1. Fotosyntes: I fotosyntesen absorberar växter solljus genom specifika molekyler som kallas klorofyller. Energin från solljus används för att driva uppdelningen av vattenmolekyler.
2. Fotosystem II: Det första steget av vattenspjälkning sker i fotosystem II, som är ett proteinkomplex som finns i kloroplasternas tylakoidmembran. Energin från solljus exciterar en elektron i klorofyllmolekylerna i fotosystem II. Denna exciterade elektron överförs till en elektronacceptor, vilket skapar ett elektronflöde.
3. Vattendelande komplex: Beläget nära fotosystem II är det vattenklyvande komplexet, som innehåller ett manganbaserat kluster. Detta kluster är ansvarigt för den faktiska uppdelningen av vattenmolekyler i vätejoner (H+) och syreatomer (O).
4. O₂-utveckling: När manganklustret genomgår en serie oxidations- och reduktionsreaktioner delar det vattenmolekyler och frigör syreatomer. Dessa syreatomer kombineras för att bilda molekylärt syre (O₂) som en biprodukt av fotosyntesen, som släpps ut i atmosfären.
5. Elektronöverföring: Vätejonerna (H+) som genereras under vattenspjälkning används för att reducera NADP+ till NADPH. Samtidigt överförs elektronerna från fotosystem II genom en serie elektronbärare, vilket genererar en elektrokemisk gradient över tylakoidmembranet. Denna gradient driver syntesen av ATP från ADP genom en process som kallas fotofosforylering.
6. Slutförd fotosyntes: NADPH och ATP som genereras i fotosyntesen används i Calvin-cykeln, som involverar inkorporering av koldioxid för att producera glukos och andra organiska molekyler.
Sammanfattningsvis, naturens vattenklyvningsprocess utnyttjar energin från solljus för att bryta isär vattenmolekyler till vätejoner och syreatomer. Denna process är central för fotosyntesen, vilket gör det möjligt för växter att omvandla solljus, koldioxid och vatten till sockerarter och andra viktiga föreningar samtidigt som de släpper ut syre i atmosfären.
