Apa itu fotolisis?



itu fotolisis Ini adalah proses kimia berdasarkan yang penyerapan cahaya (energi radiasi) memungkinkan pemecahan molekul menjadi komponen yang lebih kecil. Artinya, cahaya menyediakan energi yang dibutuhkan untuk memecah molekul di bagian-bagian komponennya. Ia juga dikenal dengan nama photodecomposition atau photodissociation.

Fotolisis air, misalnya, sangat mendasar bagi keberadaan bentuk kehidupan yang kompleks di planet ini. Ini dilakukan oleh tanaman menggunakan sinar matahari. Kerusakan molekul air (H2O) menghasilkan oksigen molekuler (O2): hidrogen digunakan untuk penyimpanan daya reduksi.

Secara umum, kita dapat mengatakan bahwa reaksi fotolitik melibatkan penyerapan foton. Ini berasal dari energi radiasi dengan panjang gelombang yang berbeda, dan karenanya, dengan jumlah energi yang berbeda.

Setelah foton diserap, dua hal dapat terjadi. Di salah satu dari mereka, molekul menyerap energi, menjadi bersemangat dan kemudian rileks. Di sisi lain, energi itu memungkinkan terputusnya ikatan kimia. Ini adalah fotolisis.

Proses ini dapat digabungkan dengan pembentukan tautan lain. Perbedaan antara penyerapan yang menghasilkan perubahan ke yang tidak disebut hasil kuantum.

Ini khusus untuk setiap foton karena tergantung pada sumber emisi energi. Hasil kuantum didefinisikan sebagai jumlah molekul reaktan yang dimodifikasi per foton yang diserap.

Indeks

  • 1 Fotolisis pada makhluk hidup
    • 1.1 Sistem Foto I dan II
    • 1.2 Hidrogen molekuler
  • 2 Fotolisis non-biologis
  • 3 Referensi

Fotolisis pada makhluk hidup

Fotolisis air bukanlah sesuatu yang terjadi secara spontan. Artinya, sinar matahari tidak memutus ikatan hidrogen dengan oksigen hanya karena. Fotolisis air bukanlah sesuatu yang terjadi begitu saja, itu dilakukan. Demikian juga organisme hidup yang mampu melakukan fotosintesis.

Untuk melakukan proses ini, organisme fotosintesis menggunakan apa yang disebut sebagai reaksi cahaya fotosintesis. Dan untuk mencapai ini mereka menggunakan, tentu saja, molekul biologis, yang paling penting adalah klorofil P680.

Dalam apa yang disebut Reaksi Bukit, beberapa rantai transpor elektron memungkinkan oksigen molekul, energi dalam bentuk ATP, dan mengurangi daya dalam bentuk NADPH yang diperoleh dari fotolisis air..

Dua produk terakhir dari fase bercahaya ini akan digunakan dalam fase gelap fotosintesis (atau Calvin Cycle) untuk mengasimilasi CO2 dan menghasilkan karbohidrat (gula).

Fotosistem I dan II

Rantai konveyor ini disebut sistem foto (I dan II) dan komponennya terletak di kloroplas. Masing-masing menggunakan pigmen yang berbeda, dan menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda.

Elemen sentral dari keseluruhan konglomerat adalah pusat pengumpul cahaya yang dibentuk oleh dua jenis klorofil (a dan b), karoten yang berbeda, dan protein 26 kDa..

Foton yang diambil kemudian dipindahkan ke pusat reaksi di mana reaksi yang telah disebutkan terjadi.

Hidrogen molekuler

Cara lain yang dilakukan makhluk hidup menggunakan fotolisis air melibatkan pembentukan molekul hidrogen (H2). Meskipun makhluk hidup dapat menghasilkan hidrogen molekuler melalui rute lain (misalnya, melalui aksi enzim bakteri formiatohidrogenoliasa), produksi dari air adalah salah satu yang paling ekonomis dan efisien..

Ini adalah proses yang muncul sebagai langkah tambahan nanti atau independen dari hidrolisis air. Dalam hal ini, organisme yang mampu melakukan reaksi cahaya mampu melakukan sesuatu yang tambahan.

Penggunaan H+ (Proton) dan e- (elektron) berasal dari fotolisis air untuk membuat H2 hanya dilaporkan dalam cyanobacteria dan ganggang hijau. Dalam bentuk tidak langsung, produksi H2 adalah setelah fotolisis air dan generasi karbohidrat.

