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광합성은 햇빛, 물 및 이산화탄소에서 설탕 (포도당)을 생산하고 산소를 방출하는 중요한 생화학 적 과정입니다. 일련의 복잡한 생화학 반응이며 식물, 조류, 일부 박테리아 및 일부 광 생물에서 발생합니다. 거의 모든 생물체가이 과정에 의존합니다. 광합성의 리듬은 이산화탄소의 농도, 온도 및 햇빛의 강도와 관련이 있습니다. 이 과정은 물을 환원제로 사용하여 흡수 된 광자로부터 에너지를 생성합니다.
과거의 광합성
지구상에 생명체가 생겨나면서 광합성 과정이 시작되었습니다. 산소의 농도는 무시할 수 있었기 때문에 해수에서 황화수소와 유기산을 사용하여 첫 번째 광합성이 일어났습니다. 그러나이 물질의 수준은 광합성을 오래 지속시키기에 충분하지 않았기 때문에 다른 화합물 대신에 물을 사용하는 진화를 겪어 왔습니다. 이 유형의 광합성은 물을 사용하여 산소를 방출합니다. 결과적으로, 대기 중의 산소 농도가 증가하기 시작했다. 이 끝없는 순환은 지구가 산소를 풍부하게 만들어서이 요소에 의존하는 생태계의 존재를 가능하게했습니다.
광합성에서의 물의 역할
근본적인 수준에서 물은 광계 2에서 엽록소에서 제거 된 전자를 대체하기 위해 전자를 제공합니다. 또한 H + 이온을 방출하여 산소를 생산할뿐만 아니라 NADP를 NADPH로 감소시킵니다 (칼빈주기에 필요).
산소 공급원으로서의 물
광합성 과정에서 6 분자의 이산화탄소와 6 개의 물 분자가 햇빛 아래에서 반응하여 포도당 1 분자와 산소 6 분자를 형성합니다. 물의 역할은 분자 내에 존재하는 산소를 O 2 가스의 형태로 대기 중으로 방출하는 것이다.
전자 공급 업체로서의 물
물은 또한 전자 공급 업체가되는 또 다른 중요한 역할을합니다. 광합성의 과정에서 물은 수소 원자 (자신의 분자에서)를 탄소 (이산화탄소)에서 결합하여 설탕 (포도당)을 형성하는 전자를 기증합니다.
물의 광분해
물은 NADP를 NADPH로 전환시키는 H + 이온을 공급하여 환원제 역할을합니다. NADPH는 엽록체에 존재하는 중요한 환원제이기 때문에 그 형성은 엽록소 산화 후 전자 결핍을 가져온다. 이 손실은 다른 환원제의 전자로 대체되어야합니다. 광 시스템 II 효소는 Z 계획 (광합성에서 전자 전달 사슬 다이어그램)의 첫 번째 단계에서 작용하고, 전자를 제공 할 수있는 환원제가 물에 의해 작용하는 엽록소를 산화 시키는데 필요하다. 녹색 식물과 시아 노 박테리아에있는 전자의 원천). 방출 된 수소 이온은 미토콘드리아 막을 통해 화학 포텐셜 (chemosmotic)을 생성하여 ATP의 합성을 유도합니다. 광 시스템 II는이 물 산화 공정에서 촉매로 작용하는 것으로 처음으로 알려진 효소입니다.