Hva er fotolyse?



den fotolyse Det er en kjemisk prosess på grunn av hvilken absorpsjon av lys (strålingsenergi) gjør det mulig å bryte et molekyl i mindre komponenter. Det vil si, lys gir energien som kreves for å bryte et molekyl i komponentene. Det er også kjent med navnene på fotokomposisjon eller fotodisisjon.

Fotolysen av vann, for eksempel, er grunnleggende for eksistensen av komplekse livsformer på planeten. Dette utføres av planter som bruker sollys. Fordelingen av vannmolekyler (H2O) resulterer i molekylært oksygen (O2): hydrogen brukes til lagring av reduserende kraft.

Generelt kan vi si at fotolytiske reaksjoner involverer absorpsjon av en foton. Dette kommer fra en strålende energi med forskjellige bølgelengder, og derfor med forskjellige mengder energi.

Når fotonen er absorbert, kan to ting skje. I en av dem absorberer molekylet energi, blir begeistret og deretter slapper av. I den andre tillater denne energien å bryte en kjemisk binding. Dette er fotolyse.

Denne prosessen kan kobles til dannelsen av andre koblinger. Forskjellen mellom en absorpsjon som genererer endringer i en som ikke kalles kvantutbytte.

Det er spesielt for hver foton fordi det avhenger av kilden til energiutslipp. Kvantutbytte defineres som antall reaktantmolekyler modifisert per absorbert foton.

index

  • 1 Fotolyse i levende vesener
    • 1.1 Fotosystemer I og II
    • 1,2 Molekylært hydrogen
  • 2 Ikke-biologisk fotolyse
  • 3 referanser

Fotolyse i levende vesener

Fotolysen av vann er ikke noe som skjer spontant. Det vil si at sollys ikke bryter hydrogenbindene med oksygen bare fordi. Fotolysen av vann er ikke noe som bare skjer, det er gjort. Og så gjør levende organismer som er i stand til å utføre fotosyntese.

For å utføre denne prosessen, vil fotosyntetiske organismer ty til de såkalte reaksjonene av lyset av fotosyntese. Og for å oppnå dette bruker de åpenbart biologiske molekyler, hvorav det viktigste er klorofyll P680.

I den såkalte Hill-reaksjonen, forskjellige transportkjedene tillate elektroner fra vann fotolyse molekylært oksygen, er energi i form av ATP og reduserer kraften oppnås i form av NADPH.

De to siste produktene i denne lysfasen vil bli brukt i den mørke fasen av fotosyntese (eller Calvin Cycle) for å assimilere CO2 og produsere karbohydrater (sukkerarter).

Photosystems I og II

Disse transportkjedene kalles fotosystemer (I og II) og deres komponenter er lokalisert i kloroplastene. Hver av dem bruker forskjellige pigmenter, og absorberer lys av forskjellige bølgelengder.

Det sentrale elementet i hele klyngen, er imidlertid den lyssamler dannet av to typer av klorofyll (a og b), forskjellige karotenoider og sentrum 26 kDa-proteinet.

De fotograferte fotene overføres deretter til reaksjonsstedene der reaksjonene som allerede er nevnt, forekommer.

Molekylært hydrogen

En annen måte at levende vesener har brukt vannfotolyse innebærer generering av molekylært hydrogen (H2). Selv om levende organismer kan produsere molekylært hydrogen på andre måter (for eksempel ved virkning av det bakterielle enzymet formiatohidrogenoliasa) produksjon fra vann er en av de mest økonomiske og effektive.

Dette er en prosess som fremstår som et ekstra trinn senere eller uavhengig av hydrolysen av vann. I dette tilfellet kan organismer som er i stand til å utføre lysreaksjonene, gjøre noe ekstra.

Bruken av H+ (protoner) og e- (elektroner) avledet fra fotolysen av vann for å skape H2 Det har bare blitt rapportert i cyanobakterier og grønne alger. I den indirekte form er produksjonen av H2 er etter fotolyse av vann og generering av karbohydrater.

