в растения, водорасли, някои бактерии и някои фотоавтотрофи. Почти всички живи същества зависят от този процес. Ритъмът на фотосинтезата е свързан с концентрацията на въглероден диоксид, температурата и интензивността на слънчевата светлина. Този процес генерира енергия от абсорбираните фотони, като водата е редуциращо средство.
Фотосинтеза в миналото
С настъпването на живота на Земята започва процесът на фотосинтеза. Тъй като концентрацията на кислород е незначителна, първата фотосинтеза се осъществява с използване на сероводород и органична киселина в морската вода. Въпреки това, нивото на тези материали не е достатъчно, за да продължи фотосинтезата за дълго време, така че е преминал еволюцията на използване на вода на мястото на другите съединения. Този вид фотосинтеза, използвайки вода, води до освобождаване на кислород. Следователно, концентрацията на кислород в атмосферата започва да нараства. Този безкраен цикъл направи Земята богата на кислород, което направи възможно присъствието на екосистеми в зависимост от този елемент.
Роля на водата при фотосинтеза
На фундаментално ниво, водата осигурява електрони да заменят тези, които са отстранени от хлорофила в фотосистема II. В допълнение, той произвежда кислород, както и намалява NADP до NADPH (необходим за цикъла на Калвин) чрез освобождаване на H + йони.
Вода като доставчик на кислород
По време на процеса на фотосинтеза, шест молекули въглероден диоксид и шест молекули вода реагират в присъствието на слънчева светлина, за да образуват една молекула глюкоза и шест кислорода. Ролята на водата е да освободи кислород, присъстващ в неговата молекула, в атмосферата под формата на газ О2.
Вода като доставчик на електрони
Водата има и друга важна роля, която трябва да бъде доставчик на електрони. В процеса на фотосинтеза водата дарява електрона, който свързва водородния атом (от собствената му молекула) с въглерода (от въглероден диоксид), за да образува захар (глюкоза).
Фотолиза на вода
Водата действа като редуциращ агент чрез снабдяване с Н + йони, които превръщат NADP в NADPH. Тъй като NADPH е важен редуциращ агент в хлоропластите, неговото образуване води до дефицит на електрони след окисляване на хлорофила. Тази загуба трябва да бъде заменена от електрони от някой друг редуциращ агент. Ензимът на фотосистема II действа на първите стъпки на схемата Z (схемата на електронната транспортна верига при фотосинтезата) и след това е необходим редуциращ агент, който може да дари електрони за окисляване на хлорофил, функция, която се упражнява от вода (която действа като източник на електрони в зелени растения и цианобактерии). Освободените водородни йони създават химичен потенциал (хемозотичен) през митохондриалната мембрана, което води до синтез на АТР. Photosystem II е ензимът, за който е известно, че действа като катализатор в този процес на окисление на водата.