Таким образом, несмотря на разнообразие фотобиологических процесов, любой из них включает в себя целый ряд стадий. Это

· Поглощение кванта света

· Внутримолекулярные процессы размена энергии

· Межмолекулярный перенос энергии возбужденного состояния (миграция энергии).

· Первичный фотохимический акт.

· Темновые превращения первичных фотохимических продуктов, заканчивающиеся образованием стабильных продуктов

· Биохимические реакции с участием фотопродуктов

· Общефизиологический ответ на действие света.

Биофизику интересуют только первые четыре процесса и частично темновые процессы, которые непосредственно следуют за первичным фотохимическим актом

Характер действия световых волн различной длины существенно отличается друг от друга. Человек находится под действием зачастую целой совокупности волн светового диапазона (рисунок 2)

Рисунок 2. Спектральное распределение излучения.

1 — солнца, достигающего поверхности земли (коротковолновая граница 285 нм);

2 — эритемной люминесцентной лампы типа ЭУВ;

3 — загарной люминесцентной лампы типа ЗУВ;

линейчатый спектр газоразрядной ртутно-кварцевой лампы ПРК-2.

По характеру биологического действия на организм человека и животных весь спектральный диапазон принято разбивать на несколько участков каждый из которых ответственен за индукцию определенных эффектов.

Инфракрасная область (длины волн более 750 нм) – тепловые эффекты.

Видимая область (400-750 нм) зрение, фотопериодизм.

Ультрафиолетовая область (200-400 нм) в свою очередь разбивается на три участка. а) коротковолновую - УФ-C (200-280 нм) б) средневолновую - УФ-В (280-315 нм) в) длинноволновую - УФ-A (315-400 нм)

При этом экологическим Уф компонентом солнечного излучения является УФ свет длин волн больше 290 нм, тогда как коротковолновый УФ из-за эффективного поглощения озоном атмосферы не достигает поверхности Земли.

Световую фазу в расчете на 1 молекулу О₂ (или 1 молекулу СО₂) можно представить так:

2Н₂О + световая энергия (r) О₂+2 [H₂] + энергия АТР

Для переноса светового потока электронов против градиента окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) используется цепь транспорта электронов. На большинстве этапов электроны перемещаются "вниз" по градиенту ОВП без затраты энергии и без света. И только два этапа осуществляются против градиента ОВП за счет световой энергии:

· фотореакция I

· и фотореакция II

Будучи фотохимическими реакциями, эти этапы не зависят от температуры и протекают даже при минимальных температурах.

Фотохимическое действие могут оказывать только те кванты света, которые поглощаются пигментами. Тилакоиды содержат следующие пигменты, связанные с белками:

· хлорофиллы;

· каротиноиды (каротины и ксантофиллы);

· фикобилипротеиды (у красных и сине-зеленых водорослей).

Свет поглощают все пигменты, но только фотосинтетически активные пигменты (хлорофилл А у растений и сине-зеленых водорослей и бактериохлорофилл у бактерий) выполняют при этом фотохимическую работу - транспорт электронов. Добавочные пигменты (хлорофилл В, каротиноиды, фикобилипротеиды) передают поглощенную энергию активным пигментам без существенных потерь.

Хлорофиллы поглощают свет в синей и красной областях спектра, каротиноиды - в синей и сине-зеленой областях. В зеленой и желтой областях свет не поглощается (исключение составляют красные и сине-зеленые водоросли), и фотосинтеза не происходит.

При поглощении светового кванта молекулы пигмента возбуждается, т. е. на короткое время переходят в высокоэнергетическое, возбужденное состояние. При их возвращении в исходное состояние выделяется энергия, за счет которой может совершаться различная работа. Хлорофилл может иметь различные возбужденные состояния. При возвращении в исходное состояние энергия может:

· выделяться в виде флуоресценции или тепла;

· передаваться в качестве возбуждающей энергии другим молекулам;

· использоваться для фотохимической работы.

Дата добавления: 2015-12-08