ВВЕДЕНИЕ. Практически все живые организмы на Земле подвержены воздействию света

Практически все живые организмы на Земле подвержены воздействию света. Более того, можно сказать, что и сама жизнь стала активно развиваться только тогда, когда появился фотосинтез – процесс продукции органических соединений из неорганических за счет энергии светового излучения Солнца. В ходе эволюции даже неспособные к фотосинтезу живые существа научились использовать оптическое излучение с самыми разными целями. Кроме того, у них развились механизмы защиты от неблагоприятного действия света.

Биологическими эффектами светового (оптического) излучения занимается специальный раздел биологии - фотобиология. Однако, любой фотобиологический эффект на начальных стадиях является процессом чисто физическим. Поэтому начальные стадии фотобиологических процессов (от момента поглощения кванта излучения молекулой-акцептором в живой ткани и до момента формирования стабильного активного соединения, ответственного за последующие физиологические сдвиги) – предмет рассмотрения специального раздела биофизики, который называется фотобиофизикой или, иногда, квантовой биофизикой.

Поскольку изучение первичных стадий фотобиологических процессов неизбежно связано с применением так называемых спектральных (или оптических) методов исследования, знание этих методов необходимо для любого ученого, занимающегося данными вопросами.

Определение 1:

Оптическими (спектральными) методами исследования называется группа методов, основанных на изучении поглощения и/или испускания электромагнитного излучения оптического спектрального диапазона молекулами в составе изучаемого объекта.

Определение 2:

Термином «спектр» в фотофизике принято обозначать зависимость какой-либо измеряемой величины от длины волны (частоты, энергии или волнового числа) фотонов, действующих на объект или испускаемых объектом. Термин «спектральный анализ» подразумевает измерение и изучение различных спектров исследуемого объекта.

Сейчас спектральные (оптические) методы исследования применяются не только в фотобиологических экспериментах. Без преувеличения можно сказать, что данная группа методов является одной из базисных в современной физико-химической биологии и медицине в целом. Вместе с тем, нередко случается, что оптические методы исследования в биологии и медицине используются некорректно. Причина этого состоит в том, что изначально эти методы разрабатывались для изучения относительно простых объектов. При их применении для исследования сложных в физико-химическом и структурном отношении биологических систем требуется учитывать ряд обстоятельств, связанных с особенностями этих объектов. Если тот или иной оптический метод используется при изучении биологических образцов, особенности таких объектов необходимо знать и учитывать.

Следует также заметить, что квалифицированное применение спектральных методов исследования требует наличия определенных знаний в области квантовой механики, поскольку взаимодействие квантов оптического излучения с молекулами определяется правилами именно этой части физической науки.

Таким образом, в данном разделе будут рассмотрены следующие вопросы:

1. Взаимодействие фотонов оптического излучения с молекулами, его квантово-механические основы и последствия.

2. Законы поглощения света веществом. Спектрофотометрический анализ. Некоторые специальные методы спектрофотометрического анализа. Особенности поглощения света в биологических объектах.

3. Вторичное излучение света молекулами объекта. Люминесцентный анализ и особенности его использования для исследования биологических объектов.

4. Биофизические основы некоторых фотобиологических процессов. Применение оптического излучения в медицине.

Дата добавления: 2015-07-25