Warum stammt der bei der Photosynthese produzierte Sauerstoff aus Wasser und nicht aus Kohlendioxid?

In der Photosynthesegleichung:

6 C Ö X 2 + 6 H X 2 Ö → s u n l ich g h t C X 6 H X 12 Ö X 6 + 6 Ö X 2

Der einzige Ort, an dem wir 6 Moleküle haben Ö X 2 ist in 6 C Ö X 2 . Dann reagiert es mit 6 H X 2 Ö Formen C X 6 H X 12 Ö X 6 und 6 Ö X 2 das kommt anscheinend daher C Ö X 2 . Warum sagen wir also, dass die Ö X 2 von Pflanzen produziert stammt H X 2 Ö und nicht C Ö X 2 ? Ich weiß nicht, ob ich derjenige bin, der etwas falsch versteht, oder ist es die Photosynthese-Formel, die falsch ist?

@Das letzte Wort - toller Link.
und es ist immer noch so nach der Bearbeitung?
Es ist lustig, dass die einzige Antwort , die das OP-Missverständnis, dh den Unterschied zwischen den vereinfachten und nicht vereinfachten Gleichungen, tatsächlich behebt, die mit weniger positiven Stimmen ist. Auch hier ist es nicht die einzig richtige Antwort, aber es ist die einzige, die die vollständige (nicht vereinfachte) Gleichung zeigt. In meiner Unterrichtserfahrung hilft es den Schülern wirklich, die nicht vereinfachte Gleichung zu zeigen, um besser zu verstehen, dass der Sauerstoff aus dem Wasser kommt.
Ja, aber das Wasser könnte aus Mitochondrien stammen, die HCOH verschlungen haben, das aus CO2 stammt.

Antworten (4)

Hier fehlt dir sicher etwas Wissen, Photosynthese ist auf A-Niveau etwas kompliziert, daher beschreibe ich es kurz.

Während der Photosynthese werden Elektronen und Protonen (ein Wasserstoffatom ohne das Elektron) für einen Prozess benötigt, der als Elektronentransportkette und Protonenantriebskraft bezeichnet wird. Dies geschieht während des lichtabhängigen Stadiums der Photosynthese (es gibt auch ein zweites lichtunabhängiges Stadium, den Calvin-Zyklus, in dem das CO 2 verwendet wird), werde ich nicht näher darauf eingehen, was die Protonen und Elektronen tun (es sei denn, Sie möchten es), aber Sie müssen wissen, dass diese von einem Wassermolekül stammen, das Wasser wird mit Licht gespalten (Photolyse, wörtlich: schneiden mit Licht) in zwei Wasserstoffatome und ein halbes Sauerstoffmolekül (oder ein Sauerstoffatom). Der bei der Photolyse freigesetzte Sauerstoff wird für den weiteren Weg nicht benötigt und diffundiert aus der Zelle heraus.

Warum es nicht aus Kohlendioxid kommt, müssen Sie den Calvin-Zyklus berücksichtigen. Im Calvin-Zyklus wird Kohlendioxid durch Enzyme unter Verwendung von Produkten aus der lichtabhängigen Phase, also 6CO, in Glukose umgewandelt 2 werden über sechs Zyklen zu einem Molekül Glucose kombiniert. Da ist also der CO 2 wird auch verwendet.

Hoffe das hat geholfen! Wenn Sie möchten, dass ich ins Detail gehe, fragen Sie bitte!

Die Photosynthese verwendet Chlorophyll (oder andere Pigmente ) zur Nutzbarmachung von Photonen und Wasser (oder andere Verbindungen) als Elektronenspender H 2 Ö = 1 / 2 Ö 2 + 2 H + + 2 e − . Nach der Spaltung des Wassers schickt es die Elektronen durch die weiteren Schritte einer Elektronentransportkette und reduziert am Ende N EIN D P + hinein N EIN D P H . Mittlerweile steigt die H + Konzentration außerhalb einer Membran, so entsteht a H + Steigung . Dieser Gradient kann zur Synthese verwendet werden EIN T P aus EIN D P Verwendung einer H + Pumpe . Danach N EIN D P H und EIN T P kann zur Behebung verwendet werden C Ö 2 jederzeit (damit ein Teil der Photosynthese nicht lichtabhängig ist).

