Фотолиз воды это кратко

Обновлено: 07.07.2024

Под действием солнечной энергии происходит фотолиз (от греч. fotos — свет и lysis — разрушение), вода разлагается:

Этот процесс — основа поступления кисло­рода в атмосферу Земли и поддержания посто­янства её состава. В процессе фотосинтеза в атмосферу планеты выделяется кислород вместо погло­щённого углекислого газа. Можно решить, что атмосферный кислород получается из углекислого газа. Однако это не так, ведь в фотосинтезе участвует ещё и вода, и именно разложение воды обеспечивает атмос­феру кислородом. Некоторые растения настолько энергично осущест­вляют процесс фотолиза, что его можно заметить невооружённым гла­зом. Например, от стебельков вод­ного растения элодеи на свету быстро отрывается множе­ство пузырьков водорода и кисло­рода.

Фотолиз — Фотодиссоциация (или фотолиз) химическая реакция при которой химические соединения разлагаются под действием фотонов. Фотодиссоциация не ограничена видимым светом. Для того, чтобы иметь достаточную энергию для разрушения молекулы фотон,… … Википедия

Роль воды в природе — Уникальные свойства позволили воде играть в клетке роль растворителя, терморегулятора, а также поддерживать структуру клеток и осуществлять транспортировку веществ. Содержание 1 Природа водородных связей 2 Функции воды в клетке 2.1 … Википедия

Роль воды в клетке — Уникальные свойства позволили воде играть в клетке роль растворителя, терморегулятора, а также поддерживать структуру клеток и осуществлять транспортировку веществ и т.д. Содержание 1 Природа водородных связей 1.1 Участие в химических реакциях … Википедия

Тилакоид — Тилакоиды (зеленые) в хлоропласте Тилакоиды ограниченные мембраной компартменты внутри хлоропластов и цианобактерий. В тилакоидах происходят светозависимые реакции фотосинтеза … Википедия

Метаболизм — У этого термина существуют и другие значения, см. Метаболизм (значения). Структура аденозинтрифосфата главного посредника в энергетическом обмене веществ Метаболизм (от … Википедия

ИЗОТОПОВ РАЗДЕЛЕНИЕ, — ИЗОТОПОВ РАЗДЕЛЕНИЕ, выделение отдельных изотопов из естеств. их смеси или обогащение смеси отдельными изотопами. Первые попытки И. р. сделаны Ф. У. Астоном (F. W. Aston, 1949) и др. гл. обр. для обнаружения изотопов у стабильных элементов,… … Физическая энциклопедия

Фотодиссоциация — (или фотолиз) химическая реакция, при которой химические соединения разлагаются под действием фотонов электромагнитного излучения. Для этого процесса принципиальное значение имеет так называемая энергия активации свойство участвующей в… … Википедия

ФОТОХИМИЯ — отрасль химии, занимающаяся изучением взаимодействий света с веществом. Эти взаимодействия могут сопровождаться химическими превращениями вещества, иногда с испусканием света. Предметом изучения фотохимии служат и некоторые физические процессы,… … Энциклопедия Кольера

ЦИПРОДИНИЛ — (CGA 219417, корус, стерео, свитч, уникс, хорус) C14H15N3 М.м. 225,3 Фунгицид, 6 Метил 4 циклопропил 2 фениламинопиримидин (Ciba Geigy). Бежевый порошок со слабым запахом, т. пл. 75,9°С. Давление пара (25°С) 5,1·10 1 мПа (38,2·10 7 мм рт. ст.)… … Пестициды и регуляторы роста растений

ФОТОСИНТЕЗ — образование живыми растительными клетками органических веществ, таких, как сахара и крахмал, из неорганических из СО2 и воды с помощью энергии света, поглощаемого пигментами растений. Это процесс производства пищи, от которого зависят все живые… … Энциклопедия Кольера

Фотолиз воды — это процесс распада молекулы воды, которая происходит в световой фазе фотосинтеза.

Фотосинтез представляет собой процесс синтеза органических веществ из неорганических при помощи энергии солнечного света.

Ученый выяснил, что растения — важный источник кислорода, который поддерживает такие процессы как дыхание и горение.

Фототрофы являются организмами, обладающими способностью осуществлять фотосинтез.

Есть еще хемотрофы: они тоже образуют органическое вещество. Но в отличие от фототрофов, в качестве источника энергии для этого процесса выступает не кислород, а химические связи.

Почти все растения — автотрофы: их клетки содержат различные фотосинтетические пигменты.

Химические основы фотолиза воды

Пигменты фотосинтеза

Существует 2 группы фотосинтетических пигментов:

Пигменты отвечают за поглощение солнечного света и преобразование солнечной энергии в химическую. Локализация пигментов — мембраны хлоропластов.

Внутри хлоропластов на мембраных тилакоидов находится хлорофилл. За счет этого пигмента растение и имеет зеленый цвет. Хлорофилл по своему химическому строению близок к гемоглобину крови. В его основе — порфириновое кольцо с магнием в центре. Хлорофиллу свойственно поглощение солнечного света с одновременным переходом в возбужденное состояние.

