Contenuto
- La fotosintesi in passato
- Ruolo dell'acqua nella fotosintesi
- Acqua come fornitore di ossigeno
- Acqua come fornitore di elettroni
- Fotolisi dell'acqua
La fotosintesi è un importante processo biochimico che coinvolge la produzione di zucchero (glucosio) dalla luce solare, acqua e anidride carbonica, rilasciando ossigeno. È una serie di reazioni biochimiche complesse e si verifica nelle piante, nelle alghe, in alcuni batteri e in alcuni fotoautotrofi. Quasi tutti gli esseri viventi dipendono da questo processo. Il tasso di fotosintesi è correlato alla concentrazione di anidride carbonica, alla temperatura e all'intensità della luce solare. Questo processo genera energia dai fotoni assorbiti, con l'acqua come agente riducente.
La fotosintesi in passato
Con l'avvento della vita sulla Terra, iniziò il processo di fotosintesi. Poiché la concentrazione di ossigeno era trascurabile, la prima fotosintesi si è verificata utilizzando acido solfidrico e acido organico nell'acqua di mare. Tuttavia, il livello di questi materiali non è stato sufficiente per continuare la fotosintesi per molto tempo, quindi ha subito l'evoluzione dell'uso dell'acqua al posto degli altri composti. Questo tipo di fotosintesi, utilizzando l'acqua, ha provocato il rilascio di ossigeno. Di conseguenza, la concentrazione di ossigeno nell'atmosfera ha iniziato ad aumentare. Questo ciclo infinito ha reso la Terra ricca di ossigeno, il che ha reso possibile la presenza di ecosistemi dipendenti da questo elemento.
Ruolo dell'acqua nella fotosintesi
A un livello fondamentale, l'acqua fornisce elettroni per sostituire quelli che vengono rimossi dalla clorofilla nel fotosistema II. Inoltre, produce ossigeno, oltre a ridurre NADP a NADPH (necessario per il ciclo di Calvin) rilasciando ioni H +.
Acqua come fornitore di ossigeno
Durante il processo di fotosintesi, sei molecole di anidride carbonica e sei molecole di acqua reagiscono in presenza della luce solare per formare una molecola di glucosio e sei di ossigeno. Il ruolo dell'acqua è quello di rilasciare nell'atmosfera l'ossigeno presente nella sua molecola sotto forma di gas O2.
Acqua come fornitore di elettroni
L'acqua ha anche un altro ruolo importante, che è fornire elettroni. Nel processo di fotosintesi, l'acqua dona l'elettrone che lega l'atomo di idrogeno (della sua stessa molecola) al carbonio (di anidride carbonica) per formare uno zucchero (glucosio).
Fotolisi dell'acqua
L'acqua agisce come agente riducente fornendo ioni H + che convertono NADP in NADPH. Poiché il NADPH è un importante agente riducente presente nei cloroplasti, la sua formazione provoca un deficit di elettroni dopo l'ossidazione della clorofilla. Questa perdita deve essere sostituita da elettroni di qualche altro agente riducente. Il fotosistema enzimatico II agisce nei primi passi dello schema Z (il diagramma della catena di trasporto degli elettroni nella fotosintesi) e, quindi, è necessario un agente riducente in grado di donare elettroni per ossidare la clorofilla, funzione svolta dall'acqua (che agisce come fonte di elettroni nelle piante verdi e nei cianobatteri). Gli ioni idrogeno rilasciati creano un potenziale chimico (chemosmotico) attraverso la membrana mitocondriale, che si traduce nella sintesi di ATP. Il fotosistema II è l'enzima noto principalmente per agire come catalizzatore in questo processo di ossidazione dell'acqua.