Semua fenomena fotobiologis dihasilkan dari reaksi biokimia yang dipicu oleh foton radiasi elektromagnetik non-pengion dan oleh karena itu disebut reaksi fotokimia.
Hukum pertama fotokimia (Grotthus e Draper, 1818) mengatakan bahwa hanya radiasi yang diserap yang dapat menyebabkan gangguan fotokimia.
Penyerapan radiasi ultraviolet terlihat dan merupakan salah satu yang paling sering mendorong reaksi fotobiologis, yang dilakukan dengan modifikasi elektronik pada atom penyusun molekul.
Keadaan dasar dan fundamental suatu molekul diubah oleh penyerapan energi foton, suatu keadaan di mana foton padam, mengintegrasikan energinya dengan energi molekul.
Setiap molekul hampir tidak mampu menyerap energi dalam waktu yang kurang lebih panjang, tetapi selalu terbatas pada pita radiasi yang disebut spektrum serapan zat.
Keadaan eksitasi elektronik cepat berlalu, hanya berlangsung sepersekian detik. Molekul dengan cepat kembali ke keadaan dasar dan fundamentalnya, melepaskan kelebihan energi yang diterimanya dengan menyerap foton.
Energi dapat dilepaskan dalam bentuk panas (energi getaran) yang ditransmisikan ke molekul tetangga, dalam bentuk energi elektromagnetik baru, melalui emisi foton. Inilah yang terjadi dalam fenomena fluoresensi dan fosforesensi.
Tetapi energi yang terakumulasi dalam molekul melalui penyerapan foton dalam beberapa kasus digunakan dalam reaksi kimia atau fotokimia yang mendasari fenomena fotobiologis, seperti yang telah disebutkan.
Keadaan eksitasi elektronik sangat reaktif dari sudut pandang kimia dan untuk alasan itu, selama molekul yang tereksitasi menemukan, selama dalam keadaan itu, senyawa yang dapat bereaksi dengannya, reaksi fotokimia terjadi.
Zat yang menyerap radiasi dalam jaringan disebut kromofor . Dalam semua fenomena fotobiologis setidaknya ada 1 kromofor , yang dalam banyak kasus tidak diketahui.
Dalam kimia, kromofor adalah setiap molekul atau bagian dari molekul yang bertanggung jawab atas warna material. Ketika cahaya mengenai kromofor , eksitasi elektron menyebabkan foton dengan warna tertentu dipancarkan.
Muatan listrik berhasil melakukan perjalanan melalui rantai kromofor dengan kecepatan 10 juta siklus per detik, yang berarti bahwa kromofor ini mampu melakukan apa pun yang dilakukan semikonduktor organik, hanya jauh lebih cepat.
Spektrum yang mempromosikan fenomena fotobiologis tertentu disebut spektrum aksi dari fenomena itu dan pada prinsipnya bertepatan dengan spektrum penyerapan kromofor yang bertanggung jawab.
Terkadang hal ini tidak terjadi karena berbagai alasan, antara lain, misalnya, adanya kromofor lain yang bersaing dalam penyerapan radiasi pada pita-pita tertentu.
Reaksi fotokimia terdiri dari dua jenis, yaitu I dan II. Pada reaksi tipe I , kromofor yang tereksitasi bereaksi dengan zat lain untuk membentuk senyawa baru yang disebut fotoproduk.
c + hv ==> C
C + b ==> cb
c adalah kromofor dalam keadaan dasar, hv foton, C kromofor dalam keadaan tereksitasi, b senyawa yang ada di sekitar kromofor dan cb adalah fotoproduk.
Seperti yang dapat diverifikasi, kromofor adalah bagian dari fotoproduk dan dikonsumsi dalam reaksi fotokimia.
Dalam reaksi tipe II, energi yang diserap oleh kromofor ditransfer ke zat lain dan inilah yang selanjutnya akan berpartisipasi dalam pembentukan fotoproduk, meninggalkan kromofor bebas dan dalam keadaan dasar, dapat memulai proses lagi, karena tidak dikonsumsi dalam reaksi yang dipromosikannya.
c + hv -> C
C + b -> c + B
B + d -> bd
C adalah kromofor dalam dasar negara, hv foton, C adalah kromofor dalam keadaan tereksitasi, b zat dimana kromofor transfer energi yang diserap, B adalah zat yang setelah menyerap energi dan memasukkan keadaan tereksitasi, d itu adalah zat yang ada di sekitar B dan bd adalah fotoproduk.
Pemecahan air melalui skema fotosintesis buatan – Skema yang disederhanakan