Mi a fotolízis?



az fotolízis Ez egy olyan kémiai folyamat, melynek köszönhetően a fény (sugárzó energia) felszívódása lehetővé teszi egy molekula kisebb részekre történő törését. Ez azt jelenti, hogy a fény biztosítja az energiát, ami szükséges ahhoz, hogy egy molekulát összetörjön. A fotokompozíció vagy a fotodiszociáció neve is ismert.

A víz fotolízise például alapvető fontosságú a bolygón lévő összetett életformák létezéséhez. Ezt napfényt használó növények végzik. A vízmolekulák lebontása (H. \ T2O) molekuláris oxigént eredményez (O2): a hidrogén a csökkentő teljesítmény tárolására szolgál.

Általánosságban elmondható, hogy a fotolitikus reakciók magukban foglalják a foton felszívódását. Ez egy különböző hullámhosszú sugárzó energiából származik, és ezért különböző energiájú.

Amint a foton felszívódik, két dolog történhet. Az egyikben a molekula elnyeli az energiát, izgatottvá válik, majd ellazul. A másikban az energia lehetővé teszi egy kémiai kötés törését. Ez a fotolízis.

Ez a folyamat összekapcsolható más kapcsolatok kialakításával. A változást generáló abszorpció közötti különbség olyan, amely nem kvantumhozam.

Ez minden fotonra különös, mert az energia-kibocsátás forrásától függ. A kvantumhozamot úgy definiáljuk, mint az abszorbeált fotonra módosított reagens molekulák számát.

index

  • 1 Fotolízis élőlényekben
    • 1.1 Fotórendszerek I és II
    • 1.2 Molekuláris hidrogén
  • 2 Nem biológiai fotolízis
  • 3 Referenciák

Fotolízis élőlényekben

A víz fotolízise nem spontán történik. Vagyis a napfény nem szakítja meg a hidrogénkötéseket oxigénnel, csak azért, mert. A víz fotolízise nem olyan, ami egyszerűen megtörténik. És az élő szervezetek, amelyek képesek a fotoszintézis elvégzésére.

E folyamat végrehajtásához a fotoszintetikus szervezetek a fotoszintézis fényének ún. Ehhez természetesen biológiai molekulákat használnak, amelyek közül a legfontosabb a klorofill P680.

Az úgynevezett Hill Reakcióban számos elektronátviteli lánc lehetővé teszi a molekuláris oxigént, az ATP formájú energiát, és a víz fotolíziséből származó NADPH formájában csökkentő energiát..

E fényfázis utolsó két termékét a fotoszintézis sötét fázisában (vagy a Calvin-ciklusban) alkalmazzuk a CO \ t2 és szénhidrátokat (cukrokat) termelnek.

Az I. és a II

Ezeket a szállítószalagokat fotoszisztémáknak (I és II) nevezik, és alkatrészeik a kloroplasztokban találhatók. Mindegyikük különböző pigmenteket használ, és különböző hullámhosszúságú fényeket vesz fel.

Az egész konglomerátum központi eleme azonban a kétféle klorofill (a és b), a különböző karotinoidok és a 26 kDa-os fehérje által alkotott fénygyűjtő központ..

A befogott fotonokat ezután átvisszük a reakcióközpontokba, ahol a már említett reakciók bekövetkeznek.

Molekuláris hidrogén

Egy másik módja annak, hogy az élőlények a víz fotolízisét használják, molekuláris hidrogén előállítására (H2). Bár az élő lények molekuláris hidrogént termelhetnek más útvonalakon (például a bakteriális formiatohidrogenoliasa enzim hatására), a víz előállítása a leggazdaságosabb és leghatékonyabb..

Ez egy olyan eljárás, amely további lépésként vagy a víz hidrolízisétől függetlenül jelenik meg. Ebben az esetben a fényreakciók végrehajtására képes szervezetek képesek valamit tenni.

A H+ (a protonok) és az e- (elektronok), amelyek a víz fotolíziséből származnak H2 csak cianobaktériumokban és zöld algákban jelentettek. Közvetett formában a H termelése2 a víz fotolízise és a szénhidrátok képződése után van.

