Obsah
- Fotosyntéza v minulosti
- Role vody ve fotosyntéze
- Voda jako dodavatel kyslíku
- Voda jako dodavatel elektronů
- Fotolýza vody
Fotosyntéza je důležitý biochemický proces zahrnující produkci cukru (glukózy) ze slunečního záření, vody a oxidu uhličitého za uvolňování kyslíku. Jedná se o řadu složitých biochemických reakcí a vyskytuje se v rostlinách, řasách, některých bakteriích a některých fotoautotrofech. Na tomto procesu závisí téměř vše živé. Rychlost fotosyntézy souvisí s koncentrací oxidu uhličitého, teplotou a intenzitou slunečního záření. Tento proces generuje energii z absorbovaných fotonů, přičemž voda je redukčním činidlem.
Fotosyntéza v minulosti
S příchodem života na Zemi začal proces fotosyntézy. Protože koncentrace kyslíku byla zanedbatelná, došlo k první fotosyntéze za použití sirovodíku a organické kyseliny v mořské vodě. Úroveň těchto materiálů však nebyla dostatečná, aby pokračovala ve fotosyntéze po dlouhou dobu, takže prošla vývojem používání vody místo jiných sloučenin. Tento typ fotosyntézy pomocí vody vedl k uvolňování kyslíku. V důsledku toho se začala zvyšovat koncentrace kyslíku v atmosféře. Díky tomuto nekonečnému cyklu byla Země bohatá na kyslík, což umožnilo přítomnost ekosystémů závislých na tomto prvku.
Role vody ve fotosyntéze
Na základní úrovni poskytuje voda elektrony, které nahradí ty, které jsou odstraněny z chlorofylu ve fotosystému II. Kromě toho produkuje kyslík a redukuje NADP na NADPH (nezbytné pro Calvinův cyklus) uvolňováním iontů H +.
Voda jako dodavatel kyslíku
Během procesu fotosyntézy reaguje šest molekul oxidu uhličitého a šest molekul vody za přítomnosti slunečního světla za vzniku jedné molekuly glukózy a šesti kyslíku. Úlohou vody je uvolňovat kyslík přítomný v jeho molekule do atmosféry ve formě plynu O2.
Voda jako dodavatel elektronů
Voda má také další důležitou roli, kterou je dodávat elektrony. V procesu fotosyntézy voda daruje elektron, který váže atom vodíku (vlastní molekuly) na uhlík (oxid uhličitý) za vzniku cukru (glukózy).
Fotolýza vody
Voda působí jako redukční činidlo tím, že poskytuje ionty H +, které převádějí NADP na NADPH. Vzhledem k tomu, že NADPH je důležitým redukčním činidlem přítomným v chloroplastech, vede jeho tvorba po oxidaci chlorofylu k deficitu elektronů. Tato ztráta musí být nahrazena elektrony z nějakého jiného redukčního činidla. Enzymový fotosystém II působí v prvních krocích schématu Z (schéma elektronového transportního řetězce ve fotosyntéze) a poté je k oxidaci chlorofylu nutné funkci redukčního činidla, které může darovat elektrony, což je funkce prováděná vodou (která působí jako zdroj elektronů v zelených rostlinách a sinicích). Uvolněné vodíkové ionty vytvářejí chemický (chemosmotický) potenciál přes mitochondriální membránu, což vede k syntéze ATP. Photosystem II je enzym, o kterém je primárně známo, že působí jako katalyzátor v tomto procesu oxidace vody.