Fotoliz nedir?



photolysis Işığın emiliminin (radyant enerji) bir molekülün daha küçük bileşenlere parçalanmasına izin verdiği kimyasal bir işlemdir. Yani ışık, bir molekülü bileşen parçalarında kırmak için gereken enerjiyi sağlar. Aynı zamanda foto kompozisyon veya isimlendirme isimleriyle de bilinir..

Suyun fotolizi, örneğin, gezegendeki karmaşık yaşam formlarının varlığı için esastır. Bu güneş ışığı kullanan bitkiler tarafından gerçekleştirilir. Su moleküllerinin yıkımı (H2O) moleküler oksijen (O) ile sonuçlanır2): indirgeyici gücün depolanması için hidrojen kullanılır.

Genel olarak, fotolitik reaksiyonların bir fotonun emilimini içerdiğini söyleyebiliriz. Bu, farklı dalga boylarında ve dolayısıyla farklı miktarlarda enerjiye sahip radyant bir enerjiden gelir..

Foton emildikten sonra iki şey olabilir. Onlardan birinde, molekül enerjiyi emer, heyecanlanır ve sonra rahatlar. Diğerinde, bu enerji kimyasal bir bağın kopmasına izin verir. Bu fotolysis.

Bu işlem diğer bağlantıların oluşumuna bağlanabilir. Kuantum verimi olarak adlandırılmayan bir değişiklik meydana getiren bir emilim arasındaki fark.

Her foton için özeldir çünkü enerji emisyonunun kaynağına bağlıdır. Kuantum verimi, absorbe foton başına modifiye edilen reaktif moleküllerin sayısı olarak tanımlanır.

indeks

  • 1 Canlılarda fotoliz
    • 1.1 Fotoğraf Sistemleri I ve II
    • 1.2 Moleküler hidrojen
  • 2 Biyolojik olmayan fotoliz
  • 3 Kaynakça

Canlılarda fotoliz

Suyun fotolizi, kendiliğinden gerçekleşen bir şey değildir. Yani güneş ışığı, hidrojen bağlarını oksijenle bozmaz çünkü. Suyun fotolizi basitçe olan bir şey değildir, yapılır. Ve fotosentez yapabilen canlı organizmalar da öyle.

Bu işlemi gerçekleştirmek için fotosentetik organizmalar, fotosentez ışığının sözde reaksiyonlarına başvururlar. Ve bunu başarmak için, en önemlisi klorofil P680 olan biyolojik molekülleri kullanırlar..

Hill Reaction denilen bir çok elektron taşıma zinciri, moleküler oksijene, ATP formundaki enerjiye ve NADPH formundaki gücün, suyun fotolizinden elde edilmesine izin verir..

Bu aydınlık fazın son iki ürünü, CO'yu özümsemek için fotosentezin (veya Calvin Cycle) karanlık aşamasında kullanılacaktır.2 ve karbonhidratlar (şekerler) üretirler.

Fotoğraf Sistemleri I ve II

Bu taşıyıcı zincirlere foto sistemler (I ve II) denir ve bileşenleri kloroplastlarda bulunur. Her biri farklı pigmentler kullanıyor ve farklı dalga boylarındaki ışığı emiyor.

Bununla birlikte, bütün kümenin merkez elemanı, iki tür klorofil (a ve b), farklı karotenoidler ve 26 kDa proteini tarafından oluşturulan ışık toplama merkezidir..

Yakalanan fotonlar daha sonra belirtilen reaksiyonların gerçekleştiği reaksiyon merkezlerine aktarılır..

Moleküler hidrojen

Canlıların su fotolizi kullanmasının bir başka yolu da moleküler hidrojen (H2). Canlılar başka yollarla moleküler hidrojen üretebilse de (örneğin, bakteriyel formiatohidrogenoliasa enziminin etkisiyle), sudan elde edilen üretim en ekonomik ve verimli olanlardan biridir..

Bu, daha sonra ek bir adım olarak görünen veya suyun hidrolizinden bağımsız bir işlemdir. Bu durumda, ışık reaksiyonlarını gerçekleştirebilen organizmalar ek bir şey yapabilirler.

H kullanımı+ (protonlar) ve e- (elektronlar) H oluşturmak için suyun fotolizinden elde edilir2 sadece siyanobakterilerde ve yeşil alglerde bildirilmiştir. Dolaylı biçimde, H üretimi2 suyun fotolizi ve karbonhidrat oluşumundan sonra.

