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光合成は、日光、水、二酸化炭素から糖（グルコース）を生産し、酸素を放出する重要な生化学プロセスです。これは一連の複雑な生化学反応であり、植物、藻類、一部の細菌、およびいくつかの光合成独立栄養生物で発生します。ほとんどすべての生物はこのプロセスに依存しています。光合成の速度は、二酸化炭素の濃度、温度、および太陽光の強度に関連しています。このプロセスは、水を還元剤として、吸収された光子からエネルギーを生成します。
過去の光合成
地球上の生命の出現とともに、光合成のプロセスが始まりました。酸素濃度はごくわずかなので、最初の光合成は海水中の硫化水素と有機酸を使用して行われました。しかし、これらの物質のレベルは、長期間にわたって光合成を継続するのに十分ではなかったため、他の化合物の代わりに水を使用するという進化を遂げてきました。水を使用するこのタイプの光合成は、酸素の放出をもたらしました。その結果、大気中の酸素濃度が上昇し始めた。この無限のサイクルにより、地球は酸素に富み、この要素に依存する生態系の存在を可能にしました。
光合成における水の役割
基本的なレベルでは、水は電子を提供し、光化学系IIのクロロフィルから除去されたものを置き換えます。さらに、酸素を生成するだけでなく、H +イオンを放出してNADPをNADPH（カルビンサイクルに必要）に還元します。
酸素供給業者としての水
光合成の過程では、太陽光の存在下で6分子の二酸化炭素と6分子の水が反応し、1分子のグルコースと6分子の酸素を形成します。水の役割は、分子内に存在する酸素をO2ガスの形で大気中に放出することです。
電子供給者としての水
また、水には電子を供給するという重要な役割もあります。光合成の過程で、水は（それ自体の分子の）水素原子を（二酸化炭素の）炭素に結合する電子を提供して、糖（グルコース）を形成します。
水の光分解
水は、NADPをNADPHに変換するH +イオンを提供することにより、還元剤として機能します。 NADPHは葉緑体に存在する重要な還元剤であるため、その形成は、クロロフィルの酸化後に電子不足を引き起こします。この損失は、他の還元剤からの電子で置き換える必要があります。酵素光化学系IIは、Zスキームの最初のステップ（光合成における電子輸送チェーンの図）で作用し、次にクロロフィル、つまり水によって実行される機能（作用する）を酸化するために、電子を提供できる還元剤が必要です緑の植物とシアノバクテリアの電子源として）。放出された水素イオンは、ミトコンドリア膜全体に化学（化学浸透）電位を生成し、ATPの合成を引き起こします。光化学系IIは、この水の酸化プロセスで触媒として機能することが主に知られている酵素です。