फोटोलिसिस क्या है? - जीवविज्ञान - 2025

Photolysis आधार पर एक रासायनिक प्रक्रिया है जो की रोशनी (विकिरण ऊर्जा) के अवशोषण छोटे घटकों में एक अणु का टूटना अनुमति देता है। यही है, प्रकाश अपने घटक भागों में एक अणु को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है। इसे फोटोडेकम्पोजीशन या फोटोडिसिज़ेशन के नामों से भी जाना जाता है।

उदाहरण के लिए, पानी का फोटोलिसिस ग्रह पर जटिल जीवन रूपों के अस्तित्व के लिए आवश्यक है। यह पौधों द्वारा धूप का उपयोग करके किया जाता है। पानी के अणुओं (एच ₂ ओ) के टूटने से आणविक ऑक्सीजन (ओ ₂) का परिणाम होता है: हाइड्रोजन का उपयोग शक्ति को कम करने के भंडारण के लिए किया जाता है।

सामान्य शब्दों में, हम कह सकते हैं कि फोटोलिटिक प्रतिक्रियाओं में एक फोटॉन का अवशोषण शामिल होता है। यह विभिन्न तरंग दैर्ध्य की एक उज्ज्वल ऊर्जा से आता है, और इसलिए, विभिन्न मात्रा में ऊर्जा के साथ।

एक बार जब फोटॉन अवशोषित हो जाता है, तो दो चीजें हो सकती हैं। उनमें से एक में, अणु ऊर्जा को अवशोषित करता है, उत्तेजित होता है और फिर आराम से समाप्त होता है। दूसरे में, वह ऊर्जा एक रासायनिक बंधन को तोड़ने की अनुमति देती है। यह फोटोलिसिस है।

इस प्रक्रिया को अन्य बांडों के गठन के साथ जोड़ा जा सकता है। एक अवशोषण के बीच का अंतर एक को परिवर्तन उत्पन्न करता है जिसे क्वांटम उपज नहीं कहा जाता है।

यह प्रत्येक फोटॉन के लिए विशेष रूप से है क्योंकि यह ऊर्जा उत्सर्जन के स्रोत पर निर्भर करता है। क्वांटम उपज को प्रति अवशोषित फोटॉन में संशोधित प्रतिक्रियाशील अणुओं की संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है।

जीवित चीजों में फोटोलिसिस

पानी का फोटोलिसिस कुछ ऐसा नहीं है जो अनायास होता है। यही है, सूरज की रोशनी सिर्फ इसलिए ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन बांड नहीं तोड़ती है। पानी का फोटोलिसिस कुछ ऐसा नहीं है जो सिर्फ होता है, यह किया जाता है। और जीवित जीव जो प्रकाश संश्लेषण करने में सक्षम हैं।

इस प्रक्रिया को करने के लिए, प्रकाश संश्लेषक जीव प्रकाश संश्लेषण की तथाकथित प्रकाश प्रतिक्रियाओं का सहारा लेते हैं। और इसे प्राप्त करने के लिए, वे स्पष्ट रूप से जैविक अणुओं का उपयोग करते हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण है क्लोरोफिल P680।

तथाकथित हिल रिएक्शन में, कई इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखलाएं आणविक ऑक्सीजन, एटीपी के रूप में ऊर्जा, और एनएडीपीएच के रूप में बिजली को कम करने की अनुमति पानी के फोटोलिसिस से प्राप्त करती हैं।

इस प्रकाश चरण के अंतिम दो उत्पादों को प्रकाश संश्लेषण (या केल्विन चक्र) के अंधेरे चरण में सीओ ₂ को आत्मसात करने और कार्बोहाइड्रेट (शर्करा) का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाएगा ।

फोटोसिस्टम I और II

इन परिवहन श्रृंखलाओं को फोटोसिस्टम (I और II) कहा जाता है और उनके घटक क्लोरोप्लास्ट में स्थित होते हैं। उनमें से प्रत्येक अलग पिगमेंट का उपयोग करता है, और वे विभिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करते हैं।

पूरे समूह का केंद्रीय तत्व, हालांकि, प्रकाश संग्रह केंद्र दो प्रकार के क्लोरोफिल (ए और बी), विभिन्न कैरोटीनॉयड और एक 26 केडीए प्रोटीन से बना है।

तब कैप्चर किए गए फोटॉन को प्रतिक्रिया केंद्रों में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जिसमें पहले से उल्लिखित प्रतिक्रियाएं होती हैं।

आणविक हाइड्रोजन

एक और तरीका है कि जीवित चीजों ने पानी की फोटोलिसिस का उपयोग किया है जिसमें आणविक हाइड्रोजन (एच ₂) की पीढ़ी शामिल है । यद्यपि जीवित चीजें अन्य तरीकों से आणविक हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकती हैं (उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया एंजाइम फॉरमोहाइड्रोजेनेसिस की कार्रवाई से), पानी से उत्पादन सबसे किफायती और कुशल में से एक है।

