APA ITU FOTOLISIS? - BIOLOGI - 2025

The fotolisis adalah proses kimia berdasarkan mana penyerapan cahaya (energi radiasi) memungkinkan pemecahan molekul menjadi komponen-komponen yang lebih kecil. Artinya, cahaya menyediakan energi yang dibutuhkan untuk memecah molekul menjadi bagian-bagian komponennya. Ia juga dikenal dengan nama fotodekomposisi atau fotodisosiasi.

Fotolisis air, misalnya, sangat penting untuk keberadaan bentuk kehidupan yang kompleks di planet ini. Ini dilakukan oleh tanaman dengan menggunakan sinar matahari. Pemecahan molekul air (H ₂ O) menghasilkan molekul oksigen (O ₂ ): hidrogen digunakan untuk penyimpanan daya reduksi.

Secara umum, kita dapat mengatakan bahwa reaksi fotolitik melibatkan absorpsi foton. Ini berasal dari energi pancaran dengan panjang gelombang yang berbeda, dan oleh karena itu, dengan jumlah energi yang berbeda.

Begitu foton diserap, dua hal bisa terjadi. Di salah satunya, molekul tersebut menyerap energi, menjadi bersemangat, dan kemudian berakhir dengan relaksasi. Di sisi lain, energi itu memungkinkan putusnya ikatan kimia. Ini adalah fotolisis.

Proses ini dapat dibarengi dengan pembentukan ikatan lainnya. Perbedaan antara absorpsi yang menghasilkan perubahan ke yang tidak disebut hasil kuantum.

Ini khusus untuk setiap foton karena bergantung pada sumber emisi energi. Hasil kuantum didefinisikan sebagai jumlah molekul reaktan yang dimodifikasi per foton yang diserap.

Fotolisis pada makhluk hidup

Fotolisis air bukanlah sesuatu yang terjadi secara spontan. Artinya, sinar matahari tidak memutuskan ikatan hidrogen dengan oksigen hanya karena. Fotolisis air bukanlah sesuatu yang terjadi begitu saja, itu sudah selesai. Dan organisme hidup yang mampu melakukan fotosintesis melakukannya.

Untuk melakukan proses ini, organisme fotosintetik menggunakan apa yang disebut reaksi terang fotosintesis. Dan untuk mencapai ini, mereka jelas menggunakan molekul biologis, yang paling penting adalah klorofil P680.

Dalam Reaksi Bukit, beberapa rantai transpor elektron memungkinkan oksigen molekuler, energi dalam bentuk ATP, dan daya reduksi dalam bentuk NADPH diperoleh dari fotolisis air.

Dua produk terakhir dari fase terang ini akan digunakan dalam fase gelap fotosintesis (atau Siklus Calvin) untuk mengasimilasi CO ₂ dan menghasilkan karbohidrat (gula).

Fotosistem I dan II

Rantai transpor ini disebut fotosistem (I dan II) dan komponennya terletak di kloroplas. Masing-masing menggunakan pigmen berbeda, dan menyerap cahaya dengan panjang gelombang berbeda.

Unsur sentral dari seluruh konglomerat, bagaimanapun, adalah pusat pengumpul cahaya yang terdiri dari dua jenis klorofil (a dan b), karotenoid berbeda dan protein 26 kDa.

Foton yang ditangkap kemudian dipindahkan ke pusat reaksi di mana reaksi yang telah disebutkan berlangsung.

Hidrogen molekuler

Cara lain makhluk hidup menggunakan fotolisis air melibatkan pembentukan molekul hidrogen (H ₂ ). Meskipun makhluk hidup dapat menghasilkan molekul hidrogen dengan cara lain (misalnya, dengan aksi formatohidrogenolyase enzim bakteri), produksi dari air adalah salah satu yang paling ekonomis dan efisien.

Ini adalah proses yang muncul sebagai langkah tambahan setelah atau tidak tergantung pada hidrolisis air. Dalam hal ini, organisme yang mampu melakukan reaksi cahaya mampu melakukan sesuatu yang lain.

Penggunaan H ⁺ (proton) dan e- (elektron) yang berasal dari fotolisis air untuk membuat H ₂ hanya dilaporkan pada cyanobacteria dan alga hijau. Dalam bentuk tidak langsung, produksi H ₂ terjadi setelah fotolisis air dan pembentukan karbohidrat.

