Фотолиз воды

Фотолиз воды — это процесс расщепления молекулы воды под действием света, ключевой этап световой фазы фотосинтеза.

В результате фотолиза воды, происходящего в фотосистеме II хлоропластов, образуются:

• Протоны (ионы водорода, H⁺), которые используются для синтеза молекул-переносчиков энергии (НАДФ·Н) и создания протонного градиента.
• Электроны (e⁻), которые восполняют электронный дефицит в фотосистеме и участвуют в создании электрохимического потенциала.
• Молекулярный кислород (O₂), который выделяется в атмосферу как побочный продукт.

Таким образом, фотолиз воды является источником кислорода, выделяемого зелёными растениями и цианобактериями на свету, а также поставщиком электронов и протонов для дальнейших реакций фотосинтеза.

Современный контекст

Механизм фотолиза воды катализируется сложным белковым комплексом — кислород-выделяющим комплексом (КВК), или water-oxidizing complex (WOC), который содержит кластер из четырёх атомов марганца и один атом кальция (Mn₄CaO₅). Этот комплекс поэтапно окисляет воду, отбирая у неё четыре электрона. Детальное изучение структуры и работы КВК (за что в 1988 году Роберту Хуберу, Хартмуту Михелю и Йохану Дайзенхоферу была присуждена Нобелевская премия по химии) является важным направлением исследований, в том числе для разработки искусственных систем фотосинтеза и получения экологически чистого водородного топлива.