Conţinut
- Fotosinteza în trecut
- Rolul de apă 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, apa și dioxidul de carbon, eliberând oxigenul. Este o serie de reacții biochimice complexe și apare în plante, alge, unele bacterii și unele photosautótrofos. Aproape toate lucrurile vii depind de acest proces. Ritmul fotosintezei este legat de concentrația de dioxid de carbon, temperatura și intensitatea luminii solare. Acest proces generează energie din fotonii absorbiți, având apă ca agent reducător.
Fotosinteza în trecut
Odată cu apariția vieții pe Pământ, procesul de fotosinteză a început. Deoarece concentrația de oxigen a fost neglijabilă, prima fotosinteză a apărut 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, așa că a suferit evoluția utilizării apei în locul celorlalți compuși. Acest tip de fotosinteză, folosind apă, a condus la eliberarea de oxigen. În consecință, concentrația oxigenului din atmosferă a început să crească. Acest ciclu fără sfârșit a făcut Pământul bogat în oxigen, ceea ce a făcut posibilă prezența ecosistemelor dependente de acest element.
Rolul de apă în fotosinteză
La nivelul fundamental, apa furnizează electroni pentru a înlocui pe cei care sunt îndepărtați de la clorofila în fotosistema II. În plus, produce oxigen și reduce NADP la NADPH (necesar pentru ciclul Calvin) prin eliberarea ionilor de 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 luminii 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 forma gazului de O 2.
Apa ca furnizor de electroni
De asemenea, apa are un alt rol important care trebuie să fie un furnizor de electroni. În procesul de fotosinteză, apa donă electronul care leagă atomul de hidrogen (din propria moleculă) de carbon (din dioxid de carbon) pentru a forma un zahăr (glucoză).
Fotoliza apei
Apa acționează ca agent reducător prin furnizarea de ioni H + care convertesc NADP la NADPH. Deoarece NADPH este un important agent reducător prezent în cloroplaste, formarea acestuia are ca rezultat o deficiență de electroni după oxidarea clorofilei. Această pierdere trebuie înlocuită cu electroni de la un alt agent reducător. Enzima fotosisteme II acționează asupra primelor etape ale schemei Z (diagrama lanțului de transport al electronului în fotosinteză) și apoi este necesar un agent reducător care poate dona electroni pentru a oxida clorofila, o funcție exercitată de apă (care acționează ca sursă de electroni în plantele verzi și cianobacteriile). Ionii de hidrogen eliberați creează un potențial chimic (chemosmotic) prin membrana mitocondrială, ceea ce duce la sinteza ATP. Sistemul Photosystem II este enzima cunoscută pentru prima dată ca un catalizator în acest proces de oxidare a apei.