Именно хлорофилл — единственный пигмент, играющий главную роль в процессе фотосинтеза.

Фазы фотосинтеза кратко

Фотосинтез состоит из 2 фаз:

  1. Световой фазы. Она осуществляется на свету на мембранах тилакоидов, которые составляют граны.
  2. Темновой фазы. Она происходит при отсутствии солнечного света в строме хлоропласта, но при этом ее регулируют световые потоки.

Если говорить кратко о световой фазе фотосинтеза, то в ее основе — содержание в хлоропластах огромного числа молекул хлорофилла. Интересно, что сам процесс осуществляется в 1% молекулы хлорофилла. С помощью прочих молекул происходит образование антенных светособирающих комплексов: они отвечают за поглощение квантов света и передачу возбуждения в реакционные центры.

Такого рода центры есть в фотосистеме I и фотосистеме II. В этих системах есть особые молекулы хлорофилла: в первом случае — P700, а во втором — Р680. Такое обозначение связано, в первую очередь, с поглощением света соответствующей длины: 700 и 680 нм.

Молекулы хлорофилла в обеих системах поглощают кванты света. При этом в каждой фотосистеме один электрон осуществляет переход на более высокий энергетический уровень.

Все электроны в возбужденном состоянии отличаются высокой степенью энергии. Происходит их отрыв и трансляция в особенную сеть переносчиков на мембраны тилакоидов. Молекулы НАДФ+ при этом превращаются в восстановленный НАДФ.

В основе процесса — преобразование энергии света в энергию восстановленного переносчика. Происходит образование пространства с положительным зарядом — на месте молекул хлорофилла.

У обеих фотосистем есть свои задачи:

  • первая отвечает за восполнение потери электронов через систему переносчиков электронов фотосистемы II;
  • вторая отнимает электрон у воды и запускает ее фотолиз.

Фотолиз — это процесс распада молекулы воды, происходящий в результате воздействия солнечного света.

Этот процесс сопровождается выбросом в атмосферу большого количества кислорода, который в дальнейшем в ней рассеивается.

В ходе фотолиза образуются протоны водорода — они переносятся в полость тилакоида и, накапливаясь, образуют избыток ионов водорода. Это приводит к созданию на мембране тилакоида крутого градиента концентрации накопленных ионов. Также избыток ионов водорода используется АТФ-синтетазой для синтеза АТФ из АДФ и фосфата. Ионы водорода переносятся сквозь мембрану — процесс сопровождается образованием НАДФ*Н.

Можно сделать вывод, что запасание энергии света происходит в световой фазе в виде восстановленного переносчика НАДФ*Н и макроэргического соединения АТФ.

С помощью световой фазы удается:

  • обеспечить перенос протонов водорода через систему переносчиков. При этом происходит образование и запасание энергии АТФ;
  • сформировать НАДФ*Н;
  • выделить в атмосферу определенное количество кислорода.

Если говорить об обязательных компонентах темновой фазы, то ими являются АТФ и НАДФ*Н (из световой фазы), углекислый газ, взятый из атмосферы, вода.

Из всего написанного выше следует, что фотолиз воды — это реакция, поставляющая компоненты для темновой фазы, которая происходит в строме хлоропласта. Фотолиз воды — источник кислорода, быстро поступающего в атмосферу.

В темновой фазе участвуют АТФ и НАДФ, а также происходит восстановление глюкозы. Этот процесс не нуждается в свете, хотя он принимает участие в регуляции этапов. Растение поглощает углекислый газ из атмосферы: устьица покровной ткани открываются и газ получает доступ внутрь листа. Растворение кислорода в воде и восстановление до глюкозы происходит при участии НАДФ и АТФ.

При образовании избытка глюкозы образуется и откладывается запасное питательное вещество — крахмал. В виде этого сложного углевода происходит накапливание энергии. Совсем немного этих молекул остается в листе и используется для его нужд. Все остальные углеводы распространяются по растению по проводящей ткани растения или ситовидным трубкам.

Фотосинтез — основной источник кислорода на нашей планете. При фотосинтезе кислород образуется в результате реакции фотолиза воды — его хватает для обеспечения жизнедеятельности всего живого. До появления фотосинтетических организмов этого газа на Земле не было.

фотолиз Это химический процесс, благодаря которому поглощение света (лучистой энергии) позволяет разбить молекулу на более мелкие компоненты. То есть свет обеспечивает энергию, необходимую для разрушения молекулы в ее составных частях. Это также известно под названиями фотодеструкции или фотодиссоциации.

Например, фотолиз воды имеет основополагающее значение для существования сложных форм жизни на планете. Это осуществляется растениями с использованием солнечного света. Распад молекул воды (H2O) приводит к молекулярному кислороду (O2): водород используется для накопления восстановительной мощности.


В общих чертах можно сказать, что фотолитические реакции включают поглощение фотона. Это исходит от лучистой энергии разных длин волн, и, следовательно, с разным количеством энергии.

Как только фотон поглощен, могут произойти две вещи. В одном из них молекула поглощает энергию, становится возбужденной, а затем расслабляется. С другой стороны, эта энергия позволяет разрушить химическую связь. Это фотолиз.