Ini dilakukan oleh kedua jenis organisme. Bentuk lainnya, fotolisis langsung, bahkan lebih menarik dan hanya dilakukan oleh mikroalga. Ini melibatkan penyaluran elektron yang berasal dari cahaya yang pecah dari fotosistem II langsung ke enzim penghasil H.2 (hidrogenase).

Enzim ini, bagaimanapun, sangat rentan terhadap keberadaan O2. Produksi biologis molekul hidrogen oleh fotolisis air adalah area penyelidikan aktif. Ini bertujuan untuk memberikan alternatif pembangkit energi yang murah dan bersih.

Fotolisis non-biologis

Degradasi ozon oleh sinar ultraviolet

Salah satu fotolisis non-biologis dan spontan yang paling banyak dipelajari adalah degradasi ozon oleh sinar ultraviolet (UV). Ozon, oksigen azotropik, terdiri dari tiga atom unsur.

Ozon hadir di berbagai wilayah atmosfer, tetapi terakumulasi dalam satu yang disebut ozonosfer. Zona konsentrasi tinggi ozon ini melindungi semua bentuk kehidupan dari efek berbahaya sinar UV.

Meskipun sinar UV memainkan peran penting baik dalam pembentukan dan degradasi ozon, ia merupakan salah satu kasus paling rumit dari kerusakan molekuler oleh energi radiasi..

Di satu sisi, ini menunjukkan bahwa tidak hanya cahaya tampak yang mampu memberikan foton aktif untuk degradasi. Selain itu, dalam hubungannya dengan aktivitas biologis generasi molekul vital, berkontribusi terhadap keberadaan dan pengaturan siklus oksigen.

Proses lainnya

Photodissociation juga merupakan sumber utama pecahnya molekul di ruang antarbintang. Proses fotolisis lainnya, yang kali ini dimanipulasi oleh manusia, memiliki kepentingan industri, dasar ilmiah dan penerapan.

Fotodegradasi senyawa antropogenik di perairan semakin mendapat perhatian. Aktivitas manusia menentukan bahwa dalam banyak kesempatan, antibiotik, obat-obatan, pestisida, dan senyawa sintetis lainnya, berakhir di air..

Salah satu cara untuk menghancurkan atau setidaknya mengurangi aktivitas senyawa ini adalah melalui reaksi yang melibatkan penggunaan energi cahaya untuk memutus ikatan spesifik molekul-molekul tersebut..

Dalam ilmu biologi, sangat umum untuk menemukan senyawa fotoreaktif yang kompleks. Setelah hadir dalam sel atau jaringan, beberapa dari mereka mengalami beberapa jenis radiasi cahaya untuk memecahnya.

Ini menghasilkan tampilan senyawa lain yang pelacakan atau pendeteksiannya memungkinkan kami untuk menjawab banyak pertanyaan dasar.

Dalam kasus lain, studi senyawa yang berasal dari reaksi fotodisosiasi digabungkan ke sistem deteksi memungkinkan untuk melakukan studi global pada komposisi sampel kompleks..

Referensi

  1. Brodbelt, J. S. (2014) Photodissociation mass spectrometry: Alat baru untuk karakterisasi molekul biologis. Ulasan Chemical Society, 43: 2757-2783.
  2. Cardona, T., Shao, S., Nixon, P. J. (2018) Meningkatkan fotosintesis pada tanaman: reaksi cahaya. Esai dalam Biokimia, 13: 85-94.
  3. Oey, M., Sawyer,. A. L., Ross, I. L., Hankamer, B. (2016) Tantangan dan peluang untuk produksi hidrogen dari mikroalga. Jurnal Bioteknologi Tanaman, 14: 1487-1499.
  4. Shimizu, Y., Boehm, H., Yamaguchi, K., Spatz, J.P., Nakanishi, J. (2014) Substrat Nanopattern Photoactivatable untuk Menganalisis Migrasi Sel Kolektif dengan Interaksi Ligand Matriks Sel-Ekstraseluler yang Tepat Disetel. PLoS SATU, 9: e91875.
  5. Yan, S., Song, W. (2014) Foto-transformasi senyawa aktif secara farmasi di lingkungan berair: review. Ilmu lingkungan. Proses & ES, 16: 697-720.