Lichtabhängige Reaktionen der Photosynthese

  • Abbildung 1 - Lichtabhängige Reaktionen der Photosynthese - Elektronentransportkette - Quelle

Teilen C Ö 2 hinein C Ö und 1 / 2 Ö 2 ist auch möglich. Dies kann enzymatisch oder durch Photolyse erfolgen . Dafür benötigt man ähnliche Energie wie bei der Wasserspaltung . Danach C Ö kann zB durch Verschiebungsreaktion verwendet werden C Ö + H 2 Ö = C Ö 2 + H 2 um einen Elektronendonor zu erzeugen ( H 2 ) und spiele das Gleiche wie gewohnt. Reduzieren ist möglich C Ö mit einem Elektronendonator ( H 2 Ö , H 2 , H 2 S , N H 3 , etc...) weiter und erzeugen beispielsweise Ethanol oder Kohlenhydrate wie Glukose.

Afaik nur künstliche Photosynthese verwenden C Ö 2 Splitting und natürliche bevorzugen N EIN D P H und EIN T P Erstellung und Verwendung zum Beispiel im Calvin-Zyklus , C4-Weg , CAM-Weg , umgekehrtem Krebs-Zyklus , Holzweg usw. Ich denke, das liegt daran, dass sich die Kohlenstofffixierung vor der Photosynthese entwickelt hat. Bei der Photosynthese geht es also nur darum, eine weitere Energiequelle in das System einzustecken.

(In Programmiersprache ist die Kohlenstofffixierung lose an die Implementierung des Energieerzeugungsprozesses gekoppelt, und die gemeinsame Schnittstelle wird mit der ATP- und NADPH-Erzeugung beschrieben. In Bezug auf Mobiltelefonbenutzer ist dies so, als würde man den Akku Ihres Telefons (ATP- und NADPH-Speicher) aus der Leitung aufladen Strom oder mit einem Solarladegerät. Beide Ladegeräte liefern Strom (ATP und NADPH) über USB.)

Die Frage ist gut, was Sie meinten, ist möglich, aber afaik. bei der natürlichen Photosynthese die Ö 2 kommt immer aus dem Wasser.

Verweise:

Ich würde vorschlagen, dass Sie die meisten Referenzen kürzen. Niemand wird sie alle lesen (sicherlich nicht das Poster) und sie entmutigen die Leute, zu anderen, vielleicht prägnanteren Antworten zu scrollen.
@ David Ich habe sie alle gelesen. Ich glaube, ich bin immer noch jemand...
@David Btw. Ich denke, das Problem liegt bei der Website. Es bietet keine Möglichkeit, eine Referenzliste zu reduzieren oder als Anhang hinzuzufügen.

Es geht nicht um den Sauerstoff!

Diese Frage weist auf zwei unangebrachte Bedenken hin. Einer ist mit Sauerstoff. Ich kann mir vorstellen, dass dies an seiner Bedeutung für uns als Tiere liegt; Für die Photosynthese ist Sauerstoff jedoch nur ein Abfallprodukt. Der andere ist mit einer chemischen Gleichung, die so informativ ist wie die oberste Zeile einer Handelsbilanz. Der Fokus sollte auf dem chemischen Problem und dessen Lösung liegen.

Das Problem ist die Herstellung von Zucker aus Kohlendioxid

Der Zweck der Photosynthese ist die Herstellung von Zucker aus Kohlendioxid. Warum ist das ein Problem?

  • Die einzelnen Kohlenstoffe im Kohlendioxid müssen durch CC-Bindungen miteinander verbunden werden. Dies erfordert Energie (in der biologischen Form von ATP).
  • In Zuckern befinden sich die meisten Sauerstoffatome in OH-Gruppen. Also müssen wir das C=O des Kohlendioxids in C-OH umwandeln (nicht den Sauerstoff wegwerfen). Dies ist die Reduktion des Kohlenstoffs und erfordert „Reduktionskraft“ (in Form von NADPH), die auch Energiezufuhr erfordert.

Die Sonne löst das Problem, indem sie die Energie liefert

Die Energie zur Erzeugung des reduzierenden NADPH und des ATP kommt von der Sonne in einer komplexen Reihe von Reaktionen, an denen kein Kohlendioxid beteiligt ist. Licht einer bestimmten Wellenlänge wird verwendet, um eine Wasserbindung zu brechen, um Ladung in einer Reaktion zu trennen, die ich absichtlich nicht ausgleichen werde:

(1) H 2 O → O 2 + H

Eine komplexe Reihe von Reaktionen überträgt das H (genauer gesagt ein Elektron) zwischen verschiedenen Molekülen und reduziert schließlich NADP + zu NADPH. Gleichzeitig baut ein ebenso komplexer Prozess eine H + -Konzentrationsdifferenz über einer Membran auf, die die Energie liefert, um ADP in ATP umzuwandeln.