Этот процесс может быть связан с формированием других связей. Разница между поглощением, которое генерирует изменения, к тому, который не называется квантовым выходом.

Это характерно для каждого фотона, потому что это зависит от источника излучения энергии. Квантовый выход определяется как количество молекул реагента, модифицированных на поглощенный фотон..

  • 1 Фотолиз в живых существах
    • 1.1 Фотосистемы I и II
    • 1.2 Молекулярный водород

    Фотолиз в живых существах

    Фотолиз воды - это не то, что происходит спонтанно. То есть солнечный свет не разрывает водородные связи с кислородом только потому, что. Фотолиз воды - это не то, что просто происходит, это делается. Как и живые организмы, способные проводить фотосинтез.

    Для осуществления этого процесса фотосинтезирующие организмы прибегают к так называемым реакциям света фотосинтеза. И для достижения этого они используют, очевидно, биологические молекулы, наиболее важной из которых является хлорофилл P680..

    В так называемой реакции Хилла несколько цепей переноса электронов позволяют молекулярному кислороду, энергии в форме АТФ и уменьшать мощность в форме НАДФН получать в результате фотолиза воды..

    Последние два продукта этой светящейся фазы будут использоваться в темной фазе фотосинтеза (или цикла Кальвина) для ассимиляции СО2 и производить углеводы (сахара).

    Фотосистемы I и II

    Эти конвейерные цепи называются фотосистемами (I и II), а их компоненты находятся в хлоропластах. Каждый из них использует разные пигменты и поглощает свет разных длин волн.

    Однако центральным элементом всего конгломерата является центр сбора света, образованный двумя типами хлорофилла (a и b), различными каротиноидами и белком 26 кДа..

    Захваченные фотоны затем переносятся в реакционные центры, в которых происходят уже упомянутые реакции.

    Молекулярный водород

    Другой способ, которым живые существа использовали фотолиз воды, включает в себя образование молекулярного водорода (H2). Хотя живые существа могут производить молекулярный водород другими путями (например, под действием бактериального фермента formiatohidrogenoliasa), производство из воды является одним из наиболее экономичных и эффективных.

    Это процесс, который появляется как дополнительная стадия позже или не зависит от гидролиза воды. В этом случае организмы, способные проводить реакции света, способны делать что-то дополнительное..

    Использование Н + (протоны) и е- (электроны), полученные в результате фотолиза воды с образованием Н2 это было сообщено только у цианобактерий и зеленых водорослей. В косвенной форме, производство H2 после фотолиза воды и генерации углеводов.

    Это осуществляется обоими типами организмов. Другая форма, прямой фотолиз, еще более интересна и осуществляется только микроводорослями. Это включает в себя направление электронов, полученных в результате легкого разрыва воды, из фотосистемы II непосредственно в фермент, продуцирующий H.2 (Гидрогеназа).

    Этот фермент, однако, очень чувствителен к присутствию O2. Биологическое производство молекулярного водорода путем фотолиза воды является областью активных исследований. Он направлен на обеспечение дешевой и чистой альтернативы производства энергии.

    Небиологический фотолиз

    Разложение озона под воздействием ультрафиолета

    Одним из наиболее изученных небиологических и спонтанных фотолизов является разрушение озона ультрафиолетовым (УФ) светом. Озон, азотропный кислород, состоит из трех атомов элемента.

    Озон присутствует в разных областях атмосферы, но накапливается в одной, называемой озоносферой. Эта зона высокой концентрации озона защищает все формы жизни от вредного воздействия ультрафиолета..

    Хотя ультрафиолетовый свет играет важную роль как в образовании, так и в разрушении озона, он представляет собой один из наиболее ярких случаев разрушения молекул под действием лучистой энергии..

    С одной стороны, это указывает на то, что не только видимый свет способен давать активные фотоны для деградации. Кроме того, в сочетании с биологической активностью генерации жизненно важной молекулы, способствует существованию и регуляции кислородного цикла.

    Другие процессы

    Фотодиссоциация также является основным источником разрыва молекул в межзвездном пространстве. Другие процессы фотолиза, на этот раз управляемые человеком, имеют промышленное, фундаментальное научное и прикладное значение..

    Фотодеградации антропогенных соединений в водах уделяется все больше внимания. Человеческая деятельность определяет, что во многих случаях антибиотики, лекарства, пестициды и другие соединения синтетического происхождения попадают в воду.

    Один из способов разрушить или, по крайней мере, уменьшить активность этих соединений - это реакции, которые включают использование световой энергии для разрыва специфических связей этих молекул..

    В биологических науках очень часто встречаются сложные фотореактивные соединения. Будучи присутствующими в клетках или тканях, некоторые из них подвергаются воздействию определенного типа светового излучения для их разрушения.

    Это создает видимость другого соединения, отслеживание или обнаружение которого позволяют нам ответить на множество основных вопросов..

    В других случаях изучение соединений, полученных в результате реакции фотодиссоциации, связанной с системой детектирования, позволяет проводить глобальные исследования состава сложных образцов..

    Читайте также: