Sadržaj
- Fotosinteza u prošlosti
- Uloga vode u fotosintezi
- Voda kao dobavljač kisika
- Voda kao dobavljač elektrona
- Fotoliza vode
Fotosinteza je važan biokemijski proces koji uključuje proizvodnju šećera (glukoze) iz sunčeve svjetlosti, vode i ugljičnog dioksida, oslobađajući kisik. To je niz složenih biokemijskih reakcija i javlja se u biljkama, algama, nekim bakterijama i nekim fotoautotrofima. Gotovo sva živa bića ovise o ovom procesu. Brzina fotosinteze povezana je s koncentracijom ugljičnog dioksida, temperaturom i intenzitetom sunčeve svjetlosti. Ovaj postupak generira energiju iz apsorbiranih fotona, s vodom kao redukcijskim sredstvom.
Fotosinteza u prošlosti
Pojavom života na Zemlji započeo je proces fotosinteze. Budući da je koncentracija kisika bila zanemariva, do prve fotosinteze došlo je pomoću sumporovodika i organske kiseline u morskoj vodi. Međutim, razina tih materijala nije bila dovoljna za dugotrajno nastavljanje fotosinteze, pa je prošao kroz evoluciju korištenjem vode umjesto ostalih spojeva. Ova vrsta fotosinteze, koristeći vodu, rezultirala je oslobađanjem kisika. Posljedično, koncentracija kisika u atmosferi počela je rasti. Ovaj beskrajni ciklus učinio je Zemlju bogatom kisikom, što je omogućilo prisutnost ekosustava ovisnih o ovom elementu.
Uloga vode u fotosintezi
Na osnovnoj razini, voda osigurava elektrone koji zamjenjuju one koji se uklanjaju iz klorofila u fotosustavu II. Uz to, proizvodi kisik, kao i reducirajući NADP do NADPH (neophodan za Calvinov ciklus) oslobađanjem H + iona.
Voda kao dobavljač kisika
Tijekom procesa fotosinteze, šest molekula ugljičnog dioksida i šest molekula vode reagiraju u prisutnosti sunčeve svjetlosti stvarajući jednu molekulu glukoze i šest kisika. Uloga vode je oslobađanje kisika koji je prisutan u njezinoj molekuli u atmosferu u obliku plina O2.
Voda kao dobavljač elektrona
Voda također ima još jednu važnu ulogu, a to je opskrba elektronima. U procesu fotosinteze voda donira elektron koji veže atom vodika (vlastite molekule) s ugljikom (ugljični dioksid) dajući šećer (glukozu).
Fotoliza vode
Voda djeluje kao redukcijsko sredstvo pružajući ione H + koji pretvaraju NADP u NADPH. Budući da je NADPH važno reducirajuće sredstvo prisutno u kloroplastima, njegovo stvaranje rezultira deficitom elektrona nakon oksidacije klorofila. Taj gubitak moraju nadomjestiti elektroni iz nekog drugog redukcijskog sredstva. Enzim fotosustav II djeluje u prvim koracima Z sheme (dijagram lanca prijenosa elektrona u fotosintezi), a zatim je redukcijsko sredstvo koje može donirati elektrone neophodno za oksidaciju klorofila, funkcije koju obavlja voda (koja djeluje kao izvor elektrona u zelenim biljkama i cijanobakterijama). Oslobođeni vodikovi ioni stvaraju kemijski (kemosmotski) potencijal kroz membranu mitohondrija, što rezultira sintezom ATP. Photosystem II je enzim za koji je poznato da ponajprije djeluje kao katalizator u ovom procesu oksidacije vode.