Conţinut
- Fotosinteza în trecut
- Rolul apei în fotosinteză
- Apa ca furnizor de oxigen
- Apa ca furnizor de electroni
- Fotoliza apei
Fotosinteza este un proces biochimic important care implică producerea de zahăr (glucoză) din lumina soarelui, apă și dioxid de carbon, eliberând oxigen. Este o serie de reacții biochimice complexe și apare la plante, alge, unele bacterii și unele fotoautotrofe. Aproape toate ființele vii depind de acest proces. Rata fotosintezei este legată de concentrația de dioxid de carbon, temperatură și intensitatea luminii solare. Acest proces generează energie din fotonii absorbiți, cu apa ca agent reducător.
Fotosinteza în trecut
Odată cu apariția vieții pe Pământ, a început procesul de fotosinteză. Deoarece concentrația de oxigen a fost neglijabilă, prima fotosinteză a avut loc folosind hidrogen sulfurat și acid organic în apa de mare. Cu toate acestea, nivelul acestor materiale nu a fost suficient pentru a continua fotosinteza pentru o lungă perioadă de timp, astfel încât a suferit evoluția utilizării apei în locul celorlalți compuși. Acest tip de fotosinteză, folosind apă, a dus la eliberarea de oxigen. În consecință, concentrația de oxigen din atmosferă a început să crească. Acest ciclu nesfârșit a făcut Pământul bogat în oxigen, ceea ce a făcut posibilă prezența ecosistemelor dependente de acest element.
Rolul apei în fotosinteză
La un nivel fundamental, apa furnizează electroni pentru a-i înlocui pe cei care sunt eliminați din clorofilă în fotosistemul II. În plus, produce oxigen, precum și reducerea NADP la NADPH (necesar ciclului Calvin) prin eliberarea ionilor H +.
Apa ca furnizor de oxigen
În timpul procesului de fotosinteză, șase molecule de dioxid de carbon și șase molecule de apă reacționează în prezența razelor solare pentru a forma o moleculă de glucoză și șase de oxigen. Rolul apei este de a elibera oxigenul prezent în molecula sa în atmosferă sub formă de gaz O2.
Apa ca furnizor de electroni
Apa are, de asemenea, un alt rol important, care este de a furniza electroni. În procesul de fotosinteză, apa donează electronul care leagă atomul de hidrogen (al moleculei proprii) de carbon (de dioxid de carbon) pentru a forma un zahăr (glucoză).
Fotoliza apei
Apa acționează ca un agent reducător prin furnizarea de ioni H + care convertesc NADP în NADPH. Deoarece NADPH este un important agent de reducere prezent în cloroplaste, formarea sa are ca rezultat un deficit de electroni după oxidarea clorofilei. Această pierdere trebuie înlocuită de electroni de la un alt agent de reducere. Fotosistema enzimatică II acționează în primii pași ai schemei Z (diagrama lanțului de transport al electronilor în fotosinteză) și, apoi, un agent reducător care poate dona electroni este necesar pentru oxidarea clorofilei, o funcție îndeplinită de apă (care acționează ca sursă de electroni în plantele verzi și cianobacterii). Ionii de hidrogen eliberați creează un potențial chimic (chemosmotic) pe membrana mitocondrială, ceea ce duce la sinteza ATP. Photosystem II este enzima cunoscută în primul rând pentru a acționa ca un catalizator în acest proces de oxidare a apei.