Содержание
- Фотосинтез в прошлом
- Роль воды в фотосинтезе
- Вода как поставщик кислорода
- Вода как поставщик электронов
- Фотолиз воды
Фотосинтез является важным биохимическим процессом, включающим производство сахара (глюкозы) из солнечного света, воды и углекислого газа, выделяя кислород. Это серия сложных биохимических реакций, происходящих у растений, водорослей, некоторых бактерий и некоторых фотоавтоматов. Почти все живые существа зависят от этого процесса. Ритм фотосинтеза связан с концентрацией углекислого газа, температурой и интенсивностью солнечного света. Этот процесс генерирует энергию из поглощенных фотонов, имеющих воду в качестве восстановителя.
Фотосинтез в прошлом
С появлением жизни на Земле начался процесс фотосинтеза. Поскольку концентрация кислорода была незначительной, первый фотосинтез произошел с использованием сероводорода и органической кислоты в морской воде. Однако уровень этих материалов не был достаточным для продолжения фотосинтеза в течение длительного времени, поэтому он претерпел эволюцию использования воды вместо других соединений. Этот тип фотосинтеза с использованием воды привел к выделению кислорода. Следовательно, концентрация кислорода в атмосфере стала увеличиваться. Этот бесконечный цикл сделал Землю богатой кислородом, что сделало возможным присутствие экосистем, зависящих от этого элемента.
Роль воды в фотосинтезе
На фундаментальном уровне вода обеспечивает электроны, чтобы заменить те, которые удалены из хлорофилла в фотосистеме II. Кроме того, он производит кислород, а также восстанавливает НАДФ до НАДФН (необходим для цикла Кальвина), высвобождая ионы H +.
Вода как поставщик кислорода
В процессе фотосинтеза шесть молекул углекислого газа и шесть молекул воды реагируют в присутствии солнечного света, образуя одну молекулу глюкозы и шесть кислорода. Роль воды состоит в том, чтобы выпустить кислород, присутствующий в ее молекуле, в атмосферу в форме газа O 2.
Вода как поставщик электронов
Вода также играет еще одну важную роль - быть поставщиком электронов. В процессе фотосинтеза вода жертвует электрон, который связывает атом водорода (из его собственной молекулы) с углеродом (из диоксида углерода), образуя сахар (глюкозу).
Фотолиз воды
Вода действует как восстановитель, поставляя ионы H +, которые преобразуют НАДФ в НАДФН. Поскольку НАДФН является важным восстановителем, присутствующим в хлоропластах, его образование приводит к дефициту электронов после окисления хлорофилла. Эта потеря должна быть заменена электронами от какого-либо другого восстановителя. Фермент фотосистемы II действует на первых этапах схемы Z (диаграмма цепи переноса электронов при фотосинтезе), а затем необходим восстановитель, который может отдавать электроны, чтобы окислить хлорофилл, функция, которую оказывает вода (которая действует как источник электронов у зеленых растений и цианобактерий). Высвобожденные ионы водорода создают химический потенциал (хемосмотический) через митохондриальную мембрану, что приводит к синтезу АТФ. Фотосистема II - это фермент, впервые известный как катализатор в этом процессе окисления воды.