Fotolyse

Hva er Photólysis?

De fotolyse Det er en kjemisk prosess som lysabsorpsjon (strålende energi) tillater brudd på et molekyl i mindre komponenter. Det vil si at lyset gir energien som kreves for at et molekyl skal bryte seg inn i delene som utgjør det. Det er også kjent med fotoder -komposisjoner eller fotodisosiasjonsnavn.

Vannfotolyse er for eksempel avgjørende for eksistensen av komplekse livsformer på planeten. Dette utføres av planter ved hjelp av sollys.

Rupturen av vannmolekyler (H₂O) gir som et resultat molekylært oksygen (eller₂): Hydrogen brukes til å redusere strømlagring.

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

Når fotonet er absorbert, kan to ting skje. I en av dem absorberer molekylet energi, blir spent og ender opp med å slappe av. I den andre tillater den energien brudd på en kjemisk binding. Dette er fotolyse.

Denne prosessen kan kobles til dannelse av andre lenker. Forskjellen mellom en absorpsjon som genererer endringer til en som ikke kalles kvanteytelse.

Det er spesielt for hvert foton fordi det avhenger av energiutslippskilden. Kvantumutbytte er definert som antall reaktantmolekyler modifisert av absorbert foton.

Fotolyse hos levende vesener

Vannfotolyse er ikke noe som skjer spontant. Det vil si at sollys ikke bryter hydrogenbindinger med oksygen fordi. Vannfotolyse er ikke noe som ganske enkelt oppstår, det er gjort. Og de levende organismer som er i stand til å utføre fotosyntesen gjør.

For å gjennomføre denne prosessen, tyr fotosyntetiske organismer til de så -kallede reaksjonene fra fotosynteselyset. Og for å oppnå dette bruker de åpenbart biologiske molekyler, hvorav den viktigste er P680 klorofyll.

I den såkalte bakkreaksjonen tillater flere elektrontransportørkjeder vannet å oppnå molekylært oksygen, ATP -formet energi og reduseringskraft i NADPH -form.

De to siste produktene fra denne lysende fasen vil bli brukt i fasen av mørket i fotosyntesen (eller Calvin -syklusen) for å assimilere CO₂ og produsere karbohydrater (sukker).

Fotosystemer I og II

Disse transportørkjedene kalles fotosystemer (I og II) og komponentene deres er lokalisert i kloroplaster. Hver av dem bruker forskjellige pigmenter, og absorberer lys av forskjellige bølgelengder.

Det sentrale elementet i hele konglomeratet er Light Collector Center dannet av to typer klorofyll (A og B), forskjellige karotenoider og et 26 kDa -protein.

De fangede fotonene blir deretter overført til reaksjonssentrene der de nevnte reaksjonene oppstår.

Molekylært hydrogen

En annen måte levende vesener har brukt vannfotolyse innebærer generering av molekylært hydrogen (H₂).

Selv om levende vesener kan produsere molekylært hydrogen på andre måter (for eksempel ved virkningen av enzymet formiahydrogenoliasa -bakteriell), er produksjon fra vann en av de billigste og mest effektive.

Dette er en prosess som fremstår som et ekstra eller uavhengig ekstra skritt for vannhydrolyse. I dette tilfellet er organismer som kan utføre lysreaksjoner i stand til å gjøre noe tillegg.

Bruken av h⁺ (protoner) og e- (elektroner) avledet fra vannfotolysen for å skape h₂ Det er bare rapportert i cyanobakterier og grønne alger. I indirekte form, produksjonen av h₂ Det er etter fotolyse av vann og generering av karbohydrater.

De utføres av begge typer organismer. Den andre veien, direkte fotolyse, er enda mer interessant og utføres bare av mikroalger.

Direkte fotolyse innebærer kanalisering av elektroner avledet fra lysfordelingen av fotosystem II direkte til HA -produserende enzym av H₂ (Hydrogenase).

Dette enzymet er imidlertid svært utsatt for tilstedeværelsen av eller₂. Biologisk produksjon av molekylært hydrogen på grunn av vannfotolyse er et aktivt forskningsområde. Den har som mål å gi billige og ren energiproduksjonsalternativer.

Ikke -biologisk fotolyse

Ozonforringelse med ultrafiolett lys

En av de mest studerte ikke -biologiske og spontane fotólysisene er den for nedbrytning av ozon med ultrafiolett lys (UV). Ozon, en oksygen -azeotropo, består av tre atomer av elementet.

Ozon er til stede i forskjellige områder av atmosfæren, men akkumuleres i ett vi kaller ozonesfera. Dette høykonsentrasjonsområdet med ozon beskytter alle livsformer mot de skadelige effektene av UV -lys.

Selv om UV -lyset spiller en viktig rolle i både generasjonen og i nedbrytningen av ozonet, representerer det et av de mest emblematiske tilfellene av molekylær brudd ved strålende energi.

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

Andre prosesser

Fotodisosiasjon er også den viktigste kilden til å bryte molekylene i interstellar rom. Andre Photólysis -prosesser, denne gangen manipulert av mennesket, har industrielle og vitenskapelige, grunnleggende og anvendte betydning.

Fotodegradering av antropiske opprinnelsesforbindelser i vannet får økende oppmerksomhet. Menneskelig aktivitet bestemmer at ved mange anledninger, antibiotika, medisiner, plantevernmidler og andre forbindelser med syntetisk opprinnelse, ende i vann.

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

I biologiske vitenskaper er det veldig 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 overvåking eller deteksjon lar oss svare på mange grunnleggende spørsmål.

I andre tilfeller tillater studiet av forbindelser avledet fra en fotodisosiasjonsreaksjon knyttet til et deteksjonssystem.

Referanser

1. Brodbelt, J. S. Fotodissosiasjonsmassespektrometri: Nye verktøy for karakterisering av biologiske molekyler. Gjennomganger av Chemical Society.
2. Cardona, t., Shao, s., Nixon, p. J. Forbedre fotosyntesen i planter: lysreaksjonene. Essays in Biochemistry.