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광합성은 햇빛, 물, 이산화탄소로부터 당 (포도당)을 생산하여 산소를 방출하는 중요한 생화학 적 과정입니다. 그것은 일련의 복잡한 생화학 적 반응이며 식물, 조류, 일부 박테리아 및 일부 광 독립 영양 생물에서 발생합니다. 거의 모든 생물이이 과정에 의존합니다. 광합성 속도는 이산화탄소 농도, 온도 및 햇빛의 강도와 관련이 있습니다. 이 과정은 흡수 된 광자로부터 에너지를 생성하고 환원제로 물을 사용합니다.
과거의 광합성
지구상의 생명체의 출현과 함께 광합성 과정이 시작되었습니다. 산소 농도가 미미했기 때문에 첫 번째 광합성은 해수에서 황화수소와 유기산을 사용하여 발생했습니다. 그러나 이러한 물질의 수준은 오랫동안 광합성을 계속하기에는 충분하지 않았기 때문에 다른 화합물 대신 물을 사용하는 진화를 겪었습니다. 물을 사용한 이러한 유형의 광합성은 산소를 방출했습니다. 결과적으로 대기의 산소 농도가 증가하기 시작했습니다. 이 끝없는 순환은 지구에 산소를 풍부하게 만들어이 요소에 의존하는 생태계의 존재를 가능하게했습니다.
광합성에서 물의 역할
근본적인 수준에서 물은 광계 II의 엽록소에서 제거 된 전자를 대체 할 전자를 제공합니다. 또한 산소를 생성하고 H + 이온을 방출하여 NADP를 NADPH (캘빈주기에 필요)로 감소시킵니다.
산소 공급원으로서의 물
광합성 과정에서 6 분자의 이산화탄소와 6 개의 물 분자가 햇빛의 존재 하에서 반응하여 포도당 1 분자와 산소 6 분자를 형성합니다. 물의 역할은 분자에 존재하는 산소를 O2 가스의 형태로 대기 중으로 방출하는 것입니다.
전자 공급원으로서의 물
물은 또한 전자를 공급하는 또 다른 중요한 역할을합니다. 광합성 과정에서 물은 수소 원자 (자체 분자의)를 탄소 (이산화탄소의)에 결합하는 전자를 제공하여 당 (포도당)을 형성합니다.
물 광분해
물은 NADP를 NADPH로 변환하는 H + 이온을 제공하여 환원제 역할을합니다. NADPH는 엽록체에 존재하는 중요한 환원제이기 때문에 그 형성은 엽록소 산화 후 전자 결핍을 초래합니다. 이 손실은 다른 환원제의 전자로 대체되어야합니다. 효소 광계 II는 Z 방식 (광합성에서 전자 수송 사슬의 다이어그램)의 첫 번째 단계에서 작용하며, 물에 의해 수행되는 기능인 엽록소를 산화시키기 위해 전자를 제공 할 수있는 환원제가 필요합니다. 녹색 식물과 시아 노 박테리아의 전자 공급원으로 사용). 방출 된 수소 이온은 미토콘드리아 막을 가로 질러 화학적 (화학적) 전위를 생성하여 ATP를 합성합니다. 광계 II는 주로이 물 산화 과정에서 촉매 역할을하는 것으로 알려진 효소입니다.