Her iki organizma tarafından gerçekleştirilir. Doğrudan fotoliz, diğer formu daha da ilginç ve sadece mikroalg tarafından gerçekleştirilir. Bu, ışığın ışık rüptüründen elde edilen elektronların fotosistem II'den doğrudan H üreten enzime kanalize edilmesini içerir.2 (Hidrojenaz).

Bununla birlikte, bu enzim, O'nun varlığına karşı oldukça hassastır.2. Suyun fotolizi yoluyla moleküler hidrojenin biyolojik üretimi, aktif bir araştırma alanıdır. Ucuz ve temiz enerji üretimi alternatifleri sunmayı amaçlamaktadır.

Biyolojik olmayan fotoliz

Ozonun ultraviyole ışık ile bozulması

En çok çalışılan biyolojik olmayan ve spontan fotolizlerden biri, ozonun ultraviyole (UV) ışığı ile bozulmasıdır. Azotropik bir oksijen olan ozon, elementin üç atomundan oluşur.

Ozon, atmosferin farklı alanlarında bulunur, ancak ozonosfer denilen birinde birikir. Bu yüksek konsantrasyondaki ozon bölgesi, tüm yaşam formlarını UV ışığının zararlı etkilerinden korur.

UV ışığı hem ozon oluşumunda hem de bozulmasında önemli bir rol oynamasına rağmen, radyan enerji ile en sembolik moleküler parçalanma vakalarından birini temsil eder..

Bir yandan, yalnızca görünür ışığın bozulma için aktif fotonlar sağlayabildiğini gösterir. Ek olarak, hayati molekülün biyolojik oluşum aktiviteleri ile birlikte, oksijen döngüsünün varlığına ve düzenlenmesine katkıda bulunur..

Diğer işlemler

Foto ayrışma aynı zamanda yıldızlararası uzayda moleküllerin yırtılmasının ana kaynağıdır. Bu kez insan tarafından manipüle edilen diğer fotoliz süreçleri endüstriyel, temel bilimsel ve uygulamalı öneme sahiptir..

Sulardaki antropojenik bileşiklerin foto parçalanması artan dikkat çekmektedir. İnsan aktivitesi, birçok durumda antibiyotiklerin, ilaçların, böcek ilaçlarının ve diğer sentetik kökenli bileşiklerin suya gireceğini belirler..

Bu bileşiklerin aktivitesini yok etmenin veya en azından azaltmanın bir yolu, bu moleküllerin spesifik bağlarını kırmak için ışık enerjisinin kullanılmasını içeren reaksiyonlardır..

Biyolojik bilimlerde karmaşık foto-reaktif bileşikler bulmak çok yaygındır. Hücreler veya dokularda bulunduktan sonra, bazıları kırılmak için bir tür ışık radyasyonuna tabi tutulur..

Bu, izlemesi veya tespiti çok sayıda temel soruyu cevaplamamıza izin veren başka bir bileşiğin görünümünü oluşturur..

Diğer durumlarda, bir algılama sistemine bağlanmış bir foto ayrışma reaksiyonundan türetilen bileşiklerin incelenmesi, karmaşık numunelerin bileşimi üzerinde küresel çalışmalar yapılmasını mümkün kılar.

referanslar

  1. Brodbelt, J. S. (2014) Foto ayrışma kütle spektrometresi: Biyolojik moleküllerin karakterizasyonu için yeni araçlar. Kimya Derneği, 43: 2757-2783.
  2. Cardona, T., Shao, S., Nixon, P.J. (2018) Bitkilerde fotosentezi arttırma: ışık reaksiyonları. Biyokimyada Denemeler, 13: 85-94.
  3. Oey, M., Sawyer. A. L., Ross, I. L., Hankamer, B. (2016) Mikroalgdan hidrojen üretimi için zorluklar ve fırsatlar. Bitki Biyoteknolojisi Dergisi, 14: 1487-1499.
  4. Shimizu, Y., Boehm, H., Yamaguchi, K., Spatz, J.P., Nakanishi, J. (2014) Hassas Ayarlanmış Hücre-Ekstraselüler Matriks Ligand Etkileşimleri ile Kollektif Hücre Geçişini Analiz Etmek İçin Fotoaktifleştirilebilir bir Nanopatterned Substrat. Bir, 9: e91875.
  5. Yan, S., Song, W. (2014) Farmasötik olarak aktif bileşiklerin sulu ortamda foto-transformasyonu: bir inceleme. Çevre bilimi. Süreçler ve ES, 16: 697-720.