APA ITU FOTOLISIS? - BIOLOGI - 2025

The fotolisis adalah satu proses kimia menurut kuasa mana penyerapan cahaya (tenaga radiasi) membolehkan pecahan molekul ke dalam komponen yang lebih kecil. Maksudnya, cahaya memberikan tenaga yang diperlukan untuk memecahkan molekul ke bahagian komponennya. Ia juga dikenali dengan nama-nama photodecomposition atau photodissociation.

Fotolisis air, misalnya, sangat penting untuk wujudnya bentuk kehidupan yang kompleks di planet ini. Ini dilakukan oleh tanaman menggunakan cahaya matahari. Pecahan molekul air (H ₂ O) menghasilkan oksigen molekul (O ₂ ): hidrogen digunakan untuk penyimpanan kuasa pengurangan.

Secara umum, kita boleh mengatakan bahawa tindak balas fotolitik melibatkan penyerapan foton. Ini berasal dari tenaga berseri dengan panjang gelombang yang berbeza, dan oleh itu, dengan jumlah tenaga yang berlainan.

Setelah foton diserap, dua perkara boleh berlaku. Dalam salah satu daripadanya, molekul itu menyerap tenaga, menjadi teruja dan akhirnya berehat. Yang lain, tenaga itu memungkinkan pemutusan ikatan kimia. Ini adalah fotolisis.

Proses ini dapat digabungkan dengan pembentukan ikatan lain. Perbezaan antara penyerapan yang menghasilkan perubahan kepada yang tidak disebut hasil kuantum.

Ia khusus untuk setiap foton kerana bergantung pada sumber pelepasan tenaga. Hasil kuantum ditakrifkan sebagai bilangan molekul reaktan yang diubah setiap foton yang diserap.

Fotolisis pada benda hidup

Fotolisis air bukanlah sesuatu yang berlaku secara spontan. Maksudnya, cahaya matahari tidak memutuskan ikatan hidrogen dengan oksigen hanya kerana. Fotolisis air bukanlah sesuatu yang baru berlaku, ia dilakukan. Dan organisma hidup yang mampu menjalankan fotosintesis.

Untuk menjalankan proses ini, organisma fotosintetik menggunakan apa yang disebut reaksi cahaya fotosintesis. Dan untuk mencapainya, mereka jelas menggunakan molekul biologi, yang paling penting ialah klorofil P680.

Dalam apa yang disebut Hill Reaction, beberapa rantai pengangkutan elektron membenarkan oksigen molekul, tenaga dalam bentuk ATP, dan daya pengurangan dalam bentuk NADPH diperolehi dari fotolisis air.

Dua produk terakhir fasa cahaya ini akan digunakan dalam fotosintesis fasa gelap (atau Calvin Cycle) untuk mengasimilasi CO ₂ dan menghasilkan karbohidrat (gula).

Sistem Foto I dan II

Rantai pengangkutan ini disebut sistem fotos (I dan II) dan komponennya terletak di kloroplas. Masing-masing menggunakan pigmen yang berbeza, dan mereka menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeza.

Elemen pusat keseluruhan konglomerat adalah pusat pengumpulan cahaya yang terdiri daripada dua jenis klorofil (a dan b), karotenoid yang berbeza dan protein 26 kDa.

Foton yang ditangkap kemudian dipindahkan ke pusat tindak balas di mana tindak balas yang telah disebutkan berlaku.

Hidrogen molekul

Cara lain bahawa makhluk hidup menggunakan fotolisis air melibatkan penghasilan hidrogen molekul (H ₂ ). Walaupun makhluk hidup dapat menghasilkan hidrogen molekul dengan cara lain (contohnya, dengan tindakan enzim bakteria formatohydrogenolyase), pengeluaran dari air adalah salah satu yang paling menjimatkan dan efisien.

Ini adalah proses yang muncul sebagai langkah tambahan selepas atau bebas dari hidrolisis air. Dalam kes ini, organisma yang mampu melakukan tindak balas cahaya mampu melakukan sesuatu yang tambahan.

Penggunaan H ⁺ (proton) dan e- (elektron) yang berasal dari fotolisis air untuk membuat H ₂ hanya dilaporkan di cyanobacteria dan alga hijau. Dalam bentuk tidak langsung, penghasilan H ₂ berlaku selepas fotolisis air dan penghasilan karbohidrat.

