Por que a água é importante para a fotossíntese?

A fotossíntese é uma importante via bioquímica que envolve a produção de açúcar (glicose) a partir da luz, água e dióxido de carbono e liberação de oxigênio. É uma série de reações bioquímicas complexas e ocorre em plantas superiores, algas, algumas bactérias e alguns fotoautotróficos. Quase todas as vidas dependem desse processo. A taxa de fotossíntese está relacionada à concentração de dióxido de carbono, temperatura e intensidade da luz. Ele obtém energia dos fótons absorvidos e usa a água como agente redutor.

Com o advento da vida na Terra, o processo de fotossíntese começou. Como a concentração de oxigênio era desprezível, a primeira fotossíntese ocorreu usando sulfeto de hidrogênio e ácido orgânico na água do mar. No entanto, o nível desses materiais não foi suficiente para continuar a fotossíntese por muito tempo e, portanto, a fotossíntese usando água evoluiu. Esse tipo de fotossíntese com água resultou na liberação de oxigênio. Consequentemente, a concentração de oxigênio na atmosfera começou a aumentar. Este ciclo interminável tornou a Terra rica em oxigênio que poderia sustentar o atual ecossistema dependente de oxigênio.

Em um nível fundamental, a água fornece elétrons para substituir aqueles removidos da clorofila no fotossistema II. Além disso, a água produz oxigênio e também reduz o NADP a NADPH (necessário no ciclo de Calvin) ao liberar íons H +.

Durante o processo de fotossíntese, seis moléculas de dióxido de carbono e seis moléculas de água reagem na presença da luz solar para formar uma molécula de glicose e seis moléculas de oxigênio. O papel da água é liberar oxigênio (O) da molécula de água para a atmosfera na forma de gás oxigênio (O2).

A água também tem outro papel importante de ser um alimentador de elétrons. No processo de fotossíntese, a água fornece o elétron que liga o átomo de hidrogênio (de uma molécula de água) ao carbono (do dióxido de carbono) para dar o açúcar (glicose).

A água atua como um agente redutor, fornecendo íons H + que convertem NADP em NADPH. Por ser o NADPH um importante agente redutor presente nos cloroplastos, sua produção resulta em um déficit de elétrons, resultante da oxidação da clorofila. Esta perda de elétron deve ser preenchida por elétrons de algum outro agente redutor. O fotossistema II envolve as primeiras etapas do esquema Z (o diagrama da cadeia de transporte de elétrons na fotossíntese) e, portanto, um agente redutor que pode doar elétrons é necessário para oxidar a clorofila, que é fornecida pela água (atuando como uma fonte de elétrons em plantas verdes e cynobacteria). Os íons de hidrogênio assim liberados criam um potencial químico (quimiosmótico) através da membrana que finalmente resulta na síntese de ATP. O fotossistema II é a principal enzima conhecida que atua como catalisador na oxidação da água.