โฟโตไลซิสคืออะไร?



photolysis มันเป็นกระบวนการทางเคมีโดยอาศัยการดูดซับแสง (พลังงานจากรังสี) ทำให้โมเลกุลแตกเป็นชิ้นเล็ก ๆ นั่นคือแสงให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการแยกโมเลกุลในส่วนขององค์ประกอบ มันเป็นที่รู้จักกันโดยชื่อของ photodecomposition หรือ photodissociation.

ยกตัวอย่างเช่น photolysis ของน้ำเป็นพื้นฐานของการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนบนโลก นี้ดำเนินการโดยพืชที่ใช้แสงแดด การสลายโมเลกุลของน้ำ (H2O) ผลลัพธ์ในโมเลกุลออกซิเจน (O2): ไฮโดรเจนใช้สำหรับการจัดเก็บพลังงานลด.

โดยทั่วไปแล้วเราสามารถพูดได้ว่าปฏิกิริยาของแสงนั้นเกี่ยวข้องกับการดูดกลืนโฟตอน สิ่งนี้มาจากพลังงานรังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันดังนั้นด้วยพลังงานที่แตกต่างกัน.

เมื่อโฟตอนถูกดูดซับสองสิ่งสามารถเกิดขึ้นได้ ในหนึ่งในนั้นโมเลกุลดูดซับพลังงานตื่นเต้นและผ่อนคลาย ในอีกด้านหนึ่งพลังงานนั้นอนุญาตให้เกิดการแตกพันธะทางเคมี นี่คือโฟโตไลซิส.

กระบวนการนี้อาจเชื่อมโยงกับการก่อตัวของลิงก์อื่น ๆ ความแตกต่างระหว่างการดูดซับที่สร้างการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ได้เรียกว่าควอนตัมผลผลิต.

โดยเฉพาะในแต่ละโฟตอนเพราะขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดพลังงานที่ปล่อยออกมา ผลผลิตควอนตัมหมายถึงจำนวนของโมเลกุลสารตั้งต้นที่ปรับเปลี่ยนต่อโฟตอนที่ถูกดูดซับ.

ดัชนี

  • 1 Photolysis ในสิ่งมีชีวิต
    • 1.1 ระบบภาพถ่าย I และ II
    • 1.2 ไฮโดรเจนโมเลกุล
  • 2 photolysis ไม่ใช่ชีวภาพ
  • 3 อ้างอิง

การสลายแสงในสิ่งมีชีวิต

photolysis ของน้ำไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้นเอง นั่นคือแสงแดดไม่ได้ทำลายพันธะไฮโดรเจนด้วยออกซิเจนเพียงเพราะ photolysis ของน้ำไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้นเพียงแค่ทำ และสิ่งมีชีวิตที่สามารถสังเคราะห์แสงได้.

ในการทำกระบวนการนี้สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงจะทำปฏิกิริยากับสิ่งที่เรียกว่าแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง และเพื่อให้บรรลุสิ่งนี้พวกเขาใช้แน่นอนโมเลกุลชีวภาพซึ่งสำคัญที่สุดคือคลอโรฟิล P680.

ในปฏิกิริยาที่เรียกว่า Hill Reaction นั้นโซ่ขนส่งอิเล็คตรอนหลายแห่งจะให้ออกซิเจนโมเลกุลพลังงานในรูปแบบของ ATP และลดพลังงานในรูปของ NADPH ที่จะได้รับจากการสลายด้วยแสงของน้ำ.

สองผลิตภัณฑ์สุดท้ายของเฟสลูมินัสนี้จะถูกใช้ในเฟสมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง (หรือวงจรคาลวิน) เพื่อดูดซับ CO2 และผลิตคาร์โบไฮเดรต (น้ำตาล).

Photosystems I และ II

โซ่ลำเลียงเหล่านี้เรียกว่า photosystems (I และ II) และส่วนประกอบของพวกมันอยู่ในคลอโรพลาสต์ แต่ละอันใช้เม็ดสีที่แตกต่างกันและดูดซับแสงของความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน.

