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 usa agua como agente reductor.
Fotosíntesis en el pasado
Con el advenimiento de la vida en la Tierra, comenzó el proceso de la fotosíntesis. Dado que la concentración de oxígeno era insignificante, se llevó a cabo la primera fotosíntesis 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, la fotosíntesis con agua evolucionó. Este tipo de fotosíntesis usando agua dio como resultado 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 soportar el presente ecosistema dependiente del oxígeno.
Papel del agua en la fotosíntesis
En un nivel fundamental, el agua proporciona electrones para reemplazar los que se eliminaron de la clorofila en fotosistema II. Además, el agua produce oxígeno y reduce 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 carbono el dióxido y seis moléculas de agua reaccionan en presencia de la 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 gas oxígeno (O2).
Agua como alimentador de electrones
El agua también tiene otro papel importante de ser un 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 (del dióxido de carbono) para dar azúcar (glucosa).
Fotólisis del agua
El agua actúa como un agente reductor al proporcionar iones H + que convierten al 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, como resultado de la oxidación de la clorofila. Esta pérdida de electrones debe ser realizada por electrones de algún otro agente reductor. Photosystem II implica los primeros pasos del esquema Z (el diagrama de la cadena de transporte de electrones en la fotosíntesis) y, por lo tanto, se requiere un agente reductor que pueda donar electrones para oxidar la clorofila, que es proporcionada por el agua (que actúa como fuente de electrones en plantas verdes y cianobacterias). Los iones de hidrógeno así liberados crean un potencial químico (quimiosmótico) a través de la membrana que finalmente resulta en la síntesis de ATP. Photosystem II es la principal enzima conocida que actúa como catalizador en esta oxidación de agua.
