Indhold
- Fotosyntese i fortiden
- Vands rolle i fotosyntese
- Vand som oxygenleverandør
- Vand som elektronleverandør
- Fotolyse af vand
Fotosyntese er en vigtig biokemisk proces, der involverer sukkerproduktion (glukose) fra sollys, vand og kuldioxid, der frigiver ilt. Det er en række komplekse biokemiske reaktioner og forekommer i planter, alger, nogle bakterier og nogle fotoautotrofrofiler. Næsten alle levende ting afhænger af denne proces. Rytmen af fotosyntese er relateret til koncentrationen af kuldioxid, temperatur og intensiteten af sollys. Denne proces genererer energi fra absorberede fotoner, der har vand som et reduktionsmiddel.
Fotosyntese i fortiden
Med fremkomsten af livet på Jorden begyndte processen med fotosyntese. Da koncentrationen af ilt var ubetydelig, forekom den første fotosyntese ved anvendelse af hydrogensulfid og organisk syre i havvand. Niveauet af disse materialer var imidlertid ikke tilstrækkeligt til at fortsætte fotosyntese i lang tid, så det har undergået udviklingen af anvendelse af vand i stedet for de andre forbindelser. Denne type fotosyntese, ved anvendelse af vand, resulterede i frigivelse af oxygen. Følgelig begyndte koncentrationen af ilt i atmosfæren at stige. Denne uendelige cyklus gjorde Jorden rig på ilt, hvilket muliggjorde tilstedeværelsen af økosystemer, der var afhængige af dette element.
Vands rolle i fotosyntese
På det grundlæggende niveau giver vand elektroner til erstatning for dem, der fjernes fra chlorophyll i fotosystem II. Derudover producerer det oxygen såvel som reducerer NADP til NADPH (kræves til Calvin-cyklen) ved at frigive H + ioner.
Vand som oxygenleverandør
Under fotosyntese processen reagerer seks molekyler kuldioxid og seks molekyler vand i nærværelse af sollys til dannelse af et molekyle glucose og seks oxygen. Vands rolle er at frigive ilt til stede i dets molekyle i atmosfæren i form af O 2 gas.
Vand som elektronleverandør
Vand har også en anden vigtig rolle, som skal være en elektronleverandør. Ved fotosyntese donerer vandet den elektron, der binder hydrogenatomet (fra sit eget molekyle) til kulstof (fra carbondioxid) til dannelse af et sukker (glucose).
Fotolyse af vand
Vand virker som et reduktionsmiddel ved at forsyne H + ioner, som konverterer NADP til NADPH. Da NADPH er et vigtigt reduktionsmiddel, der er til stede i chloroplaster, resulterer dets dannelse i en elektronmangel efter oxidation af chlorophyll. Dette tab skal erstattes af elektroner fra et andet reduktionsmiddel. Fotosystem II-enzymet virker på de første trin i Z-skemaet (elektrontransportkædesdiagrammet i fotosyntese), og et reduktionsmiddel, som kan donere elektroner, er nødvendigt for at oxidere chlorophyll, en funktion, der udøves af vand (hvilke handlinger som en kilde til elektroner i grønne planter og cyanobakterier). De frigivne hydrogenioner skaber et kemisk potentiale (kemosmotisk) gennem mitokondriamembranen, hvilket resulterer i syntesen af ATP. Photosystem II er enzymet, der er kendt for at fungere som katalysator i denne vandoxidationsproces.