La fotosintesi è un'importante via biochimica che coinvolge la produzione di zucchero (glucosio) da luce, acqua e anidride carbonica e liberando ossigeno. È una serie di reazioni biochimiche complesse e si verifica in più alte piante, alghe, alcuni batteri e alcune photoautotrophs. Quasi ogni vita dipende da questo processo. Il tasso di fotosintesi è relativo alla concentrazione di anidride carbonica, temperatura e intensità della luce. Si ottiene energia da fotoni assorbiti e utilizza l'acqua come un agente riducente.
Fotosintesi in passato
Con l'avvento della vita sulla terra, ha iniziato il processo di fotosintesi. Poiché la concentrazione di ossigeno era trascurabile, fotosintesi prima avvenuto utilizzo di solfuro di idrogeno e acido organico in mare acqua. Tuttavia, il livello di questi materiali non era sufficiente per continuare la fotosintesi per lungo e quindi fotosintesi usando l'acqua si è evoluta. Questo tipo di fotosintesi utilizzando acqua provocato dalla liberazione di ossigeno. Di conseguenza, la concentrazione di ossigeno nell'atmosfera ha cominciato ad aumentare. Questo ciclo infinito ha fatto terra ricca di ossigeno che potrebbe sostenere l'ecosistema di ossigeno-dipendenti presente.
Ruolo dell'acqua nella fotosintesi
A un livello fondamentale, l'acqua fornisce gli elettroni per sostituire quelli rimossi dalla clorofilla nel fotosistema II. Inoltre, acqua produce ossigeno come pure riduce NADP a NADPH (richiesto nel ciclo di Calvin) liberando ioni H +.
Acqua come Oxygen Provider
Durante il processo di fotosintesi, sei molecole di anidride carbonica e sei molecole di acqua reagiscono in presenza di luce solare per formare una molecola di glucosio e sei molecole di ossigeno. Il ruolo dell'acqua è di rilasciare ossigeno (O) dalla molecola dell'acqua nell'atmosfera sotto forma di gas di ossigeno (O2).
Acqua come alimentatore elettronico
Acqua ha anche un altro ruolo importante di essere un alimentatore elettronico. Nel processo di fotosintesi, l'acqua fornisce l'elettrone che lega l'atomo di idrogeno (di una molecola di acqua) al carbonio (del biossido di carbonio) per dare lo zucchero (glucosio).
Fotolisi dell'acqua
Acqua agisce come un agente riducente fornendo ioni H + che convertire NADP in NADPH. Poiché NADPH è un importante agente riducente presente nei cloroplasti, la produzione si traduce in un deficit di elettroni, derivanti dall'ossidazione di clorofilla. Questa perdita di elettroni dovrà essere soddisfatte dagli elettroni da qualche altro agente riduttore. Fotosistema II coinvolge i primi passi dello Z-schema (lo schema della catena di trasporto degli elettroni nella fotosintesi) e pertanto un agente riducente che può donare gli elettroni è necessario per ossidare la clorofilla, che è fornita dall'acqua (che agisce come una fonte di elettroni in piante verdi e cynobacteria). Ioni di idrogeno così rilasciati creare un potenziale chimico (chemiosmotica) attraverso la membrana che si traduce infine in sintesi di ATP. Fotosistema II è il principale enzima noto che agisce come catalizzatore in questa ossidazione dell'acqua.