ANO ANG PHOTOLYSIS? - BIOLOGY - 2026

Ang photolysis ay isang proseso ng kemikal ayon sa kung saan ang pagsipsip ng ilaw (enerhiya ng radiation) ay nagpapahintulot sa pagsira ng isang molekula sa mas maliit na mga sangkap. Iyon ay, ang ilaw ay nagbibigay ng lakas na kinakailangan upang masira ang isang molekula sa mga bahagi nito. Kilala rin ito sa mga pangalan ng photodecomposition o photodissociation.

Ang photolysis ng tubig, halimbawa, ay mahalaga para sa pagkakaroon ng mga kumplikadong porma ng buhay sa planeta. Isinasagawa ito ng mga halaman gamit ang sikat ng araw. Ang pagkasira ng mga molekula ng tubig (H ₂ O) ay nagreresulta sa molekular na oxygen (O ₂ ): ang hydrogen ay ginagamit para sa imbakan ng pagbabawas ng lakas.

Sa pangkalahatan, maaari nating sabihin na ang mga reaksyon sa photolytic ay nagsasangkot ng pagsipsip ng isang photon. Ito ay nagmula sa isang nagliliwanag na enerhiya ng iba't ibang mga haba ng daluyong, at samakatuwid, na may iba't ibang dami ng enerhiya.

Kapag ang photon ay nasisipsip, dalawang bagay ang maaaring mangyari. Sa isa sa mga ito, ang molekula ay sumisipsip ng enerhiya, ay nasasabik at pagkatapos ay nagtatapos na nakakarelaks. Sa iba pa, pinapayagan ng enerhiya na ang pagsira ng isang bono ng kemikal. Ito ang photolysis.

Ang prosesong ito ay maaaring isama sa pagbuo ng iba pang mga bono. Ang pagkakaiba sa pagitan ng isang pagsipsip na bumubuo ng mga pagbabago sa isa na hindi tinatawag na ani ng dami.

Ito ay partikular sa bawat photon dahil nakasalalay ito sa mapagkukunan ng paglabas ng enerhiya. Ang kabuuan ng ani ay tinukoy bilang ang bilang ng binagong mga molekulang reaksyon bawat hinihigop na photon.

Photolysis sa mga bagay na may buhay

Ang Photolysis ng tubig ay hindi isang bagay na nangyayari nang kusang. Iyon ay, ang sikat ng araw ay hindi masira ang mga bono ng hydrogen na may oxygen dahil lamang. Ang Photolysis ng tubig ay hindi isang bagay na nangyayari lamang, tapos na. At ang mga nabubuhay na organismo na may kakayahang isagawa ang fotosintesis.

Upang maisagawa ang prosesong ito, ang mga fotosintesis na organismo ay gumamit sa tinatawag na light reaksyon ng fotosintesis. At upang makamit ito, malinaw naman na ginagamit nila ang mga biological molecule, ang pinakamahalaga kung saan ay ang chlorophyll P680.

Sa tinatawag na Hill Reaction, maraming mga chain ng transportasyon ng elektron ang nagpapahintulot sa molekulang oxygen, enerhiya sa anyo ng ATP, at pagbawas ng kapangyarihan sa anyo ng NADPH na makuha mula sa photolysis ng tubig.

Ang huling dalawang produkto ng phase ng ilaw na ito ay gagamitin sa madilim na yugto ng fotosintesis (o Calvin Cycle) upang mai-assimilate ang CO ₂ at makagawa ng mga carbohydrates (sugars).

Mga photosystems I at II

Ang mga kadena ng transportasyon na ito ay tinatawag na photosystems (I at II) at ang kanilang mga sangkap ay matatagpuan sa mga chloroplas. Ang bawat isa sa kanila ay gumagamit ng iba't ibang mga pigment, at sinisipsip nila ang ilaw ng iba't ibang mga haba ng haba.

Ang gitnang elemento ng buong konglomeryo, gayunpaman, ang ilaw sa pagkolekta ng ilaw na binubuo ng dalawang uri ng chlorophyll (a at b), iba't ibang mga carotenoid at isang 26 kDa protein.

Ang mga nakunan na mga photon ay ililipat sa mga sentro ng reaksyon kung saan naganap ang mga reaksyon.

Molekular na hydrogen

Ang isa pang paraan na ang mga bagay na nabubuhay ay gumamit ng photolysis ng tubig ay nagsasangkot sa henerasyon ng molekular na hydrogen (H ₂ ). Bagaman ang mga nabubuhay na bagay ay maaaring gumawa ng molekular na hydrogen sa iba pang mga paraan (halimbawa, sa pamamagitan ng pagkilos ng bacterial enzyme formatxidogenolyase), ang paggawa mula sa tubig ay isa sa pinaka-matipid at mahusay.

Ito ay isang proseso na lilitaw bilang isang karagdagang hakbang pagkatapos o independiyenteng ng hydrolysis ng tubig. Sa kasong ito, ang mga organismo na may kakayahang isagawa ang mga reaksyon ng ilaw ay may kakayahang gumawa ng karagdagang bagay.

Ang paggamit ng H ⁺ (proton) at e- (mga electron) na nagmula sa photolysis ng tubig upang lumikha ng H ₂ ay naiulat lamang sa cyanobacteria at berdeng algae. Sa hindi tuwirang form, ang paggawa ng H ₂ ay kasunod sa photolysis ng tubig at ang henerasyon ng mga karbohidrat.

