Contenuto
- 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) da luce solare, acqua e anidride carbonica, rilasciando ossigeno. È una serie di complesse reazioni biochimiche e si verifica in piante, alghe, alcuni batteri e alcuni fotoautotrofi. Quasi tutti gli esseri viventi dipendono da questo processo. Il ritmo della fotosintesi è correlato alla concentrazione di anidride carbonica, temperatura e intensità della luce solare. Questo processo genera energia dai fotoni assorbiti, avendo acqua come agente riducente.
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 lungo tempo, quindi ha subito l'evoluzione dell'utilizzo di acqua al posto degli altri composti. Questo tipo di fotosintesi, usando acqua, ha portato al rilascio di ossigeno. Di conseguenza, la concentrazione di ossigeno nell'atmosfera ha cominciato ad aumentare. Questo ciclo infinito ha reso la Terra ricca di ossigeno, che ha reso possibile la presenza di ecosistemi dipendenti da questo elemento.
Ruolo dell'acqua nella fotosintesi
Al livello fondamentale, l'acqua fornisce elettroni per sostituire quelli che vengono rimossi dalla clorofilla nel fotosistema II. Inoltre, produce ossigeno e riduce il NADP al NADPH (richiesto 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 di luce solare per formare una molecola di glucosio e sei di ossigeno. Il ruolo dell'acqua è liberare l'ossigeno presente nella sua molecola nell'atmosfera sotto forma di gas O 2.
Acqua come fornitore di elettroni
L'acqua ha anche un altro ruolo importante che deve essere un fornitore di elettroni. Nel processo di fotosintesi, l'acqua dona l'elettrone che lega l'atomo di idrogeno (dalla propria molecola) al carbonio (dal biossido di carbonio) per formare uno zucchero (glucosio).
Fotolisi dell'acqua
L'acqua agisce come agente riducente fornendo ioni H + che convertono NADP in NADPH. Poiché NADPH è un importante agente riducente presente nei cloroplasti, la sua formazione provoca una carenza di elettroni dopo l'ossidazione della clorofilla. Questa perdita deve essere sostituita da elettroni di altri agenti riducenti. L'enzima fotosensore II agisce sui primi passi dello schema Z (il diagramma a catena del trasporto degli elettroni nella fotosintesi), e quindi un agente riducente che può donare elettroni è necessario per ossidare la clorofilla, una funzione che viene esercitata dall'acqua (che agisce come fonte di elettroni nelle piante verdi e nei cianobatteri). Gli ioni di idrogeno rilasciati creano un potenziale chimico (chemosmotico) attraverso la membrana mitocondriale, che si traduce nella sintesi di ATP. Photosystem II è l'enzima noto per la prima volta a fungere da catalizzatore in questo processo di ossidazione dell'acqua.