Фотохимические реакции

Фотохимические реакции — химические реакции — фотохимия, которые инициируются воздействием электромагнитных волн, в частности — светом. Примерами фотохимических реакций являются фотосинтез в растениях, фотохимическими реакциями, которые инициируются воздействием электромагнитных волн, в частности — светом на фоторецепторные клетки сетчатки глаза, распад бромида серебра в светочувствительном слое фотопластинки, превращение молекул кислорода в озон в верхних слоях атмосферы, фотоизомеризация, фотохимически инициируемые перициклические реакции, фотохимические перегруппировки (напр. ди-π-метановая перегруппировка) и т. п.

Основными требованиями для фотохимических реакций являются:

• энергия источника излучения должна соответствовать энергии электронного перехода между орбиталями;
• излучение должно быть способным достичь целевых функциональных групп и не быть заблокированным реактором и другими функциональными группами.

Фотовозбуждение — первая стадия фотохимического процесса, когда реагирующее вещество переходит в состояние с повышенной энергией. Фотосенсибилизатор поглощает излучение и передаёт энергию реагирующему веществу. Обратный процесс называется «закалкой», когда фотовозбуждённое состояние деактивируется химическим реагентом.

Фотовозбуждение — это механизм возбуждения электронов путём поглощения фотона, при котором энергия фотона значительно ниже порога фотоионизации. Поглощение фотона происходит в соответствии с квантовой теорией Планка.

Фотовозбуждение играет главенствующую роль в процессе фотоизомеризации; кроме того, используется в цветосенсибилизированных солнечных батареях, фотохимии, люминисценции, лазерах с оптической накачкой и других фотохромных приложениях.

Белок и передача зрительных сигналов

Мембранный белок, где под действием электромагнитных волн возбуждаются фоторецепторные клетки фотопигмента.

Зрение связано с химическими реакциями, которые инициируются воздействием электромагнитных волн, в частности — светом на фоторецепторные клетки сетчатки глаза. Например, бесцветное, сумеречное зрение при работе экстерорецепторов — Палочки сетчатки глаза (версия Миг). Их абсолютную светочувствительность главным образом определяет рецепторный белок как разновидность фотопигментов опсинов — род-опсин. Молекула родопсина — отправная точка светового сигнала в организме. Под действием света молекула родопсина претерпевает химические изменения: из розовой она становится желтой . В процессе обесцвечивания рождается нервный фоторецепторный биосигнал. Достигая синаптического окончания палочки, он передает эстафету медиатору — химическому передатчику сигнала. Медиатор пересекает синаптическую щель и взаимодействует с рецепторным белком, встроенным в мембрану рядом расположенной нервной клетки сетчатки. В результате в нервной клетке возникает электрический сигнал. Таким образом химический и электрический сигналы, сменяя друг друга, устремляются по нервным путям к зрительному центру в коре больших полушарий головного мозга. В мозгу и формируются наши собственные зрительные образы. Т.е. налицо фотохимия — процесс фотохимических реакций, которые инициируются воздействием электромагнитных волн, в частности — светом на фоторецепторные клетки сетчатки глаза. (Более подробнее см.ниже).

Образование и паредача биосигнала

Рис.1. Схема процесса фототрансдукции.

Квант света поглощается хромофорной группой молекулы

родопсина «Р» — 11-цис ретиналем и изомеризует её в полностью-транс форму. Данная реакция происходит менее, чем за 200 фемтосекунд. Это пример процесса фотохимии в зрительном процессе как первая и единственная фотохимическая реакция в зрении. В результате воздейсвия фотонов света происходит цис-транс переход ретиналя, что вызывает, в свою очередь, конформационную перестройку белковой части молекулы (опсина): сначала ближайшего к хромофору окружения, а затем и всей белковой части. Вследствие этого родопсин (версия Миг) приобретает способность к взаимодействию со следующим белком в цепи процессов фототрансдукции биосигналов в мозг

См. также

• Фотохимия
• Биохимия зрительного восприятия (версия Миг)
• Зрение (версия Миг)
• Глаз (версия Миг)