Зміст
- Фотосинтез у минулому
- Роль води у фотосинтезі
- Вода як постачальник кисню
- Вода як постачальник електронів
- Фотоліз води
Фотосинтез - важливий біохімічний процес, що включає виробництво цукру (глюкози) із сонячного світла, води та вуглекислого газу, виділяючи кисень. Це серія складних біохімічних реакцій, що відбувається в рослинах, водоростях, деяких бактеріях та деяких фотоавтотрофах. Від цього процесу залежить майже все живе. Швидкість фотосинтезу пов’язана з концентрацією вуглекислого газу, температурою та інтенсивністю сонячного світла. Цей процес генерує енергію з поглинених фотонів з водою як відновником.
Фотосинтез у минулому
З появою життя на Землі розпочався процес фотосинтезу. Оскільки концентрація кисню була незначною, перший фотосинтез відбувся за допомогою сірководню та органічної кислоти в морській воді. Однак рівень цих матеріалів був недостатнім для продовження фотосинтезу протягом тривалого часу, тому він зазнав еволюції з використанням води замість інших сполук. Цей тип фотосинтезу з використанням води призвів до виділення кисню. Отже, концентрація кисню в атмосфері почала зростати. Цей нескінченний цикл зробив Землю багатою киснем, що уможливило наявність екосистем, що залежать від цього елемента.
Роль води у фотосинтезі
На основному рівні вода забезпечує електрони, щоб замінити ті, що виводяться з хлорофілу в фотосистемі II. Крім того, він виробляє кисень, а також відновлює НАДФ до НАДФН (необхідний для циклу Кальвіна), виділяючи іони Н +.
Вода як постачальник кисню
В процесі фотосинтезу шість молекул вуглекислого газу та шість молекул води реагують у присутності сонячного світла, утворюючи одну молекулу глюкози та шість кисню. Роль води полягає у вивільненні кисню, присутнього в її молекулі, в атмосферу у вигляді газу О2.
Вода як постачальник електронів
Вода також має ще одну важливу роль, яка полягає у постачанні електронів. У процесі фотосинтезу вода віддає електрон, який пов'язує атом водню (власної молекули) з вуглецем (вуглекислого газу) з утворенням цукру (глюкози).
Фотоліз води
Вода діє як відновник, забезпечуючи іони H +, які перетворюють НАДФ в НАДФН. Оскільки НАДФН є важливим відновником, який присутній у хлоропластах, його утворення призводить до дефіциту електрона після окислення хлорофілу. Ці втрати повинні бути замінені електронами якогось іншого відновника. Фермент фотосистема II діє на перших етапах схеми Z (діаграма ланцюга переносу електронів при фотосинтезі), а потім відновник, який може віддавати електрони, необхідний для окислення хлорофілу - функції, яку виконує вода (яка діє як джерело електронів у зелених рослинах і ціанобактеріях). Виділені іони водню створюють хімічний (хемосмотичний) потенціал через мембрану мітохондрій, що призводить до синтезу АТФ. Фотосистема II - це фермент, який, як відомо, діє як каталізатор у цьому процесі окислення води.