Шта је фотолиза?



Тхе пхотолисис То је хемијски процес због којег апсорпција светлости (енергија зрачења) омогућава разбијање молекула на мање компоненте. То јест, светлост обезбеђује енергију потребну за разбијање молекула у његовим компонентама. Познат је и по именима фотодомпозиције или фотодисоциације.

Фотолиза воде, на пример, је фундаментална за постојање комплексних животних облика на планети. Ово се врши биљкама које користе сунчеву светлост. Разградња молекула воде (Х2О) резултира молекуларним кисеоником (О2): Водоник се користи за складиштење редукционе снаге.

Уопштено говорећи, можемо рећи да фотолитичке реакције укључују апсорпцију фотона. Ово долази од енергије зрачења различитих таласних дужина, и стога, са различитим количинама енергије.

Када се фотон апсорбује, могу се догодити двије ствари. У једном од њих, молекул апсорбује енергију, постаје узбуђен и затим се опушта. У другој, та енергија омогућава ломљење хемијске везе. Ово је фотолиза.

Овај процес може бити повезан са формирањем других веза. Разлика између апсорпције која генерише промене у ону која се не зове квантни принос.

Посебно је за сваки фотон, јер зависи од извора емисије енергије. Квантни принос је дефинисан као број реактантских молекула модификованих по апсорбованом фотону.

Индек

  • 1 Фотолиза у живим бићима
    • 1.1 Фотосистеми И и ИИ
    • 1.2 Молекуларни водоник
  • 2 Небиолошка фотолиза
  • 3 Референце

Фотолиза у живим бићима

Фотолиза воде није нешто што се дешава спонтано. То јест, сунчева светлост не разбија водикове везе са кисеоником само зато што. Фотолиза воде није нешто што се једноставно дешава. Исто тако и живи организми који су способни да спроведу фотосинтезу.

Да би спровели овај процес, фотосинтетски организми прибјегавају такозваним реакцијама светлости фотосинтезе. А да би се то постигло, они користе, очигледно, биолошке молекуле, од којих је најважнији хлорофил П680.

У такозваној Хилл Реацтион-у, неколико ланаца за транспорт електрона допушта молекулски кисеоник, енергију у облику АТП-а, и редукује снагу у облику НАДПХ која се добија из фотолизе воде..

Последња два производа ове светлеће фазе биће коришћена у тамној фази фотосинтезе (или Цалвиновог циклуса) да би се асимиловао ЦО2 и производе угљене хидрате (шећере).

Пхотосистемс И и ИИ

Ови транспортни ланци се називају фотосистеми (И и ИИ) и њихове компоненте се налазе у хлоропластима. Сваки од њих користи различите пигменте и апсорбује светлост различитих таласних дужина.

Централни елемент читавог конгломерата је, међутим, центар за сакупљање светлости који чине два типа хлорофила (а и б), различити каротеноиди и 26 кДа протеин.

Заробљени фотони се затим преносе у реакционе центре у којима се јављају већ поменуте реакције.

Молекуларни водоник

Други начин на који су жива бића користила фотолизу воде укључује стварање молекуларног водика (Х2). Мада жива бића могу да производе молекуларни водоник другим путевима (на пример, деловањем бактеријског формиатохидрогенолиасног ензима), производња из воде је једна од економичнијих и ефикаснијих.

Ово је процес који се појављује као додатни корак касније или независно од хидролизе воде. У овом случају, организми способни за провођење реакција свјетлости су способни учинити нешто додатно.

Употреба Х+ (протони) и е- (електрони) изведени из фотолизе воде за стварање Х2 пријављена је само код цијанобактерија и зелених алги. У индиректном облику, производња Х2 је после фотолизе воде и стварања угљених хидрата.

Обављају га оба типа организама. Други облик, директна фотолиза, још је занимљивија и изводи се само микроалгама. Ово укључује канализацију електрона изведених из светлосне руптуре воде из фотосистема ИИ директно у ензим који производи Х.2 (хидрогеназа).

Овај ензим је, међутим, веома осетљив на присуство О2. Биолошка производња молекуларног водика путем фотолизе воде је подручје активног истраживања. Циљ је да се обезбиједе јефтине и чисте алтернативе за производњу енергије.

Небиолошка фотолиза

Деградација озона ултраљубичастим свјетлом

Једна од највише проучаваних небиолошких и спонтаних фотолиза је деградација озона ултраљубичастом (УВ) светлошћу. Озон, азотропни кисеоник, састоји се од три атома елемента.

Озон је присутан у различитим подручјима атмосфере, али се акумулира у једној озоносфери. Ова зона високе концентрације озона штити све облике живота од штетног дјеловања УВ свјетла.

Иако УВ светлост игра важну улогу у стварању и разградњи озона, она представља један од најзначајнијих случајева молекуларне разградње зрачењем..

С једне стране, то указује да не само видљива светлост може да обезбеди активне фотоне за деградацију. Поред тога, у вези са биолошким активностима генерисања виталног молекула, доприноси постојању и регулацији циклуса кисеоника.

Остали процеси

Фотодисоциација је такође главни извор руптуре молекула у међузвезданом простору. Други процеси фотолизе, овог пута манипулисани људским бићем, имају индустријску, основну научну и примењену важност.

Фотодеградација антропогених једињења у водама добија све већу пажњу. Људска активност одређује да у многим случајевима антибиотици, лекови, пестициди и друга једињења синтетичког порекла завршавају у води.

Један од начина да се уништи или бар смањи активност ових једињења је кроз реакције које укључују употребу светлосне енергије за разбијање специфичних веза тих молекула.

У биолошким наукама врло је често пронадјено комплексно фотореактивно једињење. Једном присутни у ћелијама или ткивима, неки од њих су подвргнути некој врсти свјетлосног зрачења да их сломе.

Ово ствара појаву другог једињења чије праћење или детекција нам омогућава да одговоримо на мноштво основних питања.

У другим случајевима, проучавање једињења добијених из реакције фотодисоцијације повезаних са системом детекције омогућава спровођење глобалних студија о саставу сложених узорака..

Референце

  1. Бродбелт, Ј. С. (2014) Пхотодиссоциатион масс спецтрометри: Нови алати за карактеризацију биолошких молекула. Цхемицал Социети Ревиевс, 43: 2757-2783.
  2. Цардона, Т., Схао, С., Никон, П.Ј. (2018) Побољшање фотосинтезе у биљкама: светлосне реакције. Есеји у биохемији, 13: 85-94.
  3. Оеи, М., Савиер,. А. Л., Росс, И. Л., Ханкамер, Б. (2016) Изазови и могућности за производњу водоника из микроалги. Плант Биотецхнологи Јоурнал, 14: 1487-1499.
  4. Схимизу, И., Боехм, Х., Иамагуцхи, К., Спатз, Ј.П., Наканисхи, Ј. (2014). ПЛоС ОНЕ, 9: е91875.
  5. Иан, С., Сонг, В. (2014) Фото-трансформација фармацеутски активних једињења у воденој средини: преглед. Наука о животној средини. Процессес & ЕС, 16: 697-720.