Das Photolyse ist ein chemischer Prozess, durch den die Absorption von Licht (Strahlungsenergie) den Zerfall eines Moleküls in kleinere Komponenten ermöglicht. Das heißt, Licht liefert die Energie, die erforderlich ist, um ein Molekül in seine Bestandteile zu zerlegen. Es ist auch unter den Namen Photozersetzung oder Photodissoziation bekannt.
Die Photolyse von Wasser ist beispielsweise für die Existenz komplexer Lebensformen auf dem Planeten von wesentlicher Bedeutung. Dies wird von Pflanzen mit Sonnenlicht durchgeführt. Der Abbau von Wassermolekülen (H.zweiO) führt zu molekularem Sauerstoff (O.zwei): Wasserstoff wird zur Speicherung von Reduktionskraft verwendet.
Generell kann man sagen, dass photolytische Reaktionen die Absorption eines Photons beinhalten. Dies kommt von einer Strahlungsenergie unterschiedlicher Wellenlängen und damit unterschiedlicher Energiemengen.
Sobald das Photon absorbiert ist, können zwei Dinge passieren. In einem von ihnen absorbiert das Molekül Energie, wird erregt und entspannt sich dann. Zum anderen ermöglicht diese Energie das Aufbrechen einer chemischen Bindung. Das ist Photolyse.
Dieser Prozess kann mit der Bildung anderer Bindungen gekoppelt werden. Der Unterschied zwischen einer Absorption, die erzeugt, ändert sich zu einer Absorption, die nicht als Quantenausbeute bezeichnet wird.
Es ist für jedes Photon spezifisch, da es von der Energieemissionsquelle abhängt. Die Quantenausbeute ist definiert als die Anzahl der modifizierten Reaktantenmoleküle pro absorbiertem Photon.
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Die Photolyse von Wasser geschieht nicht spontan. Das heißt, Sonnenlicht bricht keine Wasserstoffbrücken mit Sauerstoff, nur weil es dies tut. Die Photolyse von Wasser geschieht nicht einfach so, sondern wird durchgeführt. Und lebende Organismen, die in der Lage sind, Photosynthese durchzuführen, tun dies..
Um diesen Prozess durchzuführen, greifen photosynthetische Organismen auf die sogenannten Lichtreaktionen der Photosynthese zurück. Und um dies zu erreichen, verwenden sie offensichtlich biologische Moleküle, von denen das wichtigste Chlorophyll P680 ist..
Bei der sogenannten Hill-Reaktion ermöglichen mehrere Elektronentransportketten die Gewinnung von molekularem Sauerstoff aus der Photolyse von Wasser, Energie in Form von ATP und Reduktionskraft in Form von NADPH..
Die letzten beiden Produkte dieser hellen Phase werden in der dunklen Phase der Photosynthese (oder des Calvin-Zyklus) verwendet, um CO zu assimilierenzwei und Kohlenhydrate (Zucker) produzieren.
Diese Transporterketten werden als Photosysteme (I und II) bezeichnet und ihre Komponenten befinden sich in Chloroplasten. Jeder von ihnen verwendet unterschiedliche Pigmente und absorbiert Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen.
Das zentrale Element des gesamten Konglomerats ist jedoch das Lichtsammelzentrum, das aus zwei Arten von Chlorophyll (a und b), verschiedenen Carotinoiden und einem 26 kDa-Protein besteht..
Die eingefangenen Photonen werden dann zu den Reaktionszentren übertragen, in denen die bereits erwähnten Reaktionen stattfinden..
Eine andere Art und Weise, wie Lebewesen die Photolyse von Wasser genutzt haben, ist die Erzeugung von molekularem Wasserstoff (H.zwei). Obwohl Lebewesen molekularen Wasserstoff auf andere Weise produzieren können (zum Beispiel durch die Wirkung des bakteriellen Enzyms Formatohydrogenolyase), ist die Produktion aus Wasser eine der wirtschaftlichsten und effizientesten..