Ezt mindkét típusú szervezet végzi. A másik forma, a közvetlen fotolízis még érdekesebb, és csak mikroalgákkal végezhető. Ez magában foglalja az elektronok csatornáit, amelyek a II. Fotoszisztémából származó víz könnyű megszakításából származnak közvetlenül a H termelő enzimre.2 (Hidrogenáz).

Ez az enzim azonban nagyon érzékeny az O jelenlétére2. A molekuláris hidrogén biológiai termelése a víz fotolízisével az aktív vizsgálat területe. Célja az olcsó és tiszta energiatermelési alternatívák biztosítása.

Nem biológiai fotolízis

Az ózon ultraibolya fény által történő lebomlása

Az egyik leggyakrabban vizsgált nem biológiai és spontán fotolízis az ózon ultraibolya (UV) fény által történő lebomlása. Az ózon, az azotrop oxigén, az elem három atomjából áll.

Az ózon a légkör különböző területein jelen van, de az ózonoszféra egyikébe kerül. Ez a magas ózonkoncentrációjú zóna megvédi az élet minden formáját az UV fény káros hatásaitól.

Bár az UV-fény fontos szerepet játszik mind az ózon keletkezésében, mind a lebomlásában, a sugárzó energia molekuláris lebontásának egyik legjellemzőbb esete..

Egyrészt azt jelzi, hogy nemcsak a látható fény képes aktív fotonok lebontására. Ezenkívül a létfontosságú molekula előállításának biológiai aktivitásaival együtt járul hozzá az oxigén-ciklus létezéséhez és szabályozásához.

Egyéb folyamatok

A fotodiszociáció a csillagközi térben a molekulák szakadásának fő forrása. A fotolízis egyéb folyamatai, ezúttal az ember által manipuláltak, ipari, alapvető tudományos és alkalmazott jelentőséggel bírnak.

Az antropogén vegyületek fotodegradációja a vizekben egyre nagyobb figyelmet kap. Az emberi tevékenység megállapítja, hogy sok esetben antibiotikumok, gyógyszerek, peszticidek és egyéb szintetikus eredetű vegyületek kerülnek a vízbe.

Az egyik módja annak, hogy ezeket a vegyületeket elpusztítsuk vagy legalábbis csökkentjük, olyan reakciók révén történik, amelyek a fényenergia használatával járnak hozzá a molekulák specifikus kötéseinek megtöréséhez..

A biológiai tudományokban igen gyakori a komplex fotoreaktív vegyületek keresése. A sejtekben vagy szövetekben való jelenlétük némelyikét valamilyen fénysugárzásnak vetik alá, hogy megszakítsák őket.

Ez egy másik vegyület megjelenését generálja, amelynek nyomon követése vagy észlelése lehetővé teszi számtalan alapvető kérdés megválaszolását.

Más esetekben a detektáló rendszerhez kapcsolt fotodiszociációs reakcióból származó vegyületek vizsgálata lehetővé teszi a komplex minták összetételére vonatkozó globális vizsgálatok elvégzését..

referenciák

  1. Brodbelt, J. S. (2014) Photodissociation tömegspektrometria: Új eszközök a biológiai molekulák jellemzésére. Chemical Society Reviews, 43: 2757-2783.
  2. Cardona, T., Shao, S., Nixon, P. J. (2018) A növények fotoszintézisének fokozása: a fényreakciók. Essays in Biochemistry, 13: 85-94.
  3. Oey, M., Sawyer. A. L., Ross, I. L., Hankamer, B. (2016) Kihívások és lehetőségek a hidrogéntermelésből származó hidrogén előállítására. Plant Biotechnology Journal, 14: 1487-1499.
  4. Shimizu, Y., Boehm, H., Yamaguchi, K., Spatz, J.P., Nakanishi, J. (2014) A Photoactivatable Nanopatterned Substrate a kollektív sejtmigráció elemzésére pontosan hangolt sejt-extracelluláris mátrix ligand kölcsönhatásokkal. PLoS ONE, 9: e91875.
  5. Yan, S., Song, W. (2014) A gyógyászatilag aktív vegyületek fototranszformációja a vizes környezetben: felülvizsgálat. Környezeti tudomány. Folyamatok és ES, 16: 697-720.