Inhalt
- Photosynthese in der Vergangenheit
- Rolle des Wassers in der Photosynthese
- Wasser als Sauerstofflieferant
- Wasser als Elektronenlieferant
- Photolyse von Wasser
Die Photosynthese ist ein wichtiges biochemisches Verfahren, bei dem Zucker (Glukose) aus Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid hergestellt und Sauerstoff freigesetzt wird. Es ist eine Reihe komplexer biochemischer Reaktionen und tritt in Pflanzen, Algen, einigen Bakterien und einigen Photoautótrofos auf. Fast alle Lebewesen hängen von diesem Prozess ab. Der Rhythmus der Photosynthese hängt von der Kohlendioxidkonzentration, der Temperatur und der Intensität des Sonnenlichts ab. Dieser Prozess erzeugt Energie aus absorbierten Photonen mit Wasser als Reduktionsmittel.
Photosynthese in der Vergangenheit
Mit dem Aufkommen des Lebens auf der Erde begann der Prozess der Photosynthese. Da die Sauerstoffkonzentration vernachlässigbar war, fand die erste Photosynthese mit Schwefelwasserstoff und organischer Säure in Meerwasser statt. Die Menge dieser Materialien reichte jedoch nicht aus, um die Photosynthese für eine lange Zeit fortzusetzen, so dass die Entwicklung der Verwendung von Wasser anstelle der anderen Verbindungen stattfand. Diese Art der Photosynthese mit Wasser führte zur Freisetzung von Sauerstoff. Folglich begann die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre zuzunehmen. Dieser endlose Kreislauf machte die Erde reich an Sauerstoff, was die Anwesenheit von Ökosystemen ermöglichte, die von diesem Element abhängig waren.
Rolle des Wassers in der Photosynthese
Grundsätzlich liefert Wasser Elektronen, die diejenigen ersetzen, die im Photosystem II aus Chlorophyll entfernt werden. Darüber hinaus produziert es Sauerstoff und reduziert NADP zu NADPH (für den Calvin-Zyklus erforderlich), indem H + -Ionen freigesetzt werden.
Wasser als Sauerstofflieferant
Während des Photosyntheseprozesses reagieren sechs Moleküle Kohlendioxid und sechs Moleküle Wasser in Gegenwart von Sonnenlicht und bilden ein Glukosemolekül und sechs Sauerstoffmoleküle. Die Rolle des Wassers besteht darin, in seinem Molekül vorhandenen Sauerstoff in Form von O 2 -Gas an die Atmosphäre abzugeben.
Wasser als Elektronenlieferant
Wasser spielt auch eine andere wichtige Rolle, nämlich als Elektronenlieferant. Bei der Photosynthese gibt Wasser das Elektron ab, das das Wasserstoffatom (aus seinem eigenen Molekül) an Kohlenstoff (aus Kohlendioxid) bindet, um einen Zucker (Glukose) zu bilden.
Photolyse von Wasser
Wasser wirkt als Reduktionsmittel, indem es H + -Ionen liefert, die NADP in NADPH umwandeln. Da NADPH ein wichtiges Reduktionsmittel ist, das in Chloroplasten vorhanden ist, führt seine Bildung nach Oxidation von Chlorophyll zu einem Elektronenmangel. Dieser Verlust muss durch Elektronen eines anderen Reduktionsmittels ersetzt werden. Das Photosystem II-Enzym wirkt auf die ersten Schritte des Z-Schemas (das Elektronentransportkettendiagramm in der Photosynthese) ein, und dann wird ein Reduktionsmittel benötigt, das Elektronen abgeben kann, um Chlorophyll zu oxidieren, eine Funktion, die von Wasser ausgeübt wird (das wirkt) als Elektronenquelle in grünen Pflanzen und Cyanobakterien). Die freigesetzten Wasserstoffionen erzeugen ein chemisches Potential (chemosmotisch) durch die Mitochondrienmembran, das zur Synthese von ATP führt. Das Photosystem II ist das Enzym, das als Katalysator bei diesem Wasseroxidationsprozess bekannt ist.