यह एक ऐसी प्रक्रिया है जो पानी के हाइड्रोलिसिस के बाद या एक अतिरिक्त कदम के रूप में प्रकट होती है। इस मामले में, प्रकाश प्रतिक्रियाएं करने में सक्षम जीव कुछ अतिरिक्त करने में सक्षम हैं।

एच _{2 (} एच ₂₎ बनाने के लिए पानी के फोटोलिसिस से प्राप्त एच ⁺ (प्रोटॉन) और ई- (इलेक्ट्रॉन) का उपयोग केवल साइनोबैक्टीरिया और हरे शैवाल में बताया गया है। अप्रत्यक्ष रूप में, एच ₂ का उत्पादन पानी के फोटोलिसिस और कार्बोहाइड्रेट की पीढ़ी के बाद होता है।

यह दोनों प्रकार के जीवों द्वारा किया जाता है। दूसरा तरीका, प्रत्यक्ष फोटोलिसिस, और भी दिलचस्प है और केवल माइक्रोएल्गे द्वारा किया जाता है। इसमें फोटोसिस्टम II पानी के प्रकाश के टूटने से उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों का चैनल शामिल होता है जो सीधे H ₂ (हाइड्रोजेज़) पैदा करने वाले एंजाइम के लिए होता है ।

यह एंजाइम, हालांकि, ओ ₂ की उपस्थिति के लिए अतिसंवेदनशील है । पानी के फोटोलिसिस द्वारा आणविक हाइड्रोजन का जैविक उत्पादन सक्रिय अनुसंधान का एक क्षेत्र है। इसका उद्देश्य सस्ते और स्वच्छ ऊर्जा उत्पादन के विकल्प प्रदान करना है।

गैर-जैविक फोटोलिसिस

पराबैंगनी प्रकाश द्वारा ओजोन क्षरण

सबसे अधिक अध्ययन किए गए गैर-जैविक और सहज फोटोलिसिस में से एक पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश द्वारा ओजोन क्षरण है। ओजोन, ऑक्सीजन का एज़ोट्रोप, तत्व के तीन परमाणुओं से बना है।

ओजोन वायुमंडल के विभिन्न क्षेत्रों में मौजूद है, लेकिन यह एक में जम जाता है जिसे हम ओजोनोस्फीयर कहते हैं। उच्च ओजोन सांद्रता का यह क्षेत्र जीवन के सभी रूपों को यूवी प्रकाश के हानिकारक प्रभावों से बचाता है।

यद्यपि यूवी प्रकाश ओजोन की पीढ़ी और क्षरण दोनों में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, लेकिन यह रेडिएंट ऊर्जा द्वारा आणविक टूटने के सबसे द्योतक मामलों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है।

एक ओर, यह इंगित करता है कि न केवल दृश्यमान प्रकाश सक्रिय फोटॉन को गिरावट के लिए प्रदान करने में सक्षम है। इसके अलावा, महत्वपूर्ण अणु की पीढ़ी के लिए जैविक गतिविधियों के साथ संयोजन में, यह ऑक्सीजन चक्र के अस्तित्व और विनियमन में योगदान देता है।

अन्य प्रक्रियाएं

इंटरस्टेलर स्पेस में अणुओं के टूटने का मुख्य स्रोत फोटोडिस्सोलेशन भी है। अन्य फोटोलिसिस प्रक्रियाएं, इस बार मानव द्वारा चालाकी से, औद्योगिक, बुनियादी वैज्ञानिक और व्यावहारिक महत्व रखती हैं।

पानी में मानवजनित यौगिकों के फोटोडेग्रेडेशन पर ध्यान दिया जा रहा है। मानव गतिविधि निर्धारित करती है कि कई मौकों पर एंटीबायोटिक्स, ड्रग्स, कीटनाशक, और सिंथेटिक मूल के अन्य यौगिक पानी में समाप्त हो जाते हैं।

इन यौगिकों की गतिविधि को नष्ट करने या कम से कम करने का एक तरीका प्रतिक्रियाओं के माध्यम से है जो उन अणुओं में विशिष्ट बंधन को तोड़ने के लिए प्रकाश ऊर्जा के उपयोग को शामिल करते हैं।

जैविक विज्ञान में जटिल फोटोरिऐक्टिव यौगिकों का पता लगाना बहुत आम है। एक बार कोशिकाओं या ऊतकों में मौजूद होने के बाद, उनमें से कुछ को टूटने के लिए किसी प्रकार के प्रकाश विकिरण के अधीन किया जाता है।

यह एक अन्य यौगिक की उपस्थिति उत्पन्न करता है जिसकी निगरानी या पता लगाने से कई बुनियादी सवालों के जवाब देने की अनुमति मिलती है।

अन्य मामलों में, एक पहचान प्रणाली के लिए युग्मित फोटोडिसिसेशन प्रतिक्रिया से प्राप्त यौगिकों के अध्ययन से जटिल नमूनों के वैश्विक रचनात्मक अध्ययन को करना संभव हो जाता है।

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