Indhold
- Fotosyntese i fortiden
- Vandens rolle i fotosyntese
- Vand som iltleverandør
- Vand som elektronleverandør
- Vand fotolyse
Fotosyntese er en vigtig biokemisk proces, der involverer produktion af sukker (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 fotoautotrofer. Næsten alle levende ting afhænger af denne proces. Frekvensen af fotosyntese er relateret til koncentrationen af kuldioxid, temperatur og intensiteten af sollys. Denne proces genererer energi fra absorberede fotoner med vand som reduktionsmiddel.
Fotosyntese i fortiden
Med fremkomsten af liv på jorden begyndte processen med fotosyntese. Da iltkoncentrationen var ubetydelig, fandt den første fotosyntese anvendelse af hydrogensulfid og organisk syre i havvand. Imidlertid var niveauet af disse materialer ikke tilstrækkeligt til at fortsætte fotosyntese i lang tid, så det har gennemgået udviklingen af at bruge vand i stedet for de andre forbindelser. Denne type fotosyntese ved hjælp af vand resulterede i frigivelse af ilt. Derfor begyndte iltkoncentrationen i atmosfæren at stige. Denne endeløse cyklus gjorde jorden rig på ilt, hvilket muliggjorde tilstedeværelsen af økosystemer, der var afhængige af dette element.
Vandens rolle i fotosyntese
På et grundlæggende niveau tilvejebringer vand elektroner til at erstatte dem, der fjernes fra klorofyl i fotosystem II. Derudover producerer det ilt samt reducerer NADP til NADPH (nødvendigt for Calvin-cyklussen) ved at frigive H + -ioner.
Vand som iltleverandør
Under fotosynteseprocessen reagerer seks molekyler kuldioxid og seks molekyler vand i nærværelse af sollys og danner et molekyle glukose og seks ilt. Vandets rolle er at frigive ilt, der er til stede i dets molekyle, til atmosfæren i form af O2-gas.
Vand som elektronleverandør
Vand har også en anden vigtig rolle, nemlig at levere elektroner. I fotosynteseprocessen donerer vand elektronen, der binder hydrogenatomet (af sit eget molekyle) til kulstof (af kuldioxid) for at danne et sukker (glukose).
Vand fotolyse
Vand fungerer som et reduktionsmiddel ved at tilvejebringe H + -ioner, der omdanner NADP til NADPH. Da NADPH er et vigtigt reduktionsmiddel, der findes i kloroplaster, resulterer dets dannelse i et elektronunderskud efter oxidation af klorofyl. Dette tab skal erstattes af elektroner fra et andet reduktionsmiddel. Enzymets fotosystem II virker i de første trin i Z-skemaet (diagrammet for elektrontransportkæden i fotosyntese), og derefter er et reduktionsmiddel, der kan donere elektroner, nødvendigt for at oxidere klorofyl, en funktion udført af vand (som virker som en kilde til elektroner i grønne planter og cyanobakterier). De frigivne brintioner skaber et kemisk (kemosmotisk) potentiale på tværs af mitokondriemembranen, hvilket resulterer i syntesen af ATP. Fotosystem II er det enzym, der primært er kendt for at fungere som en katalysator i denne vandoxidationsproces.