อย่างไรก็ตามองค์ประกอบหลักของกลุ่ม บริษัท ทั้งหมดเป็นศูนย์รวบรวมแสงที่เกิดจากคลอโรฟิลล์สองประเภท (a และ b) แคโรทีนอยด์ที่แตกต่างกันและโปรตีน 26 kDa.

โฟตอนที่จับได้จะถูกถ่ายโอนไปยังศูนย์ปฏิกิริยาที่เกิดปฏิกิริยาดังกล่าวแล้ว.

ไฮโดรเจนโมเลกุล

อีกวิธีหนึ่งที่สิ่งมีชีวิตใช้การสลายตัวด้วยน้ำเกี่ยวข้องกับการสร้างไฮโดรเจนโมเลกุล (H2) แม้ว่าสิ่งมีชีวิตสามารถผลิตไฮโดรเจนโมเลกุลโดยเส้นทางอื่น ๆ (ตัวอย่างเช่นโดยการกระทำของเอนไซม์ formiatohidrogenoliasa แบคทีเรีย) การผลิตจากน้ำเป็นหนึ่งในประหยัดและมีประสิทธิภาพมากที่สุด.

นี่เป็นกระบวนการที่ปรากฏเป็นขั้นตอนเพิ่มเติมภายหลังหรือเป็นอิสระจากการไฮโดรไลซิสของน้ำ ในกรณีนี้สิ่งมีชีวิตที่สามารถทำปฏิกิริยาของแสงนั้นสามารถทำอะไรเพิ่มเติมได้.

การใช้ H+ (โปรตอน) และ e- (อิเล็กตรอน) ที่ได้จากการสลายแสงของน้ำเพื่อสร้าง H2 มีรายงานในไซยาโนแบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวเท่านั้น ในรูปแบบทางอ้อมการผลิตของเอช2 คือหลังจากการ photolysis ของน้ำและการสร้างคาร์โบไฮเดรต.

มันดำเนินการโดยสิ่งมีชีวิตทั้งสองประเภท อีกรูปแบบหนึ่งคือโฟโตไลซิสโดยตรงมีความน่าสนใจมากขึ้นและถูกใช้โดยสาหร่ายขนาดเล็กเท่านั้น เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณของอิเล็กตรอนที่ได้จากการแตกของแสงจากน้ำ photosystem II โดยตรงกับเอนไซม์ที่ผลิต H2 (hydrogenase).

อย่างไรก็ตามเอนไซม์นี้มีความไวสูงต่อการมีอยู่ของ O2. การผลิตไฮโดรเจนโมเลกุลทางชีวภาพโดยการโฟโตไลซิสของน้ำเป็นพื้นที่ของการตรวจสอบอย่างแข็งขัน มันมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ทางเลือกในการสร้างพลังงานราคาถูกและสะอาด.

photolysis ที่ไม่ใช่ชีวภาพ

การสลายตัวของโอโซนด้วยแสงอัลตราไวโอเลต

โฟโตไลเซชั่นที่ไม่ใช่ทางชีวภาพและที่เกิดขึ้นเองคือการสลายตัวของโอโซนด้วยแสงอุลตร้าไวโอเล็ต โอโซนซึ่งเป็น azotropic oxygen นั้นประกอบไปด้วยอะตอมสามธาตุ.

โอโซนมีอยู่ในพื้นที่ต่าง ๆ ของบรรยากาศ แต่มันก็สะสมอยู่ในหนึ่งเรียกว่า ozonosphere โอโซนที่มีความเข้มข้นสูงนี้จะช่วยปกป้องชีวิตทุกรูปแบบจากอันตรายของแสง UV.

แม้ว่าแสง UV จะมีบทบาทสำคัญทั้งในการสร้างและการสลายตัวของโอโซน แต่มันก็แสดงถึงกรณีที่เป็นสัญลักษณ์ของการสลายโมเลกุลด้วยพลังงานรังสี.

