เนื้อหา
- การสังเคราะห์แสงในอดีต
- บทบาทของน้ำต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง
- น้ำเป็นผู้จำหน่ายออกซิเจน
- น้ำเป็นผู้จัดจำหน่ายอิเล็กตรอน
- การสลายแสงของน้ำ
การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการทางชีวเคมีที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับการผลิตน้ำตาล (กลูโคส) จากแสงแดดน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ปล่อยออกซิเจน มันเป็นชุดของปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่ซับซ้อนและเกิดขึ้นในพืชสาหร่ายแบคทีเรียบางชนิดและบางphotoautótrofos เกือบทุกสิ่งมีชีวิตขึ้นอยู่กับกระบวนการนี้ จังหวะของการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้นสัมพันธ์กับความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์อุณหภูมิและความเข้มของแสงแดด กระบวนการนี้สร้างพลังงานจากโฟตอนที่ถูกดูดซับโดยมีน้ำเป็นตัวรีดิวซ์
การสังเคราะห์แสงในอดีต
เมื่อการกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกเริ่มกระบวนการสังเคราะห์แสง เนื่องจากความเข้มข้นของออกซิเจนมีน้อยมากการสังเคราะห์แสงครั้งแรกจึงเกิดขึ้นโดยใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์และกรดอินทรีย์ในน้ำทะเล อย่างไรก็ตามระดับของวัสดุเหล่านี้ไม่เพียงพอที่จะทำการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นเวลานานดังนั้นมันจึงผ่านการวิวัฒนาการของการใช้น้ำแทนสารอื่น ๆ การสังเคราะห์ด้วยแสงชนิดนี้โดยใช้น้ำส่งผลให้เกิดการปล่อยออกซิเจน ดังนั้นความเข้มข้นของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศจึงเริ่มเพิ่มขึ้น วัฏจักรไม่มีที่สิ้นสุดนี้ทำให้โลกอุดมไปด้วยออกซิเจนซึ่งทำให้ระบบนิเวศขึ้นอยู่กับองค์ประกอบนี้
บทบาทของน้ำต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง
ในระดับพื้นฐานน้ำจะให้อิเล็กตรอนมาแทนที่อิเล็กตรอนที่ถูกกำจัดออกจากคลอโรฟิลล์ในระบบถ่ายภาพ II นอกจากนี้ยังผลิตออกซิเจนและลด NADP เป็น NADPH (จำเป็นสำหรับวัฏจักร Calvin) โดยการปล่อย H + ไอออน
น้ำเป็นผู้จำหน่ายออกซิเจน
ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงคาร์บอนไดออกไซด์หกโมเลกุลและน้ำหกโมเลกุลจะทำปฏิกิริยาต่อหน้าแสงแดดเพื่อสร้างโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุลและออกซิเจนหกโมเลกุล บทบาทของน้ำคือการปล่อยออกซิเจนที่มีอยู่ในโมเลกุลของมันสู่ชั้นบรรยากาศในรูปของก๊าซ O 2
น้ำเป็นผู้จัดจำหน่ายอิเล็กตรอน
น้ำก็มีบทบาทสำคัญอีกอย่างหนึ่งที่จะต้องเป็นผู้จัดหาอิเล็กตรอน ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงน้ำจะบริจาคอิเล็กตรอนที่จับกับอะตอมไฮโดรเจน (จากโมเลกุลของตัวเอง) ไปจนถึงคาร์บอน (จากคาร์บอนไดออกไซด์) ให้กลายเป็นน้ำตาล (กลูโคส)
การสลายแสงของน้ำ
น้ำทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์โดยให้ H + ions ซึ่งแปลง NADP เป็น NADPH เนื่องจาก NADPH เป็นสารรีดิวซ์ที่สำคัญที่มีอยู่ในคลอโรพลาสต์การก่อตัวจึงส่งผลให้เกิดการขาดอิเล็กตรอนหลังจากออกซิเดชันของคลอโรฟิลล์ การสูญเสียนี้จะต้องถูกแทนที่ด้วยอิเล็กตรอนจากสารรีดิวซ์อื่น ๆ เอนไซม์ photosystem II ทำหน้าที่ในขั้นตอนแรกของรูปแบบ Z (แผนภาพห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในการสังเคราะห์ด้วยแสง) จากนั้นจำเป็นต้องใช้สารรีดิวซ์ที่สามารถบริจาคอิเล็กตรอนเพื่อออกซิไดซ์คลอโรฟิลล์ซึ่งเป็นหน้าที่ของน้ำ เป็นแหล่งของอิเล็กตรอนในพืชสีเขียวและไซยาโนแบคทีเรีย ไอออนไฮโดรเจนที่ปลดปล่อยออกมาจะสร้างศักยภาพทางเคมี (chemosmotic) ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ยลซึ่งส่งผลให้เกิดการสังเคราะห์ ATP Photosystem II เป็นเอนไซม์ตัวแรกที่รู้จักกันว่าเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการออกซิเดชั่นของน้ำ