Fotolyse

Wat is fotólysis?

De fotolyse Het is een chemisch proces waardoor lichtabsorptie (stralende energie) de breuk van een molecuul in kleinere componenten mogelijk maakt. Dat wil zeggen, het licht biedt de energie die nodig is voor een molecuul om in te breken in de delen die het samenstellen. Het is ook bekend met fotodes -compositie of fotodisociatienamen.

Waterfotolyse is bijvoorbeeld essentieel voor het bestaan ​​van complexe levensvormen op de planeet. Dit wordt uitgevoerd door planten met behulp van zonlicht.

De breuk van watermoleculen (H₂o) levert daardoor moleculaire zuurstof (of₂): Waterstof wordt gebruikt voor het verminderen van stroomopslag.

In het algemeen kunnen we zeggen dat fotolitieke reacties de absorptie van een foton inhouden. Dit komt van een stralende energie van verschillende golflengten, en daarom met verschillende hoeveelheden energie.

Zodra het foton is geabsorbeerd, kunnen er twee dingen gebeuren. In een van hen absorbeert het molecuul energie, is opgewonden en uiteindelijk ontspannend. In de andere staat die energie de breuk van een chemische binding mogelijk. Dit is fotolyse.

Dit proces kan worden gekoppeld aan de vorming van andere links. Het verschil tussen een absorptie die wijzigingen genereert in een absorpties die niet kwantumprestaties worden genoemd.

Het is specifiek voor elk foton omdat het afhangt van de energiebron voor energie -emissie. Kwantumopbrengst wordt gedefinieerd als het aantal reactantmoleculen gemodificeerd door geabsorbeerd foton.

Fotolyse in levende wezens

Waterfotolyse is niet iets dat spontaan gebeurt. Dat wil zeggen, zonlicht verbreekt niet waterstofbindingen met zuurstof omdat. Waterfotolyse is niet iets dat gewoon voorkomt, het wordt gedaan. En de levende organismen die in staat zijn om fotosynthese uit te voeren.

Kan u van dienst zijn: cholecystoquinine: kenmerken, structuur, functies

Om dit proces uit te voeren, nemen fotosynthetische organismen hun toevlucht tot de zo -aangedane reacties van het fotosynthes licht. En om dit te bereiken gebruiken ze uiteraard biologische moleculen, waarvan de belangrijkste de p680 chlorofyl is.

In de zo -gekalde heuvelreactie laten verschillende elektronentransportketens het water toe om moleculaire zuurstof, ATP -vormige energie en reductievermogen in NADPH -vorm te verkrijgen.

De laatste twee producten van deze lichtgevende fase zullen worden gebruikt in de fase van de duisternis van fotosynthese (of Calvin -cyclus) om co₂ te assimileren en koolhydraten (suikers) te produceren.

Photosystems I en II

Deze transportketens worden fotosystemen (I en II) genoemd en hun componenten bevinden zich in chloroplasten. Elk van hen gebruikt verschillende pigmenten en absorberen licht van verschillende golflengten.

Het centrale element van het gehele conglomeraat is het lichte collectorcentrum gevormd door twee soorten chlorofyl (A en B), verschillende carotenoïden en een 26 kDa -eiwit.

De gevangen fotonen worden vervolgens overgebracht naar de reactiecentra waarin de bovengenoemde reacties optreden.

Moleculaire waterstof

Een andere manier waarop levende wezens waterfotolyse hebben gebruikt, omvat het genereren van moleculaire waterstof (h₂)).

Hoewel levende wezens moleculaire waterstof op andere manieren kunnen produceren (bijvoorbeeld door de werking van het enzym formiahydrogenoliasa bacterieel), is productie uit water een van de goedkoopste en meest efficiënte.

Dit is een proces dat verschijnt als een extra of onafhankelijke extra stap naar die van waterhydrolyse. In dit geval zijn organismen die lichte reacties kunnen uitvoeren, in staat om iets extra te doen.

Kan u van dienst zijn: Fundamentele stof: wat is, kenmerken en functies

Het gebruik van h⁺ (protonen) en e- (elektronen) afgeleid van de waterfotolyse om h te creëren₂ Het is alleen gemeld in cyanobacteriën en groene algen. In de indirecte vorm, de productie van H₂ Het is na de fotolyse van water en het genereren van koolhydraten.

Ze worden uitgevoerd door beide soorten organismen. De andere manier, directe fotolyse, is nog interessanter en wordt alleen uitgevoerd door microalgen.

Directe fotolyse omvat het kanaliseren van elektronen die zijn afgeleid van de lichtafbraak van fotosysteem II rechtstreeks naar het HA -producerende enzym van h₂ (Hydrogenase).

Dit enzym is echter zeer gevoelig voor de aanwezigheid van of₂. Biologische productie van moleculaire waterstof als gevolg van waterfotolyse is een actief onderzoeksgebied. Het is bedoeld om alternatieven voor goedkope en schone energie -generatie te bieden.

Niet -biologische fotolyse

Ozonafbraak door ultraviolet licht

Een van de meest bestudeerde niet -biologische en spontane fotólysis is die van ozonafbraak door ultraviolet licht (UV). Ozone, een zuurstof azeotropo, bestaat uit drie atomen van het element.

Ozon is aanwezig in verschillende delen van de atmosfeer, maar verzamelt zich in een die we Ozonesfera noemen. Dit hoog -concentratiegebied van ozon beschermt alle levensvormen tegen de schadelijke effecten van UV -licht.

Hoewel het UV -licht een belangrijke rol speelt in zowel de generatie als bij de afbraak van de ozon, vertegenwoordigt het een van de meest emblematische gevallen van de moleculaire breuk door stralende energie.

Enerzijds geeft het aan dat niet alleen zichtbaar licht in staat is om actieve fotonen te bieden voor afbraak. Bovendien draagt ​​het samen met biologische activiteiten voor het genereren van het vitale molecuul bij aan het bestaan ​​en de regulatie van de zuurstofcyclus.

Kan u van dienst zijn: Cori -cyclus

Andere processen

Fotodisociatie is ook de belangrijkste bron van het breken van de moleculen in interstellaire ruimte. Andere Photólysis -processen, deze keer gemanipuleerd door de mens, hebben industrieel en wetenschappelijk, fundamenteel en toegepast belang.

De fotodovatie van antropische oorsprongverbindingen in de wateren krijgt steeds meer aandacht. Menselijke activiteit bepaalt dat bij vele gelegenheden antibiotica, medicijnen, pesticiden en andere verbindingen van synthetische oorsprong, eindigen in water.

Een manier om de activiteit van deze verbindingen te vernietigen of op zijn minst te verminderen, is door reacties die het gebruik van lichte energie inhouden om specifieke verbindingen van die moleculen te verbreken.

In biologische wetenschappen is het heel gebruikelijk om complexe fotoreactieve verbindingen te vinden. Eenmaal aanwezig in cellen of weefsels, worden sommige onderworpen aan een soort lichte straling om ze te breken.

Dit genereert het uiterlijk van een andere verbinding, waarvan de monitoring of detectie ons in staat stelt om veel basisvragen te beantwoorden.

In andere gevallen maakt de studie van verbindingen afgeleid van een fotodisociatiereactie die aan een detectiesysteem is verbonden.

Referenties

1. Brodbelt, J. S. Fotodissociatie massaspectrometrie: nieuwe hulpmiddelen voor karakterisering van biologische moleculen. Chemische samenleving beoordelingen.
2. Cardona, T., Shao, s., Nixon, p. J. Verbetering van de fotosynthese in planten: de lichte reacties. Essays in biochemie.