Saturs
- Fotosintēze pagātnē
- Ūdens loma fotosintēzē
- Ūdens kā skābekļa piegādātājs
- Ūdens kā elektronu piegādātājs
- Ūdens fotolīze
Fotosintēze ir svarīgs bioķīmiskais process, kas ietver cukura (glikozes) ražošanu no saules gaismas, ūdens un oglekļa dioksīda, atbrīvojot skābekli. Tā ir virkne sarežģītu bioķīmisko reakciju un notiek augos, aļģēs, dažās baktērijās un dažos fotoautotrofos. Gandrīz visas dzīvās būtnes ir atkarīgas no šī procesa. Fotosintēzes ātrums ir saistīts ar oglekļa dioksīda koncentrāciju, temperatūru un saules gaismas intensitāti. Šis process ģenerē enerģiju no absorbētiem fotoniem, ar reduktoru izmantojot ūdeni.
Fotosintēze pagātnē
Līdz ar dzīvības parādīšanos uz Zemes sākās fotosintēzes process. Tā kā skābekļa koncentrācija bija nenozīmīga, pirmā fotosintēze notika, izmantojot sērūdeņradi un organisko skābi jūras ūdenī. Tomēr šo materiālu līmenis nebija pietiekams, lai ilgstoši turpinātu fotosintēzi, tāpēc tas ir piedzīvojis evolūciju, izmantojot ūdeni citu savienojumu vietā. Šāda veida fotosintēze, izmantojot ūdeni, izraisīja skābekļa izdalīšanos. Līdz ar to skābekļa koncentrācija atmosfērā sāka palielināties. Šis nebeidzamais cikls padarīja Zemi bagātu ar skābekli, kas padarīja ekosistēmu klātbūtni atkarīgu no šī elementa.
Ūdens loma fotosintēzē
Pamatlīmenī ūdens nodrošina elektronus, lai aizstātu tos, kas II fotosistēmā tiek noņemti no hlorofila. Turklāt tas ražo skābekli, kā arī samazina NADP līdz NADPH (nepieciešams Kalvina ciklam), atbrīvojot H + jonus.
Ūdens kā skābekļa piegādātājs
Fotosintēzes procesā sešas oglekļa dioksīda molekulas un sešas ūdens molekulas reaģē saules gaismas klātbūtnē, veidojot vienu glikozes un sešas skābekļa molekulas. Ūdens uzdevums ir atbrīvot skābekli, kas atrodas tā molekulā, atmosfērā O2 gāzes formā.
Ūdens kā elektronu piegādātājs
Ūdenim ir arī vēl viena svarīga loma, proti, elektronu piegāde. Fotosintēzes procesā ūdens ziedo elektronu, kas saista ūdeņraža atomu (savu molekulu) ar oglekli (oglekļa dioksīdu), veidojot cukuru (glikozi).
Ūdens fotolīze
Ūdens darbojas kā reducētājs, nodrošinot H + jonus, kas pārveido NADP par NADPH. Tā kā NADPH ir nozīmīgs reducētājs, kas atrodas hloroplastos, tā veidošanās rezultātā pēc hlorofila oksidēšanās rodas elektronu deficīts. Šis zudums jāaizstāj ar elektroniem no kāda cita reducētāja. Fermenta fotosistēma II darbojas Z shēmas pirmajos posmos (elektronu transporta ķēdes diagramma fotosintēzē), un pēc tam, lai oksidētu hlorofilu, ūdens funkciju (kas darbojas kā elektronu avots zaļajos augos un zilaļģēs). Izdalītie ūdeņraža joni rada mitohondriju membrānas ķīmisko (ķīmisko) potenciālu, kā rezultātā rodas ATP sintēze. Fotosistēma II ir ferments, kas galvenokārt darbojas kā katalizators šajā ūdens oksidēšanās procesā.