Innhold
- Fotosyntese tidligere
- Vannets rolle i fotosyntese
- Vann som oksygenleverandør
- Vann som elektronleverandør
- Fotolyse av vann
Fotosyntese er en viktig biokjemisk prosess som involverer produksjon av sukker (glukose) fra sollys, vann og karbondioksid, og frigjør oksygen. Det er en serie av komplekse biokjemiske reaksjoner og forekommer i planter, alger, noen bakterier og noen fotoautotrofer. Nesten alle levende ting er avhengig av denne prosessen. Frekvensen av fotosyntese er relatert til konsentrasjonen av karbondioksid, temperatur og sollysets intensitet. Denne prosessen genererer energi fra absorberte fotoner, med vann som reduksjonsmiddel.
Fotosyntese tidligere
Med fremveksten av livet på jorden begynte prosessen med fotosyntese. Siden oksygenkonsentrasjonen var ubetydelig, skjedde den første fotosyntesen med hydrogensulfid og organisk syre i sjøvann. Imidlertid var nivået av disse materialene ikke tilstrekkelig til å fortsette fotosyntesen i lang tid, så det har gjennomgått utviklingen av å bruke vann i stedet for de andre forbindelsene. Denne typen fotosyntese, ved bruk av vann, resulterte i frigjøring av oksygen. Følgelig begynte oksygenkonsentrasjonen i atmosfæren å øke. Denne endeløse syklusen gjorde jorden rik på oksygen, noe som muliggjorde tilstedeværelsen av økosystemer avhengig av dette elementet.
Vannets rolle i fotosyntese
På et grunnleggende nivå gir vann elektroner som erstatter de som fjernes fra klorofyll i fotosystem II. I tillegg produserer det oksygen, samt reduserer NADP til NADPH (nødvendig for Calvin-syklusen) ved å frigjøre H + -ioner.
Vann som oksygenleverandør
Under fotosynteseprosessen reagerer seks molekyler karbondioksid og seks vannmolekyler i nærvær av sollys og danner et molekyl glukose og seks oksygen. Vannets rolle er å frigjøre oksygen i molekylet i atmosfæren i form av O2-gass.
Vann som elektronleverandør
Vann har også en annen viktig rolle, som er å levere elektroner. I prosessen med fotosyntese donerer vann elektronet som binder hydrogenatomet (av sitt eget molekyl) til karbon (av karbondioksid) for å danne et sukker (glukose).
Fotolyse av vann
Vann fungerer som et reduksjonsmiddel ved å tilveiebringe H + -ioner som omdanner NADP til NADPH. Siden NADPH er et viktig reduksjonsmiddel som finnes i kloroplaster, resulterer dets dannelse i et elektronunderskudd etter oksidasjon av klorofyll. Dette tapet må erstattes av elektroner fra et annet reduksjonsmiddel. Enzymets fotosystem II virker i de første trinnene i Z-skjemaet (diagrammet for elektrontransportkjeden i fotosyntese), og deretter er et reduksjonsmiddel som kan donere elektroner nødvendig for å oksidere klorofyll, en funksjon utført av vann (som virker som en kilde til elektroner i grønne planter og cyanobakterier). De frigjorte hydrogenionene skaper et kjemisk (kjemosmotisk) potensiale over mitokondriell membran, noe som resulterer i syntesen av ATP. Fotosystem II er enzymet som først og fremst er kjent for å fungere som en katalysator i denne vannoksidasjonsprosessen.