280 Chimie pour les étudiants en médecine ...
figure 17.15). À la suite d'un tel transfert, un électron de la deuxième
molécule est éjecté vers son orbitale antiliante. Le transfert en résonance
ne peut avoir lieu que si les molécules concernées sont vraiment très
proches, parce que cette possibilité de transfert d'énergie diminue par
un facteur de 10 6 lorsque la distance entre les chromophores s'accroît.
Un tel mécanisme est décisiflors de la photosynthèse, car les complexes
qui récoltent la lumière dans la membrane des thylakoïdes contiennent
de la chlorophylle fort éloignée de l'endroit où se réalise la réaction photochimique. En réalité, la lumière piégée est directement fournie au
centre opérationnel par transfert en résonance d'énergie.
Ainsi, là où se réalise le processus de photosynthèse, l'énergie
absorbée est destinée à produire une réaction chimique. Pour ce faire,
il y a, dans ces thylakoïdes, une paire de chlorophylles si étroitement
associées que les électrons peuvent se délocaliser sur chacun des deux
cycles porphyrine. L'absorption d'énergie oblige un des électrons à
s'éj ecter de cette molécule, de sorte qu'il y a formation d'un dimère de
chlorophylle porteur d'une charge positive.
De nombreuses autres réactions chimiques se réalisent grâce à la
lumière, comme la réponse des cellules photoréceptrices de l'œil, les
changements saisonniers pris en charge par les phytochromes des
plantes, ou encore la formation de l'image latente sur un film photographique.
Certaines molécules présentent une structure particulière, qui fait
que l'absorption d'un photon (et donc d'énergie) ne peut se dissiper via
des processus non radiatifs parce que la structure moléculaire reste
stable. De telles molécules cherchent plutôt à évacuer leur énergie
excédentaire en émettant un photon de lumière. Parmi les molécules
concernées par un tel effet, on retrouve souvent des cycles aromatiques comme dans le cas d'un acide aminé tel que le tryptophane, avec
sa chaîne latérale particulière. Dans ces structures cycliques rigides,
les liaisons sont moins aptes à perdre de l'énergie par relaxation vibrationnelle. Inévitablement, la lumière émise par de telles molécules
doit être caractérisée par une longueur d'onde supérieure à celle de la
lumière absorbée, de sorte que celles-ci donnent lieu à deux types de
spectres : un spectre d'absorption et un spectre d'émission. L'émission
par fluorescence est beaucoup plus difficile à rendre quantitative, parce
que la fluorescence est bien plus sensible que l'absorption à divers facteurs environnementaux. De ce fait, la technique ne présente, du point
de vue analytique, qu'un intérêt restreint. La description des concepts
liés à l'émission par fluorescence dépasse le cadre de cet ouvrage. Le
lecteur trouvera une introduction très pédagogique d'un tel sujet dans
le livre « Physical Biochemistry » de Freifelder.
Résumé
La lumière, qui correspond à un espace assez restreint du spectre
électromagnétique, est importante pour les organismes vivants.
Elle peut être considérée à la fois comme une onde et comme des
quanta discrets qu'on appelle des photons. L'énergie véhiculée par
figure 17.15). À la suite d'un tel transfert, un électron de la deuxième
molécule est éjecté vers son orbitale antiliante. Le transfert en résonance
ne peut avoir lieu que si les molécules concernées sont vraiment très
proches, parce que cette possibilité de transfert d'énergie diminue par
un facteur de 10 6 lorsque la distance entre les chromophores s'accroît.
Un tel mécanisme est décisiflors de la photosynthèse, car les complexes
qui récoltent la lumière dans la membrane des thylakoïdes contiennent
de la chlorophylle fort éloignée de l'endroit où se réalise la réaction photochimique. En réalité, la lumière piégée est directement fournie au
centre opérationnel par transfert en résonance d'énergie.
Ainsi, là où se réalise le processus de photosynthèse, l'énergie
absorbée est destinée à produire une réaction chimique. Pour ce faire,
il y a, dans ces thylakoïdes, une paire de chlorophylles si étroitement
associées que les électrons peuvent se délocaliser sur chacun des deux
cycles porphyrine. L'absorption d'énergie oblige un des électrons à
s'éj ecter de cette molécule, de sorte qu'il y a formation d'un dimère de
chlorophylle porteur d'une charge positive.
De nombreuses autres réactions chimiques se réalisent grâce à la
lumière, comme la réponse des cellules photoréceptrices de l'œil, les
changements saisonniers pris en charge par les phytochromes des
plantes, ou encore la formation de l'image latente sur un film photographique.
Certaines molécules présentent une structure particulière, qui fait
que l'absorption d'un photon (et donc d'énergie) ne peut se dissiper via
des processus non radiatifs parce que la structure moléculaire reste
stable. De telles molécules cherchent plutôt à évacuer leur énergie
excédentaire en émettant un photon de lumière. Parmi les molécules
concernées par un tel effet, on retrouve souvent des cycles aromatiques comme dans le cas d'un acide aminé tel que le tryptophane, avec
sa chaîne latérale particulière. Dans ces structures cycliques rigides,
les liaisons sont moins aptes à perdre de l'énergie par relaxation vibrationnelle. Inévitablement, la lumière émise par de telles molécules
doit être caractérisée par une longueur d'onde supérieure à celle de la
lumière absorbée, de sorte que celles-ci donnent lieu à deux types de
spectres : un spectre d'absorption et un spectre d'émission. L'émission
par fluorescence est beaucoup plus difficile à rendre quantitative, parce
que la fluorescence est bien plus sensible que l'absorption à divers facteurs environnementaux. De ce fait, la technique ne présente, du point
de vue analytique, qu'un intérêt restreint. La description des concepts
liés à l'émission par fluorescence dépasse le cadre de cet ouvrage. Le
lecteur trouvera une introduction très pédagogique d'un tel sujet dans
le livre « Physical Biochemistry » de Freifelder.
Résumé
La lumière, qui correspond à un espace assez restreint du spectre
électromagnétique, est importante pour les organismes vivants.
Elle peut être considérée à la fois comme une onde et comme des
quanta discrets qu'on appelle des photons. L'énergie véhiculée par