Kandungan
- Fotosintesis pada masa lalu
- Peranan air dalam fotosintesis
- Air sebagai pembekal oksigen
- Air sebagai pembekal elektron
- Fotolisis air
Fotosintesis adalah proses biokimia penting yang melibatkan pengeluaran gula (glukosa) dari cahaya matahari, air dan karbon dioksida, membebaskan oksigen. Ia adalah rangkaian tindak balas biokimia kompleks dan berlaku pada tumbuhan, alga, beberapa bakteria dan beberapa fotoautotrof. Hampir semua makhluk hidup bergantung pada proses ini. Kadar fotosintesis berkaitan dengan kepekatan karbon dioksida, suhu dan intensiti cahaya matahari. Proses ini menghasilkan tenaga dari foton yang diserap, dengan air sebagai agen pengurangan.
Fotosintesis pada masa lalu
Dengan kedatangan kehidupan di Bumi, proses fotosintesis bermula. Oleh kerana kepekatan oksigen tidak dapat dielakkan, fotosintesis pertama berlaku dengan menggunakan hidrogen sulfida dan asid organik dalam air laut. Walau bagaimanapun, tahap bahan ini tidak mencukupi untuk meneruskan fotosintesis untuk waktu yang lama, sehingga telah mengalami evolusi penggunaan air sebagai ganti sebatian lain. Fotosintesis jenis ini, menggunakan air, menghasilkan pelepasan oksigen. Akibatnya, kepekatan oksigen di atmosfera mula meningkat. Kitaran tanpa henti ini menjadikan Bumi kaya dengan oksigen, yang memungkinkan kehadiran ekosistem bergantung pada elemen ini.
Peranan air dalam fotosintesis
Pada tahap asas, air menyediakan elektron untuk menggantikan elektron yang dikeluarkan dari klorofil dalam fotosistem II. Di samping itu, ia menghasilkan oksigen, serta mengurangkan NADP menjadi NADPH (diperlukan untuk kitaran Calvin) dengan membebaskan ion H +.
Air sebagai pembekal oksigen
Semasa proses fotosintesis, enam molekul karbon dioksida dan enam molekul air bertindak balas di hadapan cahaya matahari untuk membentuk satu molekul glukosa dan enam oksigen. Peranan air adalah untuk melepaskan oksigen yang terdapat dalam molekulnya ke atmosfer dalam bentuk gas O2.
Air sebagai pembekal elektron
Air juga mempunyai peranan penting lain, iaitu membekalkan elektron. Dalam proses fotosintesis, air menyumbangkan elektron yang mengikat atom hidrogen (molekulnya sendiri) dengan karbon (karbon dioksida) untuk membentuk gula (glukosa).
Fotolisis air
Air bertindak sebagai agen pengurangan dengan menyediakan ion H + yang menukar NADP menjadi NADPH. Oleh kerana NADPH adalah agen pengurangan penting yang terdapat dalam kloroplas, pembentukannya mengakibatkan defisit elektron setelah pengoksidaan klorofil. Kerugian ini mesti diganti dengan elektron dari beberapa agen pengurang yang lain. Enzim fotosistem II bertindak pada langkah pertama skema Z (rajah rantai pengangkutan elektron dalam fotosintesis) dan, kemudian, agen pengurangan yang dapat menyumbangkan elektron diperlukan untuk mengoksidasi klorofil, fungsi yang dilakukan oleh air (yang bertindak sebagai sumber elektron pada tanaman hijau dan sianobakteria). Ion hidrogen yang dilepaskan menghasilkan potensi kimia (chemosmotic) melintasi membran mitokondria, yang menghasilkan sintesis ATP. Fotosistem II adalah enzim yang diketahui bertindak sebagai pemangkin dalam proses pengoksidaan air ini.