Hvorfor er vand vigtigt at fotosyntese?

Fotosyntese er en vigtig biokemisk vej, der involverer sukkerproduktion (glukose) fra lys, vand og kuldioxid og frigiver ilt. Det er en række komplekse biokemiske reaktioner og forekommer i højere planter, alger, nogle bakterier og nogle fotoautotrofer. Næsten ethvert liv afhænger af denne proces. Fotosyntesens hastighed er relateret til koncentrationen af ​​kuldioxid, temperatur og lysintensitet. Det får energi fra absorberede fotoner og bruger vand som reduktionsmiddel.

Fotosyntese i fortiden

Med fremkomsten af ​​livet på Jorden startede fotosyntese processen. Da koncentrationen af ​​ilt var ubetydelig, fandt den første fotosyntese sted ved anvendelse af hydrogensulfid og organisk syre i havvand. Niveauet af disse materialer var imidlertid ikke tilstrækkeligt til at fortsætte fotosyntese i lang tid og derfor fotosyntese ved anvendelse af vand udviklet. Denne type fotosyntese ved hjælp af vand resulterede i frigørelse af oxygen. Som følge heraf begyndte iltkoncentrationen i atmosfæren at stige. Denne uendelige cyklus gjorde Jorden rig på ilt, der kunne understøtte det nuværende iltafhængige økosystem.

Vandets rolle i fotosyntese

På et grundlæggende niveau giver vand elektroner til at erstatte dem fjernet fra chlorophyll i fotosystem II. Også vand producerer oxygen såvel som reducerer NADP til NADPH (kræves i Calvin-cyklen) ved at befri H + ioner.

Vand som oxygenleverandør

Under fotosynteseprocessen er der seks molekyler carbon dioxid og seks molekyler vand reagerer i nærværelse af sollys til dannelse af et glukosemolekyle og seks molekyler ilt. Vands rolle er at frigøre oxygen (O) fra vandmolekylet til atmosfæren i form af iltgas (O2).

Vand som elektronføder

Vand har også en anden vigtig rolle at være en elektronføder. I forbindelse med fotosyntese giver vandet den elektron, der binder hydrogenatomet (af et vandmolekyle) til carbonet (af carbondioxid) for at give sukker (glucose).

Vandfotolyse

Vand virker som et reduktionsmiddel ved at tilvejebringe H + ioner, som konverterer NADP til NADPH. Da NADPH er et vigtigt reduktionsmiddel, som er til stede i chloroplaster, resulterer dets produktion i et underskud af elektroner, der er resultatet af oxidation af chlorophyll. Dette tab af elektron skal opfyldes af elektroner fra et andet reduktionsmiddel. Photosystem II involverer de første trin i Z-skemaet (diagrammet af elektrontransportkæden i fotosyntese), og derfor er et reduktionsmiddel, som kan donere elektroner, nødvendigt for at oxidere chlorophyll, som tilvejebringes af vand (virker som en kilde til elektroner i grønne planter og cynobakterier). Således frigjorte hydrogenioner skaber et kemisk potentiale (kemiosmotisk) over membranen, der endelig resulterer i syntese af ATP. Photosystem II er det primære kendte enzym, der virker som katalysator i denne oxidation af vand.