Itu dilakukan oleh kedua jenis organisme. Sebaliknya, fotolisis langsung, bahkan lebih menarik dan hanya dilakukan oleh mikroalga. Ini melibatkan penyaluran elektron yang berasal dari pemecahan cahaya dari fotosistem II air langsung ke enzim yang menghasilkan H ₂ (hidrogenase).

Enzim ini, bagaimanapun, adalah sangat rentan terhadap kehadiran O ₂ . Produksi biologis molekul hidrogen melalui fotolisis air merupakan area penelitian aktif. Ini bertujuan untuk menyediakan alternatif pembangkit energi yang murah dan bersih.

Fotolisis non-biologis

Degradasi ozon oleh sinar ultraviolet

Salah satu fotolisis non-biologis dan spontan yang paling banyak dipelajari adalah degradasi ozon oleh sinar ultraviolet (UV). Ozon, sebuah azotrope oksigen, terdiri dari tiga atom unsur.

Ozon hadir di berbagai area atmosfer, tetapi terakumulasi di area yang kita sebut ozonosfer. Zona konsentrasi ozon tinggi ini melindungi semua bentuk kehidupan dari efek sinar UV yang merusak.

Meskipun sinar UV memainkan peran yang sangat penting baik dalam pembentukan dan degradasi ozon, ini merupakan salah satu kasus paling simbolik dari kerusakan molekul oleh energi radiasi.

Di satu sisi, ini menunjukkan bahwa tidak hanya cahaya tampak yang mampu memberikan foton aktif untuk degradasi. Selain itu, dalam hubungannya dengan aktivitas biologis untuk pembentukan molekul vital, hal itu berkontribusi pada keberadaan dan pengaturan siklus oksigen.

Proses lainnya

Fotodisosiasi juga merupakan sumber utama pemecahan molekul di ruang antarbintang. Proses fotolisis lainnya, kali ini dimanipulasi oleh manusia, memiliki kepentingan industri, ilmiah dasar dan terapan.

Fotodegradasi senyawa antropogenik dalam air semakin mendapat perhatian. Aktivitas manusia menentukan bahwa pada banyak kesempatan antibiotik, obat-obatan, pestisida, dan senyawa lain yang berasal dari sintetik berakhir di air.

Salah satu cara untuk menghancurkan atau setidaknya menurunkan aktivitas senyawa ini adalah melalui reaksi yang melibatkan penggunaan energi cahaya untuk memutus ikatan spesifik dalam molekul tersebut.

Dalam ilmu biologi, sangat umum ditemukan senyawa fotoreaktif kompleks. Setelah ada di dalam sel atau jaringan, beberapa di antaranya terkena radiasi cahaya untuk memecahnya.

Ini menghasilkan munculnya senyawa lain yang pemantauan atau deteksi memungkinkan menjawab banyak pertanyaan dasar.

Dalam kasus lain, studi senyawa yang diturunkan dari reaksi fotodisosiasi yang digabungkan ke sistem deteksi memungkinkan dilakukannya studi komposisi global dari sampel kompleks.

Referensi

1. Brodbelt, JS (2014) Photodissociation mass spectrometry: Alat baru untuk karakterisasi molekul biologis. Ulasan Chemical Society, 43: 2757-2783.
2. Cardona, T., Shao, S., Nixon, PJ (2018) Meningkatkan fotosintesis pada tumbuhan: reaksi terang. Esai dalam Biokimia, 13: 85-94.
3. Oey, M., Sawyer,. AL, Ross, IL, Hankamer, B. (2016) Tantangan dan peluang untuk produksi hidrogen dari mikroalga. Jurnal Bioteknologi Tanaman, 14: 1487-1499.
4. Shimizu, Y., Boehm, H., Yamaguchi, K., Spatz, JP, Nakanishi, J. (2014) Substrat Nanopatterned yang Dapat Difoto untuk Menganalisis Migrasi Sel Kolektif dengan Interaksi Ligan Matriks Ekstraseluler Seluler yang Disetel dengan Tepat. PLoS ONE, 9: e91875.
5. Yan, S., Song, W. (2014) Foto-transformasi senyawa aktif secara farmasi dalam lingkungan berair: review. Ilmu lingkungan. Proses & dampak, 16: 697-720.