Ito ay isinasagawa ng parehong uri ng mga organismo. Ang iba pang paraan, direktang photolysis, ay mas kawili-wili at isinasagawa lamang ng microalgae. Ito ay nagsasangkot ng paglalagay ng mga elektron na nagmula sa light breakdown ng photosystem II na tubig nang direkta sa enzyme na gumagawa ng H ₂ (hydrogenase).

Ang enzyme na ito, gayunpaman, ay lubos na madaling kapitan sa pagkakaroon ng O ₂ . Ang biological na paggawa ng molekular hydrogen sa pamamagitan ng photolysis ng tubig ay isang lugar ng aktibong pananaliksik. Nilalayon nitong magbigay ng mga alternatibo at malinis na mga alternatibong henerasyon ng enerhiya.

Non-biological photolysis

Ang pagkasira ng osone sa pamamagitan ng ilaw ng ultraviolet

Ang isa sa mga pinaka-pinag-aralan na hindi pang-biological at kusang photolysis ay ang pagkasira ng ozone ng ultraviolet (UV) light. Ang osone, isang azotrope ng oxygen, ay binubuo ng tatlong mga atomo ng elemento.

Ang Ozone ay naroroon sa iba't ibang mga lugar ng kapaligiran, ngunit naipon ito sa isa na tinatawag nating ozonosfos. Ang zone na ito ng mataas na osono na konsentrasyon ay pinoprotektahan ang lahat ng mga anyo ng buhay mula sa mga nakasisirang epekto ng UV light.

Bagaman ang ilaw ng UV ay gumaganap ng isang napakahalagang papel sa parehong henerasyon at marawal na kalagayan ng osono, kumakatawan ito sa isa sa mga pinaka-emblematic na kaso ng pagbagsak ng molekular ng masidhing enerhiya.

Sa isang banda, ipinapahiwatig nito na hindi lamang nakikita ang ilaw ay may kakayahang magbigay ng aktibong mga photon para sa pagkasira. Bukod dito, kasabay ng mga biological na aktibidad para sa henerasyon ng mahahalagang molekula, nag-aambag ito sa pagkakaroon at regulasyon ng cycle ng oxygen.

Iba pang mga proseso

Ang Photodissociation ay din ang pangunahing mapagkukunan ng pagkasira ng mga molekula sa espasyo ng interstellar. Ang iba pang mga proseso ng photolysis, sa oras na ito na manipulahin ng mga tao, ay may pang-industriya, pangunahing pang-agham at inilapat na kahalagahan.

Ang photodegradation ng mga antropogenikong compound sa tubig ay tumatanggap ng pagtaas ng pansin. Natutukoy ng aktibidad ng tao na sa maraming okasyon ang mga antibiotics, gamot, pestisidyo, at iba pang mga compound ng synthetic origin ay nagtatapos sa tubig.

Ang isang paraan upang sirain o hindi bababa sa pagbawas sa aktibidad ng mga compound na ito ay sa pamamagitan ng mga reaksyon na kinasasangkutan ng paggamit ng ilaw na enerhiya upang masira ang mga tiyak na mga bono sa mga molekula.

Sa mga agham na biyolohikal na pangkaraniwan upang makahanap ng mga kumplikadong photoreactive compound. Kapag naroroon sa mga cell o tisyu, ang ilan sa mga ito ay sumailalim sa ilang uri ng light radiation upang masira ito.

Nagbubuo ito ng hitsura ng isa pang tambalan na ang pagsubaybay o pagtuklas ay nagbibigay-daan sa pagsagot sa maraming mga pangunahing katanungan.

Sa iba pang mga kaso, ang pag-aaral ng mga compound na nagmula sa isang reaksyon ng photodissociation na isinama sa isang sistema ng pagtuklas ay nagbibigay-daan upang maisagawa ang mga pandaigdigang pag-aaral ng komposisyon ng mga kumplikadong sample.

Mga Sanggunian

1. Brodbelt, JS (2014) Photodissociation mass spectrometry: Bagong mga tool para sa pagkilala sa mga biological molecules. Mga Review sa Chemical Society, 43: 2757-2783.
2. Cardona, T., Shao, S., Nixon, PJ (2018) Pagpapahusay ng potosintesis sa mga halaman: ang mga ilaw na reaksyon. Mga sanaysay sa Biokimika, 13: 85-94.
3. Oey, M., Sawyer ,. AL, Ross, IL, Hankamer, B. (2016) Mga hamon at pagkakataon para sa paggawa ng hydrogen mula sa microalgae. Plant Biotechnology Journal, 14: 1487-1499.
4. Shimizu, Y., Boehm, H., Yamaguchi, K., Spatz, JP, Nakanishi, J. (2014) Isang Photoactivatable Nanopatterned Substrate para sa Pag-aanalisa ng Collective Cell Migration na may Tiyak na naka-Tuning na Cell-Extracellular Matrix Ligand Pakikipag-ugnay. MAG-PLO ONE, 9: e91875.
5. Yan, S., Song, W. (2014) Larawan-pagbabagong-anyo ng mga gamot na aktibo sa parmasyutiko sa may tubig na kapaligiran: isang pagsusuri. Siyensya sa kapaligiran. Mga Proseso at epekto, 16: 697-720.