Tartalom
- A fotoszintézis a múltban
- A víz szerepe a fotoszintézisben
- A víz, mint oxigénszállító
- A víz mint elektronszállító
- A víz fotolízise
A fotoszintézis egy fontos biokémiai folyamat, amely magában foglalja a cukor (glükóz) termelését a napfényből, a vízből és a szén-dioxidból, oxigént szabadítva fel. Ez egy összetett biokémiai reakció sorozat, amely növényekben, algákban, néhány baktériumban és néhány fotoautotrófban fordul elő. Szinte minden élőlény ettől a folyamattól függ. A fotoszintézis sebessége összefügg a szén-dioxid koncentrációjával, a hőmérséklettel és a napfény intenzitásával. Ez a folyamat energiát generál abszorbeált fotonokból, redukálószerként vízzel.
A fotoszintézis a múltban
Az élet megjelenésével a Földön megkezdődött a fotoszintézis folyamata. Mivel az oxigénkoncentráció elhanyagolható volt, az első fotoszintézis hidrogén-szulfid és szerves sav felhasználásával történt a tengervízben. Ezen anyagok szintje azonban nem volt elegendő a fotoszintézis hosszú ideig történő folytatásához, ezért a többi vegyület helyett vizet használtak fel. Ez a fajta fotoszintézis víz felhasználásával oxigén felszabadulást eredményezett. Következésképpen az oxigénkoncentráció a légkörben növekedni kezdett. Ez a végtelen ciklus oxigéngazdaggá tette a Földet, ami lehetővé tette az ökoszisztémák jelenlétét ettől az elemtől.
A víz szerepe a fotoszintézisben
Alapvető szinten a víz biztosítja az elektronokat azok pótlására, amelyek a II. Fotorendszerben eltávolulnak a klorofilltól. Ezenkívül oxigént termel, valamint a NADP-t NADPH-ra redukálja (ami szükséges a Calvin-ciklushoz) a H + -ionok felszabadításával.
A víz, mint oxigénszállító
A fotoszintézis folyamata során hat szén-dioxid-molekula és hat víz-molekula napfény jelenlétében reagálva egy glükóz- és hat oxigénmolekulát képez. A víz szerepe, hogy O2-gáz formájában felszabadítja a molekulájában lévő oxigént a légkörbe.
A víz mint elektronszállító
A víznek még egy fontos szerepe van, amely az elektronok ellátása. A fotoszintézis során a víz adományozza azt az elektront, amely a (saját molekula) hidrogénatomot a szénhez (szén-dioxidhoz) köti, és cukrot (glükózt) képez.
A víz fotolízise
A víz redukálószerként működik azáltal, hogy olyan H + ionokat biztosít, amelyek a NADP-t NADPH-vá alakítják. Mivel a NADPH fontos redukálószer, amely a kloroplasztokban van jelen, kialakulása elektronhiányt eredményez a klorofill oxidációja után. Ezt a veszteséget valamilyen más redukálószer elektronjaival kell pótolni. Az enzim II fotoszisztéma a Z séma első lépéseiben (az elektrontranszport lánc diagramja a fotoszintézisben) hat, és ezután szükséges egy redukálószer, amely elektronokat adományozhat a klorofill oxidálásához, amely a víz által végzett funkció a zöld növények és a cianobaktériumok elektronforrásaként). A felszabadult hidrogénionok kémiai (kemoszmotikus) potenciált hoznak létre a mitokondriális membránon keresztül, ami az ATP szintézisét eredményezi. A II. Fotórendszer az enzim, amelyről ismert, hogy katalizátorként működik ebben a vízoxidációs folyamatban.