ในมือข้างหนึ่งบ่งชี้ว่าไม่เพียง แต่แสงที่มองเห็นเท่านั้นที่สามารถให้โฟตอนที่แอคทีฟสำหรับการย่อยสลาย นอกจากนี้เมื่อรวมกับกิจกรรมทางชีววิทยาของการสร้างโมเลกุลที่มีส่วนช่วยในการดำรงอยู่และการควบคุมวัฏจักรออกซิเจน.

กระบวนการอื่น ๆ

Photodissociation ยังเป็นสาเหตุหลักของการแตกของโมเลกุลในอวกาศระหว่างดวงดาว กระบวนการอื่นของการสลายด้วยแสงในครั้งนี้ซึ่งถูกควบคุมโดยมนุษย์มีความสำคัญทางอุตสาหกรรมพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และการประยุกต์ใช้.

การย่อยสลายของสารแอนโธปิโกอิกในน้ำนั้นได้รับความสนใจมากขึ้น กิจกรรมของมนุษย์กำหนดว่าในหลาย ๆ ครั้งยาปฏิชีวนะยาฆ่าแมลงยาฆ่าแมลงและสารประกอบอื่น ๆ ที่มีต้นกำเนิดสังเคราะห์อยู่ในน้ำ.

วิธีหนึ่งในการทำลายหรือลดกิจกรรมของสารประกอบเหล่านี้อย่างน้อยก็คือผ่านปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานแสงเพื่อทำลายพันธะเฉพาะของโมเลกุลเหล่านั้น.

ในวิทยาศาสตร์ชีวภาพมันเป็นเรื่องธรรมดามากที่จะหาสารประกอบเชิงแสงที่ซับซ้อน เมื่ออยู่ในเซลล์หรือเนื้อเยื่อบางส่วนจะถูกรังสีแสงบางชนิดทำลายมัน.

สิ่งนี้สร้างภาพลักษณ์ของสารประกอบอื่นที่มีการติดตามหรือตรวจจับช่วยให้เราสามารถตอบคำถามพื้นฐานมากมาย.

ในกรณีอื่น ๆ การศึกษาสารประกอบที่ได้จากปฏิกิริยาโฟโตทิสเซชั่นร่วมกับระบบตรวจจับทำให้สามารถทำการศึกษาทั่วโลกเกี่ยวกับองค์ประกอบของตัวอย่างที่ซับซ้อน.

การอ้างอิง

  1. Brodbelt, J. S. (2014) โฟโตทิสเซชั่นแมสสเปกโตรมิเทชั่น: เครื่องมือใหม่สำหรับการจำแนกลักษณะของโมเลกุลชีวภาพ บทวิจารณ์ของสมาคมเคมี, 43: 2757-2783.
  2. Cardona, T. , Shao, S. , Nixon, P. J. (2018) การเสริมสร้างการสังเคราะห์แสงในพืช: ปฏิกิริยาแสง บทความในชีวเคมี 13: 85-94.
  3. Oey, M. , Sawyer,. A. L. , Ross, I. L. , Hankamer, B. (2016) ความท้าทายและโอกาสในการผลิตไฮโดรเจนจากสาหร่าย วารสารเทคโนโลยีชีวภาพพืช, 14: 1487-1499.
  4. Shimizu, Y. , Boehm, H. , Yamaguchi, K. , Spatz, J.P. , Nakanishi, J. (2014) สารตั้งต้น Nanopatterned ที่สามารถถ่ายภาพได้สำหรับการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของเซลล์ส่วนรวมด้วยเมทริกซ์ลิแกนด์ โปรดหนึ่ง, 9: e91875.
  5. Yan, S. , Song, W. (2014) การเปลี่ยนแปลงรูปถ่ายของสารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรมในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ: บทวิจารณ์ วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม กระบวนการและ ES, 16: 697-720.