Det utføres av begge typer organismer. Den andre formen, direkte fotolyse, er enda mer interessant og utføres bare av mikroalger. Dette innebærer kanalisering av elektronene avledet fra lysbrudd av vann fra fotosystem II direkte til det H-produserende enzym.2 (Hydrogenase).

Dette enzymet er imidlertid svært mottakelig for tilstedeværelsen av O2. Den biologiske produksjonen av molekylært hydrogen ved fotolyse av vann er et område med aktiv etterforskning. Målet er å gi billige og rene alternativer for energiproduksjon.

Ikke-biologisk fotolyse

Nedbrytning av ozon ved ultrafiolett lys

En av de mest studerte ikke-biologiske og spontane fotolysene er nedbrytningen av ozon ved ultrafiolett (UV) lys. Ozon, et azotropisk oksygen, består av tre atomer av elementet.

Ozon er tilstede i forskjellige områder av atmosfæren, men det akkumuleres i en kalt ozonosfære. Denne sonen med høy konsentrasjon av ozon beskytter alle former for liv mot de skadelige effektene av UV-lys.

Selv om UV-lys spiller en viktig rolle i generering og ozondegradering, representerer en av de mest representative tilfellene av molekyl pause strålingsenergi.

På den ene siden indikerer det at ikke bare synlig lys er i stand til å gi aktive fotoner for nedbrytning. I tillegg bidrar i forbindelse med biologiske aktiviteter ved generering av det vitale molekylet til eksistensen og reguleringen av oksygen syklusen.

Andre prosesser

Fotodisisjon er også den viktigste kilden til brudd på molekyler i interstellarrom. Andre prosesser av fotolyse, denne gangen manipulert av mennesket, har industriell, grunnleggende vitenskapelig og anvendt betydning.

Fotonedbrytning av menneskeskapte forbindelser i farvannet mottar økende oppmerksomhet. Den menneskelige aktiviteten avgjør at antibiotika, rusmidler, plantevernmidler og andre forbindelser av syntetisk opprinnelse i mange tilfeller havner i vannet.

En måte å ødelegge eller i det minste redusere aktiviteten til disse forbindelsene er gjennom reaksjoner som involverer bruk av lysenergi for å bryte bestemte bindinger av disse molekylene.

I biologiske fag er det svært vanlig å finne komplekse fotoreaktive forbindelser. Når de er til stede i celler eller vev, blir noen av dem utsatt for en eller annen type lysstråling for å bryte dem.

Dette genererer utseendet til en annen forbindelse hvis sporing eller deteksjon tillater oss å svare på en rekke grunnleggende spørsmål.

I andre tilfeller gjør studien av forbindelser utledet fra en fotosentasjonsreaksjon koblet til et deteksjonssystem det mulig å gjennomføre globale studier på sammensetningen av komplekse prøver.

referanser

  1. Brodbelt, J. S. (2014) Photodissociation massespektrometri: Nye verktøy for karakterisering av biologiske molekyler. Chemical Society Reviews, 43: 2757-2783.
  2. Cardona, T., Shao, S., Nixon, P.J. (2018) Forbedre fotosyntese i planter: lysreaksjonene. Essays in Biochemistry, 13: 85-94.
  3. Oey, M., Sawyer,. A. L., Ross, I. L., Hankamer, B. (2016) Utfordringer og muligheter for hydrogenproduksjon fra mikroalger. Plantbioteknologi Journal, 14: 1487-1499.
  4. Shimizu, Y., Boehm, H., Yamaguchi, K., Spatz, P. J., Nakanishi, J. (2014) A fotoaktiverbar Nanopatterned Substrat for å analysere Collective cellemigrering celle med Tuned Nettopp ekstracellulær matriks-Ligand Interactions. PLoS ONE, 9: e91875.
  5. Yan, S., Song, W. (2014) Foto-transformasjon av farmasøytisk aktive forbindelser i det vandige miljøet: en gjennomgang. Miljøvitenskap. Prosesser & ES, 16: 697-720.