La fotosíntesis es una vía bioquímica importante que implica la producción de azúcar (glucosa) a partir de la luz, el agua y el dióxido de carbono y la liberación de oxígeno. Es una serie de reacciones bioquímicas complejas y ocurre en plantas superiores, algas, algunas bacterias y algunos fotoautótrofos. Casi todas las vidas dependen de este proceso. La tasa de fotosíntesis está relacionada con la concentración de dióxido de carbono, la temperatura y la intensidad de la luz. Obtiene energía de los fotones absorbidos y utiliza agua como agente reductor.
Fotosíntesis en el pasado
Con el advenimiento de la vida en la Tierra, comenzó el proceso de fotosíntesis. Dado que la concentración de oxígeno era insignificante, la primera fotosíntesis tuvo lugar utilizando sulfuro de hidrógeno y ácido orgánico en agua de mar. Sin embargo, el nivel de estos materiales no fue suficiente para continuar la fotosíntesis durante mucho tiempo y, por lo tanto, se desarrolló la fotosíntesis con agua. Este tipo de fotosíntesis con agua resultó en la liberación de oxígeno. En consecuencia, la concentración de oxígeno en la atmósfera comenzó a aumentar. Este ciclo interminable hizo a la Tierra rica en oxígeno que podría sustentar el actual ecosistema dependiente del oxígeno.
Papel del agua en la fotosíntesis
En un nivel fundamental, el agua proporciona electrones para reemplazar los extraídos de la clorofila en el fotosistema II. Además, el agua produce oxígeno y reduce el NADP a NADPH (requerido en el ciclo de Calvin) al liberar iones H +.
Agua como proveedor de oxígeno
Durante el proceso de fotosíntesis, seis moléculas de dióxido de carbono y seis moléculas de agua reaccionan en presencia de luz solar para formar una molécula de glucosa y seis moléculas de oxígeno. El papel del agua es liberar oxígeno (O) de la molécula de agua a la atmósfera en forma de oxígeno gaseoso (O2).
Agua como alimentador de electrones
El agua también tiene otro papel importante como alimentador de electrones. En el proceso de fotosíntesis, el agua proporciona el electrón que une el átomo de hidrógeno (de una molécula de agua) al carbono (de dióxido de carbono) para producir azúcar (glucosa).
Fotólisis de agua
El agua actúa como un agente reductor al proporcionar iones H + que convierten NADP en NADPH. Dado que el NADPH es un importante agente reductor presente en los cloroplastos, su producción da como resultado un déficit de electrones, resultante de la oxidación de la clorofila. Esta pérdida de electrones debe ser satisfecha por electrones de algún otro agente reductor. El fotosistema II involucra los primeros pasos del esquema Z (el diagrama de la cadena de transporte de electrones en la fotosíntesis) y, por lo tanto, un agente reductor. que puede donar electrones es necesario para oxidar la clorofila, que es proporcionada por el agua (que actúa como fuente de electrones en las plantas verdes y cinobacterias). Los iones de hidrógeno así liberados crean un potencial químico (quimiosmótico) a través de la membrana que finalmente da como resultado la síntesis de ATP. El fotosistema II es la principal enzima conocida que actúa como catalizador en esta oxidación del agua.