Quang phân là gì?



các quang phân Đây là một quá trình hóa học nhờ vào sự hấp thụ ánh sáng (năng lượng bức xạ) cho phép phá vỡ một phân tử thành các thành phần nhỏ hơn. Đó là, ánh sáng cung cấp năng lượng cần thiết để phá vỡ một phân tử trong các bộ phận cấu thành của nó. Nó cũng được biết đến bởi các tên của photodecysis hoặc photodissociation.

Sự quang phân của nước, ví dụ, là nền tảng cho sự tồn tại của các dạng sống phức tạp trên hành tinh. Điều này được thực hiện bởi các nhà máy sử dụng ánh sáng mặt trời. Sự phân hủy của các phân tử nước (H2O) dẫn đến oxy phân tử (O2): hydro được sử dụng để lưu trữ năng lượng giảm.

Nói chung, chúng ta có thể nói rằng các phản ứng quang phân liên quan đến sự hấp thụ của một photon. Điều này đến từ một năng lượng bức xạ có bước sóng khác nhau, và do đó, với lượng năng lượng khác nhau.

Một khi photon được hấp thụ, hai điều có thể xảy ra. Trong một trong số đó, phân tử hấp thụ năng lượng, trở nên phấn khích và sau đó thư giãn. Mặt khác, năng lượng đó cho phép phá vỡ liên kết hóa học. Đây là sự quang phân.

Quá trình này có thể được kết hợp với sự hình thành các liên kết khác. Sự khác biệt giữa sự hấp thụ tạo ra những thay đổi đối với sự không được gọi là năng suất lượng tử.

Nó đặc biệt đối với mỗi photon vì nó phụ thuộc vào nguồn phát năng lượng. Năng suất lượng tử được định nghĩa là số lượng phân tử chất phản ứng được biến đổi trên mỗi photon được hấp thụ.

Chỉ số

  • 1 quang điện trong sinh vật sống
    • 1.1 Hệ thống ảnh I và II
    • 1.2 hydro phân tử
  • 2 quang phân không sinh học
  • 3 tài liệu tham khảo

Sự quang điện trong cơ thể sống

Sự quang phân của nước không phải là một cái gì đó xảy ra tự phát. Đó là, ánh sáng mặt trời không phá vỡ liên kết hydro với oxy chỉ vì. Sự quang phân của nước không phải là điều đơn giản xảy ra, nó đã được thực hiện. Và các sinh vật sống có khả năng thực hiện quang hợp cũng vậy.

Để thực hiện quá trình này, các sinh vật quang hợp sử dụng các phản ứng được gọi là ánh sáng của quang hợp. Và để đạt được điều này, họ sử dụng, rõ ràng là các phân tử sinh học, trong đó quan trọng nhất là chất diệp lục P680.

Trong cái gọi là Phản ứng Hill, một số chuỗi vận chuyển điện tử cho phép oxy phân tử, năng lượng dưới dạng ATP và giảm năng lượng dưới dạng NADPH để thu được từ quá trình quang phân nước..

Hai sản phẩm cuối cùng của pha phát sáng này sẽ được sử dụng trong pha tối của quang hợp (hay chu trình Calvin) để đồng hóa CO2 và sản xuất carbohydrate (đường).

Hệ thống ảnh I và II

Các chuỗi băng tải này được gọi là hệ thống ảnh (I và II) và các thành phần của chúng được đặt trong lục lạp. Mỗi người trong số họ sử dụng các sắc tố khác nhau và hấp thụ ánh sáng có bước sóng khác nhau.

Tuy nhiên, yếu tố trung tâm của toàn bộ tập đoàn là trung tâm thu thập ánh sáng được hình thành bởi hai loại diệp lục (a và b), các carotenoit khác nhau và protein 26 kDa.

Các photon bị bắt giữ sau đó được chuyển đến các trung tâm phản ứng trong đó các phản ứng đã được đề cập xảy ra.

Hydro phân tử

Một cách khác mà các sinh vật đã sử dụng quá trình quang phân nước liên quan đến việc tạo ra hydro phân tử (H2). Mặc dù các sinh vật sống có thể sản xuất hydro phân tử bằng các con đường khác (ví dụ, do tác động của enzyme formiatohidrogenoliasa của vi khuẩn), việc sản xuất từ ​​nước là một trong những cách kinh tế và hiệu quả nhất.

Đây là một quá trình xuất hiện như một bước bổ sung sau đó hoặc độc lập với quá trình thủy phân nước. Trong trường hợp này, các sinh vật có khả năng thực hiện các phản ứng của ánh sáng có khả năng làm điều gì đó bổ sung.

Công dụng của H+ (proton) và e- (electron) có nguồn gốc từ quá trình quang phân nước để tạo ra H2 nó chỉ được báo cáo ở vi khuẩn lam và tảo xanh. Ở dạng gián tiếp, việc sản xuất H2 là sau quá trình quang phân của nước và tạo ra carbohydrate.