Um es noch einmal zu wiederholen: Die Reaktion verwendet Lichtenergie, um chemische Energie in Form von NADPH und ATP zu erzeugen. Sauerstoff wird einfach die Toilette runtergespült.

Nun zu den Legosteinen – so einfach können wir es im Dunkeln machen

Nachdem wir die Energie der Sonne geerntet haben, haben wir Geld auf der Bank, das wir ausgeben können, wann immer wir wollen – Tag oder Nacht –, um aus Kohlendioxid Zucker herzustellen. Die gesamte unausgeglichene Gleichung lautet:

(2) CO 2 + NADPH + ATP → C 6 H 12 O 6 + NADP + + ADP

aber dies ist eigentlich eine komplexe Reihe von enzymkatalysierten Reaktionen (bekannt als der Calvin-Zyklus, wenn Sie es wissen müssen).

Du willst immer noch die Antwort wissen?

Der bei der Photosynthese produzierte Sauerstoff stammt aus Wasser, da dies das Molekül ist, in dem eine Bindung durch Sonnenlicht gebrochen wird, um Ladung zu trennen, was die Synthese von Molekülen mit reduziertem Leistungs- und Energieübertragungspotential ermöglicht. Kohlendioxid ist der Baustein des Zuckers, und weit davon entfernt, eine C=O-Bindung aufzubrechen, muss es durch Reduktion des Kohlenstoffs in C-OH umgewandelt werden.

@user1136 — Ich nehme gleich einen späten Urlaub. Ich werde Ihre chemischen Argumente zur Reduzierung von Kohlendioxid prüfen und nach meiner Rückkehr antworten.
@ user1136 — OK, ich verstehe deinen Punkt. Ja, mein Hinweis auf die Reduzierung des Sauerstoffs (und sogar einer Doppelbindung) war schlampig und falsch. Ich habe meine Antwort geändert, um deutlich zu machen, dass der Kohlenstoff reduziert wird. Vertraue darauf, dass es jetzt in Ordnung ist. Wenn ja, können wir die Kommentare aufräumen.

Ich habe auf Wikipedia gelesen, dass im Grunde 3 Ö 2 's kommen aus Wasser in der Lichtreaktion und während des Calvin-Zyklus H 2 Ö entsteht aus H+-Ionen und C Ö 2 mehr zu machen H 2 Ö , was mehr produziert Ö 2 in der Lichtreaktion.

Grundsätzlich 3 Ö 2 's kommen aus dem Wasser und die anderen 3 Ö 2 kommt her C Ö 2 -gemacht H 2 Ö .

EDIT: Die Gleichung ist 12 H 2 Ö + 6 C Ö 2 => C 6 H 1 2 Ö 6 + 6 H 2 Ö + 6 Ö 2 also also alle Ö 2 ist aus dem Wasser, und die Ö 2 im Zucker ist aus dem C Ö 2 , und das angeblich extra Ö 2 Überbleibsel gehen in etwas Neues H 2 Ö .

Es ist die einzige Antwort, die für die Diskrepanz von "Warte, 6 H2O hat nur 6 O's und das macht 3 O2's! Außerdem werden 6 CO2 3 O2's übrig haben, nachdem C6H12O6 hergestellt wurde! Warum tut das fehlende O2 (von H2O) magisch erscheinen und das zusätzliche O2 (von CO2) verschwindet auf magische Weise?" - nun, das konnte ich jedenfalls finden.
Eigentlich weiß ich nicht, ob die Anlage das durch CO2 erzeugte H2O wiederverwendet, aber ich weiß, dass durch CO2 H2O erzeugt wird. Die Gleichung, die ich später sah, war 12H2O + 6CO2 --> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O, aber sie nahmen 6H2O von beiden Seiten, um die Gleichung zu vereinfachen, aber es fügt später Verwirrung hinzu, wenn es ohne 6H2O auf jeder Seite hinzugefügt wird, und das O2 wird erklärt kommen von H2O.
Warum stammt der bei der Photosynthese produzierte Sauerstoff aus Wasser und nicht aus Kohlendioxid?
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