Ia dilakukan oleh kedua-dua jenis organisma. Cara lain, fotolisis langsung, lebih menarik dan hanya dilakukan oleh mikroalga. Ini melibatkan penyaluran elektron yang berasal dari pecahan cahaya air fotosistem II terus kepada enzim yang menghasilkan H ₂ (hidrogenase).

Enzim ini, bagaimanapun, sangat rentan terhadap kehadiran O ₂ . Pengeluaran biologi hidrogen molekul dengan fotolisis air adalah bidang penyelidikan aktif. Ini bertujuan untuk menyediakan alternatif penjanaan tenaga yang murah dan bersih.

Fotolisis bukan biologi

Kemerosotan ozon oleh sinar ultraviolet

Salah satu fotolisis bukan biologi dan spontan yang paling banyak dikaji ialah degradasi ozon oleh sinar ultraviolet (UV). Ozon, azotrope oksigen, terdiri dari tiga atom unsur.

Ozon terdapat di berbagai kawasan atmosfer, tetapi terkumpul di salah satu yang kita namakan ozonosfera. Zon kepekatan ozon tinggi ini melindungi semua bentuk kehidupan dari kesan kerosakan sinar UV.

Walaupun sinar UV memainkan peranan yang sangat penting dalam penghasilan dan penurunan ozon, ia mewakili salah satu kes pecahan molekul yang paling melambangkan oleh tenaga berseri.

Di satu pihak, ini menunjukkan bahawa bukan sahaja cahaya yang dapat dilihat mampu memberikan foton aktif untuk degradasi. Selanjutnya, bersamaan dengan aktiviti biologi untuk penghasilan molekul penting, ia menyumbang kepada kewujudan dan pengaturan kitaran oksigen.

Proses lain

Fotodisosiasi juga merupakan sumber utama pemecahan molekul di ruang antara bintang. Proses fotolisis lain, kali ini dimanipulasi oleh manusia, mempunyai kepentingan industri, asas saintifik dan terpakai.

Fotodegradasi sebatian antropogenik dalam air semakin mendapat perhatian. Kegiatan manusia menentukan bahawa dalam banyak keadaan antibiotik, ubat-ubatan, racun perosak, dan sebatian lain yang berasal dari sintetik berakhir di dalam air.

Salah satu cara untuk memusnahkan atau sekurang-kurangnya mengurangkan aktiviti sebatian ini adalah melalui tindak balas yang melibatkan penggunaan tenaga cahaya untuk memutuskan ikatan molekul tertentu.

Dalam sains biologi adalah sangat biasa untuk mencari sebatian fotoreaktif yang kompleks. Sebaik sahaja terdapat dalam sel atau tisu, beberapa di antaranya mengalami beberapa jenis sinaran cahaya untuk memecahnya.

Ini menghasilkan kemunculan kompaun lain yang pemantauan atau pengesanannya memungkinkan untuk menjawab banyak soalan asas.

Dalam kes lain, kajian sebatian yang berasal dari reaksi fotodisosiasi digabungkan dengan sistem pengesanan memungkinkan untuk melakukan kajian komposisi global sampel kompleks.

Rujukan

1. Brodbelt, JS (2014) Spektrometri jisim fotodisosiasi: Alat baru untuk pencirian molekul biologi. Ulasan Persatuan Kimia, 43: 2757-2783.
2. Cardona, T., Shao, S., Nixon, PJ (2018) Meningkatkan fotosintesis pada tumbuhan: tindak balas cahaya. Esei dalam Biokimia, 13: 85-94.
3. Oey, M., Sawyer ,. AL, Ross, IL, Hankamer, B. (2016) Cabaran dan peluang untuk pengeluaran hidrogen dari mikroalga. Jurnal Bioteknologi Tumbuhan, 14: 1487-1499.
4. Shimizu, Y., Boehm, H., Yamaguchi, K., Spatz, JP, Nakanishi, J. (2014) Substrat Nanopatterned Fotokaktif untuk Menganalisis Migrasi Sel Kolektif dengan Interaksi Ligand Matriks Sel-Ekstraselular yang Diselaraskan dengan Tepat. PLOS SATU, 9: e91875.
5. Yan, S., Song, W. (2014) Transformasi foto sebatian aktif farmaseutikal di persekitaran berair: tinjauan. Sains persekitaran. Proses & impak, 16: 697-720.