תוֹכֶן
פוטוסינתזה היא תהליך ביוכימי חשוב המעורב בייצור סוכר (גלוקוז) מאור השמש, מים ופחמן דו חמצני, שחרור חמצן. זוהי סדרה של תגובות ביוכימיות מורכבות המתרחשת צמחים, אצות, כמה חיידקים וכמה photautótrofos. כמעט כל היצורים החיים תלויים בתהליך זה. קצב הפוטוסינתזה קשור לריכוז של פחמן דו חמצני, טמפרטורה ועוצמת אור השמש. תהליך זה מייצר אנרגיה מ פוטונים נספג, שיש מים כסוכן הפחתת.
פוטוסינתזה בעבר
עם הופעת החיים על כדור הארץ, החל תהליך הפוטוסינתזה. מאז ריכוז החמצן היה זניח, הפוטוסינתזה הראשונה התרחשה באמצעות מימן גופרתי וחומצה אורגנית במי הים. עם זאת, רמת החומרים הללו לא היה מספיק כדי להמשיך פוטוסינתזה במשך זמן רב, ולכן זה עבר את האבולוציה של שימוש במים במקום שאר compounds. זה סוג של פוטוסינתזה, באמצעות מים, הביא לשחרור של חמצן. כתוצאה מכך החל ריכוז החמצן באטמוספרה. זה מחזור אינסופי עשה את כדור הארץ עשיר בחמצן, מה שאיפשר את נוכחותן של מערכות אקולוגיות התלויים באלמנט זה.
תפקיד המים בפוטוסינתזה
ברמה הבסיסית, מים מספק אלקטרונים כדי להחליף את אלה מוסרים כלורופיל ב photosystem II. בנוסף, הוא מייצר חמצן, כמו גם מקטין את NADP כדי NADPH (נדרש עבור מחזור קלווין) על ידי שחרור H + יונים.
מים כספק חמצן
במהלך תהליך הפוטוסינתזה, שש מולקולות של פחמן דו חמצני ושש מולקולות של מים מגיבות בנוכחות אור השמש כדי ליצור מולקולה אחת של גלוקוז ושש חמצן. תפקיד המים הוא לשחרר את החמצן המולקולה שלה לתוך האווירה בצורה של גז O 2.
מים כספק אלקטרונים
מים יש גם תפקיד חשוב נוסף הוא להיות ספק אלקטרונים. בתהליך הפוטוסינתזה, המים תורמים את האלקטרון שקושר את אטום המימן (מהמולקולה שלו) לפחמן (מפחמן דו-חמצני) כדי ליצור סוכר (גלוקוז).
פוטוליזה של מים
מים פועלת כסוכן הפחתת ידי אספקת H + יונים להמיר NADP ל NADPH. מאז NADPH הוא סוכן הפחתת חשוב נוכח chloroplasts, היווצרות תוצאות שלה מחסור באלקטרון לאחר חמצון של כלורופיל. הפסד זה חייב להיות מוחלף על ידי אלקטרונים של סוכן הפחתת אחרים. האנזים photosystem II פועל על השלבים הראשונים של תכנית Z (דיאגרמת שרשרת ההובלה האלקטרונית בפוטוסינתזה), ולאחר מכן גורם צמצום שיכול לתרום אלקטרונים נדרש לחמצון כלורופיל, פונקציה המופעלת על ידי מים (אשר פועלת כמקור של אלקטרונים במפעלים ירוקים ו cyanobacteria). מימן יונים משוחררים ליצור פוטנציאל כימי (chemosmotic) באמצעות קרום המיטוכונדריה, אשר תוצאות סינתזה של ה- ATP. Photosystem II הוא האנזים הראשון הידוע כזרז בתהליך החמצון במים.