Зміст
- Фотосинтез в минулому
- Роль води в фотосинтезі
- Вода як постачальник кисню
- Вода як постачальник електронів
- Фотоліз води
Фотосинтез є важливим біохімічним процесом, що включає виробництво цукру (глюкози) від сонячного світла, води і вуглекислого газу, що виділяє кисень. Це серія складних біохімічних реакцій і відбувається у рослин, водоростей, деяких бактерій і деяких фотоавтотрофах. Майже всі живі істоти залежать від цього процесу. Ритм фотосинтезу пов'язаний з концентрацією вуглекислого газу, температурою та інтенсивністю сонячного світла. Цей процес генерує енергію з поглинених фотонів, маючи воду в якості відновника.
Фотосинтез в минулому
З появою життя на Землі почався процес фотосинтезу. Оскільки концентрація кисню була незначною, перший фотосинтез відбувався з використанням сірководню і органічної кислоти в морській воді. Однак рівень цих матеріалів не був достатнім для продовження фотосинтезу протягом тривалого часу, тому він пройшов еволюцію використання води замість інших сполук. Цей тип фотосинтезу, використовуючи воду, призвів до вивільнення кисню. Отже, концентрація кисню в атмосфері почала зростати. Цей нескінченний цикл зробив Землю багатою киснем, що зробило можливим наявність екосистем, залежних від цього елемента.
Роль води в фотосинтезі
На фундаментальному рівні вода забезпечує електрони замість тих, які видалені з хлорофілу в фотосистемі II. Крім того, він продукує кисень, а також зменшує NADP до NADPH (необхідного для циклу Кальвіна), вивільняючи іони H +.
Вода як постачальник кисню
Під час процесу фотосинтезу шість молекул вуглекислого газу і шість молекул води реагують в присутності сонячного світла, утворюючи одну молекулу глюкози і шість кисню. Роль води полягає у виділенні кисню, присутнього в його молекулі, в атмосферу у вигляді газу O 2.
Вода як постачальник електронів
Вода також має іншу важливу роль, яка повинна бути постачальником електрона. У процесі фотосинтезу вода дарує електрон, який зв'язує атом водню (від власної молекули) до вуглецю (від діоксиду вуглецю), утворюючи цукор (глюкозу).
Фотоліз води
Вода діє як відновник шляхом подачі іонів H +, які перетворюють NADP в NADPH. Оскільки NADPH є важливим відновлювачем у хлоропластах, його утворення призводить до дефіциту електронів після окислення хлорофілу. Ця втрата повинна бути замінена електронами з деякого іншого відновника. Фермент фотосистеми II діє на перших етапах Z-схеми (схема транспортування електронів у фотосинтезі), а потім для окислення хлорофілу - функції, що діє водою (яка діє), необхідний відновник, який може донувати електрони. як джерело електронів у зелених рослинах і ціанобактерій). Вивільнені іони водню створюють хімічний потенціал (хемосмотичний) через мітохондріальну мембрану, що призводить до синтезу АТФ. Фотосистема II є ферментом, який спочатку відомий як каталізатор у цьому процесі окислення води.