Innehåll
- Fotosyntes tidigare
- Roll av vatten i fotosyntes
- Vatten som syreleverantör
- Vatten som elektronleverantör
- Fotolys av vatten
Fotosyntes är en viktig biokemisk process som involverar produktion av socker (glukos) från solljus, vatten och koldioxid, vilket frigör syre. Det är en serie komplexa biokemiska reaktioner och förekommer i växter, alger, vissa bakterier och vissa fotoautotrofer. Nästan alla levande saker beror på denna process. Graden av fotosyntes är relaterad till koncentrationen av koldioxid, temperaturen och solljusets intensitet. Denna process genererar energi från absorberade fotoner, med vatten som reduktionsmedel.
Fotosyntes tidigare
Med tillkomsten av livet på jorden började fotosyntesprocessen. Eftersom syrekoncentrationen var försumbar inträffade den första fotosyntesen med vätesulfid och organisk syra i havsvatten. Nivån på dessa material var dock inte tillräcklig för att fortsätta fotosyntesen under lång tid, så det har genomgått utvecklingen av att använda vatten istället för de andra föreningarna. Denna typ av fotosyntes med användning av vatten resulterade i utsläpp av syre. Följaktligen började syrekoncentrationen i atmosfären öka. Denna ändlösa cykel gjorde jorden rik på syre, vilket möjliggjorde närvaron av ekosystem beroende av detta element.
Roll av vatten i fotosyntes
På en grundläggande nivå tillhandahåller vatten elektroner för att ersätta de som avlägsnas från klorofyll i fotosystem II. Dessutom producerar det syre samt reducerar NADP till NADPH (nödvändigt för Calvin-cykeln) genom att frigöra H + -joner.
Vatten som syreleverantör
Under fotosyntesprocessen reagerar sex koldioxidmolekyler och sex molekyler vatten i närvaro av solljus för att bilda en molekyl glukos och sex syre. Vattnets roll är att släppa ut syre i molekylen i atmosfären i form av O2-gas.
Vatten som elektronleverantör
Vatten har också en annan viktig roll, nämligen att leverera elektroner. I fotosyntesprocessen donerar vatten elektronen som binder väteatomen (av sin egen molekyl) till kol (av koldioxid) för att bilda ett socker (glukos).
Fotolys av vatten
Vatten fungerar som reduktionsmedel genom att tillhandahålla H + -joner som omvandlar NADP till NADPH. Eftersom NADPH är ett viktigt reduktionsmedel som finns i kloroplaster, resulterar dess bildning i ett elektronunderskott efter oxidation av klorofyll. Denna förlust måste ersättas med elektroner från något annat reduceringsmedel. Enzymfotosystemet II verkar i de första stegen i Z-schemat (diagrammet för elektrontransportkedjan i fotosyntes) och sedan är ett reduktionsmedel som kan donera elektroner nödvändigt för att oxidera klorofyll, en funktion som utförs av vatten (som verkar som en källa till elektroner i gröna växter och cyanobakterier). De frisatta vätejonerna skapar en kemisk (kemosmotisk) potential över mitokondriellt membran, vilket resulterar i syntes av ATP. Fotosystem II är det enzym som främst är känt för att fungera som en katalysator i denna vattenoxidationsprocess.