Nó được thực hiện bởi cả hai loại sinh vật. Dạng khác, quang phân trực tiếp, thậm chí còn thú vị hơn và chỉ được thực hiện bởi vi tảo. Điều này liên quan đến việc chuyển các electron có nguồn gốc từ sự vỡ ánh sáng của nước từ hệ thống quang điện II trực tiếp đến enzyme sản xuất H.2 (hydroase).

Enzyme này, tuy nhiên, rất mẫn cảm với sự hiện diện của O2. Việc sản xuất sinh học hydro phân tử bằng phương pháp quang phân nước là một lĩnh vực đang được nghiên cứu tích cực. Nó nhằm mục đích cung cấp các lựa chọn thay thế năng lượng sạch và giá rẻ.

Quang phân không sinh học

Suy thoái ôzôn bằng tia cực tím

Một trong những phương pháp quang phân không sinh học và tự phát được nghiên cứu nhiều nhất là sự thoái biến của ozone bởi tia cực tím (UV). Ozone, một loại oxy azotropic, được tạo thành từ ba nguyên tử của nguyên tố.

Ozone có mặt ở các khu vực khác nhau của khí quyển, nhưng nó tích tụ trong một vùng gọi là ozonosphere. Vùng ozone tập trung cao này bảo vệ tất cả các dạng sống khỏi tác hại của tia UV.

Mặc dù ánh sáng tia cực tím đóng một vai trò quan trọng cả trong việc tạo ra và suy thoái ôzôn, nhưng nó đại diện cho một trong những trường hợp tiêu biểu nhất về sự phân hủy phân tử bằng năng lượng bức xạ.

Một mặt, nó chỉ ra rằng không chỉ ánh sáng khả kiến ​​có khả năng cung cấp các photon hoạt động cho sự suy giảm. Ngoài ra, kết hợp với các hoạt động sinh học tạo ra phân tử quan trọng, góp phần vào sự tồn tại và điều hòa của chu trình oxy.

Các quá trình khác

Photodissociation cũng là nguồn vỡ chính của các phân tử trong không gian giữa các vì sao. Các quá trình quang phân khác, lần này do con người thao túng, có tầm quan trọng công nghiệp, khoa học và ứng dụng.

Sự quang phân của các hợp chất nhân tạo trong nước nhận được sự chú ý ngày càng tăng. Hoạt động của con người xác định rằng trong nhiều trường hợp, thuốc kháng sinh, thuốc, thuốc trừ sâu và các hợp chất khác có nguồn gốc tổng hợp, kết thúc trong nước.

Một cách để phá hủy hoặc ít nhất là làm giảm hoạt động của các hợp chất này là thông qua các phản ứng liên quan đến việc sử dụng năng lượng ánh sáng để phá vỡ các liên kết cụ thể của các phân tử đó.

Trong các ngành khoa học sinh học, rất phổ biến để tìm ra các hợp chất phát quang phức tạp. Một khi có mặt trong các tế bào hoặc mô, một số trong số chúng phải chịu một số loại bức xạ ánh sáng để phá vỡ chúng.

Điều này tạo ra sự xuất hiện của một hợp chất khác có theo dõi hoặc phát hiện cho phép chúng tôi trả lời vô số câu hỏi cơ bản.

Trong các trường hợp khác, nghiên cứu các hợp chất có nguồn gốc từ phản ứng quang dẫn kết hợp với hệ thống phát hiện giúp thực hiện các nghiên cứu toàn cầu về thành phần của các mẫu phức tạp.

Tài liệu tham khảo

  1. Brodbelt, J. S. (2014) Phương pháp quang phổ khối lượng quang hóa: Các công cụ mới để mô tả đặc tính của các phân tử sinh học. Nhận xét của Hội Hóa học, 43: 2757-2783.
  2. Cardona, T., Shao, S., Nixon, P. J. (2018) Tăng cường quang hợp ở thực vật: các phản ứng ánh sáng. Tiểu luận trong Hóa sinh, 13: 85-94.
  3. Oey, M., Sawyer ,. A. L., Ross, I. L., Hankamer, B. (2016) Thách thức và cơ hội sản xuất hydro từ vi tảo. Tạp chí công nghệ sinh học thực vật, 14: 1487-1499.
  4. Shimizu, Y., Boehm, H., Yamaguchi, K., Spatz, J.P., Nak Biếni, J. PLoS MỘT, 9: e91875.
  5. Yan, S., Song, W. (2014) Biến đổi ảnh của các hợp chất có hoạt tính dược phẩm trong môi trường nước: đánh giá. Khoa học môi trường. Quy trình & ES, 16: 697-720.