Dies ist ein Prozess, der als zusätzlicher Schritt nach oder unabhängig von der Hydrolyse von Wasser erscheint. In diesem Fall können Organismen, die in der Lage sind, Lichtreaktionen auszuführen, etwas Zusätzliches tun.
Die Verwendung von H.+ (Protonen) und e- (Elektronen), die aus der Photolyse von Wasser unter Bildung von H stammenzwei Es wurde nur bei Cyanobakterien und Grünalgen berichtet. In der indirekten Form ist die Herstellung von H.zwei es ist nach der Photolyse von Wasser und der Erzeugung von Kohlenhydraten.
Es wird von beiden Arten von Organismen durchgeführt. Der andere Weg, die direkte Photolyse, ist noch interessanter und wird nur von Mikroalgen durchgeführt. Dies beinhaltet die Kanalisierung von Elektronen, die aus dem Lichtabbau von Wasser aus dem Photosystem II stammen, direkt zum H-produzierenden Enzym.zwei (Hydrogenase).
Dieses Enzym ist jedoch sehr anfällig für die Anwesenheit von O.zwei. Die biologische Produktion von molekularem Wasserstoff durch Photolyse von Wasser ist ein Bereich aktiver Forschung. Ziel ist es, günstige und saubere Alternativen zur Energieerzeugung bereitzustellen.
Eine der am meisten untersuchten nicht-biologischen und spontanen Photolysen ist der Ozonabbau durch ultraviolettes (UV) Licht. Ozon, ein Azotrop von Sauerstoff, besteht aus drei Atomen des Elements.
Ozon ist in verschiedenen Bereichen der Atmosphäre vorhanden, sammelt sich jedoch in einem Bereich an, den wir Ozonosphäre nennen. Diese Zone mit hoher Ozonkonzentration schützt alle Lebensformen vor den schädlichen Auswirkungen von UV-Licht..
Obwohl UV-Licht sowohl bei der Erzeugung als auch beim Abbau von Ozon eine sehr wichtige Rolle spielt, ist es einer der emblematischsten Fälle des molekularen Abbaus durch Strahlungsenergie..
Einerseits zeigt es uns, dass nicht nur sichtbares Licht aktive Photonen zum Abbau liefern kann. Darüber hinaus trägt es in Verbindung mit biologischen Aktivitäten zur Erzeugung des lebenswichtigen Moleküls zur Existenz und Regulierung des Sauerstoffkreislaufs bei..
Die Photodissoziation ist auch die Hauptquelle für den Abbau von Molekülen im interstellaren Raum. Andere Photolyseprozesse, die diesmal vom Menschen manipuliert werden, haben industrielle, grundlegende wissenschaftliche und angewandte Bedeutung..
Der Photoabbau anthropogener Verbindungen in Gewässern findet zunehmend Beachtung. Die menschliche Aktivität bestimmt, dass Antibiotika, Medikamente, Pestizide und andere Verbindungen synthetischen Ursprungs häufig im Wasser landen.
Eine Möglichkeit, die Aktivität dieser Verbindungen zu zerstören oder zumindest zu verringern, sind Reaktionen, bei denen Lichtenergie verwendet wird, um bestimmte Bindungen dieser Moleküle aufzubrechen..
In den Biowissenschaften ist es sehr häufig, komplexe photoreaktive Verbindungen zu finden. Sobald sie in Zellen oder Geweben vorhanden sind, werden einige von ihnen einer Art Lichtstrahlung ausgesetzt, um sie zu brechen.
Dies erzeugt das Erscheinungsbild einer anderen Verbindung, deren Überwachung oder Erkennung die Beantwortung einer Vielzahl grundlegender Fragen ermöglicht..
In anderen Fällen ermöglicht die Untersuchung von Verbindungen, die aus einer Photodissoziationsreaktion stammen, die an ein Nachweissystem gekoppelt ist, die Durchführung globaler Zusammensetzungsstudien komplexer Proben..
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