Obsah
- Fotosyntéza v minulosti
- Úloha vody vo fotosyntéze
- Voda ako dodávateľ kyslíka
- Voda ako dodávateľ elektrónov
- Vodná fotolýza
Fotosyntéza je dôležitý biochemický proces zahŕňajúci produkciu cukru (glukózy) zo slnečného žiarenia, vody a oxidu uhličitého za uvoľňovania kyslíka. Je to séria zložitých biochemických reakcií a vyskytuje sa v rastlinách, riasach, niektorých baktériách a niektorých fotoautotrofoch. Na tomto procese závisí takmer všetko živé. Rýchlosť fotosyntézy súvisí s koncentráciou oxidu uhličitého, teplotou a intenzitou slnečného žiarenia. Tento proces generuje energiu z absorbovaných fotónov, pričom voda je redukčným činidlom.
Fotosyntéza v minulosti
S príchodom života na Zemi sa začal proces fotosyntézy. Pretože koncentrácia kyslíka bola zanedbateľná, prvá fotosyntéza sa uskutočnila s použitím sírovodíka a organickej kyseliny v morskej vode. Úroveň týchto materiálov však nebola dostatočná na to, aby pokračovala vo fotosyntéze dlhšiu dobu, takže prešla vývojom používania vody namiesto ostatných zlúčenín. Tento typ fotosyntézy s použitím vody viedol k uvoľneniu kyslíka. V dôsledku toho sa začala zvyšovať koncentrácia kyslíka v atmosfére. Tento nekonečný cyklus spôsobil, že Zem bola bohatá na kyslík, čo umožnilo prítomnosť ekosystémov závislých od tohto prvku.
Úloha vody vo fotosyntéze
Na základnej úrovni poskytuje voda elektróny, ktoré nahradzujú elektróny, ktoré sú odstránené z chlorofylu vo fotosystéme II. Okrem toho produkuje kyslík a redukuje NADP na NADPH (potrebné pre Calvinov cyklus) uvoľňovaním iónov H +.
Voda ako dodávateľ kyslíka
Počas procesu fotosyntézy reaguje šesť molekúl oxidu uhličitého a šesť molekúl vody za prítomnosti slnečného žiarenia na jednu molekulu glukózy a šesť kyslíka. Úlohou vody je uvoľňovať kyslík prítomný v jeho molekule do atmosféry vo forme plynu O2.
Voda ako dodávateľ elektrónov
Voda má tiež ďalšiu dôležitú úlohu, ktorou je dodávanie elektrónov. V procese fotosyntézy voda daruje elektrón, ktorý viaže atóm vodíka (vlastnej molekuly) na uhlík (oxid uhličitý), aby vytvoril cukor (glukózu).
Vodná fotolýza
Voda pôsobí ako redukčné činidlo poskytovaním iónov H +, ktoré premieňajú NADP na NADPH. Pretože NADPH je dôležité redukčné činidlo prítomné v chloroplastoch, vedie jeho tvorba po oxidácii chlorofylu k deficitu elektrónov. Táto strata musí byť nahradená elektrónmi z iného redukčného činidla. Enzýmový fotosystém II účinkuje v prvých krokoch schémy Z (schéma elektrónového transportného reťazca pri fotosyntéze) a potom je potrebné oxidačné činidlo, ktoré môže darovať elektróny, na oxidáciu chlorofylu, čo je funkcia vykonávaná vodou (ktorá pôsobí ako zdroj elektrónov v zelených rastlinách a siniciach). Uvoľnené vodíkové ióny vytvárajú chemický (chemosmotický) potenciál cez mitochondriálnu membránu, čo vedie k syntéze ATP. Fotosystém II je enzým, o ktorom je známe, že pri tomto procese oxidácie vody pôsobí ako katalyzátor.