Vad är fotolys?



den fotolys Det är en kemisk process på grund av vilken absorptionen av ljus (strålningsenergi) möjliggör brytning av en molekyl i mindre komponenter. Det vill säga, ljus ger den energi som krävs för att bryta en molekyl i dess beståndsdelar. Det är också känt av namnen på fotodekoration eller fotodissociation.

Fotolysen av vatten är till exempel grundläggande för förekomsten av komplexa livsformer på planeten. Detta utförs av växter som använder solljus. Uppdelningen av vattenmolekyler (H2O) resulterar i molekylärt syre (O2): Vätgas används för lagring av reducerande kraft.

Generellt sett kan vi säga att fotolytiska reaktioner innebär absorption av en foton. Detta kommer från en strålande energi med olika våglängder, och därför med olika mängder energi.

När fotot har absorberats kan två saker hända. I en av dem absorberar molekylen energi, blir spänd och sedan slappnar av. I den andra tillåter den energin att bryta en kemisk bindning. Detta är fotolys.

Denna process kan kopplas till bildandet av andra länkar. Skillnaden mellan en absorption som genererar förändringar i en som inte kallas kvantavkastning.

Det är speciellt för varje foton eftersom det beror på källan till energiutsläpp. Kvantutbyte definieras som antalet reaktiva molekyler modifierade per absorberad foton.

index

  • 1 Fotolys i levande varelser
    • 1.1 Bilderystem I och II
    • 1,2 Molekylväte
  • 2 Icke-biologisk fotolys
  • 3 referenser

Fotolys i levande varelser

Fotolysen av vatten är inte något som händer spontant. Det vill säga, solljus bryter inte vätebindningarna med syre bara för att. Fotolysen av vatten är inte något som helt enkelt händer, det är gjort. Och även levande organismer som kan utföra fotosyntes.

För att utföra denna process tillgriper fotosyntetiska organismer de så kallade reaktionerna av fotosyntesens ljus. Och för att uppnå detta använder de självklart biologiska molekyler, vars viktigaste är klorofyll P680.

I den så kallade Hill reaktion, olika transportörkedjor tillåter elektroner från vatten fotolys molekylärt syre, är energi i form av ATP och reducerande kraft i form av NADPH.

De två sista produkterna i denna ljusfas kommer att användas i den mörka fasen av fotosyntes (eller Calvin Cycle) för att assimilera CO2 och producera kolhydrater (sockerarter).

Photosystems I och II

Dessa transportbandskedjor kallas fotosystem (I och II) och deras komponenter finns i kloroplasterna. Var och en använder olika pigment och absorberar ljus med olika våglängder.

Det centrala elementet av hela klustret är emellertid ljussamlaren som bildas av två typer av klorofyll (a och b), olika karotenoider och centrum 26 kDa-protein.

De fångade fotonen överförs sedan till reaktionscentra, i vilka de reaktioner som redan nämnts förekommer.

Molekylärt väte

Ett annat sätt att levande varelser har använt vattenfotolys innefattar generering av molekylärt väte (H2). Även om levande organismer kan alstra molekylärt väte på andra sätt (till exempel genom inverkan av det bakteriella enzymet formiatohidrogenoliasa) produktion från vatten är en av de mest ekonomiska och effektiva.

Detta är en process som framträder som ett ytterligare steg senare eller oberoende av hydrolysen av vatten. I detta fall kan organismer som är i stånd att utföra ljusreaktionerna kunna göra något ytterligare.

Användningen av H+ (protoner) och e- (elektroner) härledda från fotolys av vatten för att skapa H2 Det har bara rapporterats i cyanobakterier och gröna alger. I den indirekta formen produceras H2 är efter fotolys av vatten och generering av kolhydrater.

Det utförs av båda typerna av organismer. Den andra formen, direkt fotolys, är ännu mer intressant och utförs endast av mikroalger. Detta involverar kanaliseringen av elektronerna härledda från ljusbrottet av vatten från fotosystem II direkt till det H-producerande enzymet.2 (Hydrogenas).

Detta enzym är emellertid mycket mottagligt för närvaron av O2. Den biologiska produktionen av molekylärt väte genom fotolys av vatten är ett område med aktiv utredning. Det syftar till att erbjuda billiga och rena energigenerationsalternativ.

Icke-biologisk fotolys

Nedbrytning av ozon med ultraviolett ljus

En av de mest studerade icke-biologiska och spontana fotolysen är nedbrytningen av ozon med ultraviolett (UV) ljus. Ozon, ett azotropiskt syre, består av tre atomer av elementet.

Ozon är närvarande i olika delar av atmosfären, men det ackumuleras i en kallad ozonosfär. Denna zon med hög koncentration av ozon skyddar alla former av liv från de skadliga effekterna av UV-ljus.

Även om UV-ljus spelar en viktig roll både vid framställning och nedbrytning av ozon representerar det ett av de mest emblematiska fallen av molekylär nedbrytning med strålande energi.

Å ena sidan indikerar det att inte bara synligt ljus kan tillhandahålla aktiva fotoner för nedbrytning. Dessutom bidrar i kombination med biologiska aktiviteter för framställning av den vitala molekylen till syrecykelns existens och reglering.

Andra processer

Fotodissociation är också den främsta källan till sprickbildning av molekyler i interstellärt utrymme. Andra processer av fotolys, den här tiden manipuleras av människan, har industriell, grundläggande vetenskaplig och tillämpad betydelse.

Fotonedbrytning av antropogena föreningar i vattnet får ökad uppmärksamhet. Den mänskliga aktiviteten bestämmer att antibiotika, droger, bekämpningsmedel och andra föreningar av syntetiskt ursprung i många fall hamnar i vattnet.

Ett sätt att förstöra eller åtminstone minska aktiviteten hos dessa föreningar är genom reaktioner som involverar användningen av ljusenergi för att bryta specifika bindningar av dessa molekyler.

I biologerna är det mycket vanligt att hitta komplexa fotoreaktiva föreningar. En gång i celler eller vävnader utsätts några av dem för någon typ av ljusstrålning för att bryta dem.

Detta genererar utseendet på en annan förening vars spårning eller detektering tillåter oss att svara på en mängd grundläggande frågor.

I andra fall gör undersökningen av föreningar härledda från en fotosociationreaktion kopplad till ett detekteringssystem det möjligt att genomföra globala studier på kompositionen av komplexa prover.

referenser

  1. Brodbelt, J. S. (2014) Fotodissociationsmasspektrometri: Nya verktyg för karakterisering av biologiska molekyler. Chemical Society Reviews, 43: 2757-2783.
  2. Cardona, T., Shao, S., Nixon, P.J. (2018) Förbättrad fotosyntes i växter: de lätta reaktionerna. Essays in Biochemistry, 13: 85-94.
  3. Oey, M., Sawyer,. A. L., Ross, I. L., Hankamer, B. (2016) Utmaningar och möjligheter för väteproduktion från mikroalger. Plantbiotechnology Journal, 14: 1487-1499.
  4. Shimizu, Y., Boehm, H., Yamaguchi, K., Spatz, P. J., Nakanishi, J. (2014) En fotoaktiverbar Nanopatterned Substrat för Analysera Kollektiv Cell Migration Cell Med Tuned Exakt Extracellulär Matrix-ligand-interaktioner. PLoS ONE, 9: e91875.
  5. Yan, S., Song, W. (2014) Fototransformering av farmaceutiskt aktiva föreningar i vattenmiljön: en granskning. Miljövetenskap. Processer och ES, 16: 697-720.