Внешняя среда и развивающийся организм - Баранов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Л.1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОТОБНОЛОПНТЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРНПЦИПТЛ ИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
м
»А1*-------- J-Р"]
Гппиш п«с.кг ft
О7В0Т
сенсибилизированных процессов — повреждение биосистем видимым спетом н присутствии сенсибилизаторов и с непременным участием кислорода, называемое фотодинамическим действием.
Выяснить мехаиизм данного фотпбиоподвчеекмго явления *— значит расшифровать вес указанные выше стадии. Из них первые дпе стадии характерны именно для фотонп дуди ров а иных процессов, и здесь требуется выявить химическую природу молекул-акцепторов (хромофоров) действующих фотонов, природу чувствительных молекул, установить механизм переноса энергии с сенсибилизатора иа пти чувствительные молекулы (если, конечно, процесс является фотосенсибилизированньтм).,. механизм фотохимических превращений чувствительных молекул.
Л. hi. Поглощение, света. Спектры, действии ф отобиологи чес к их п роц ессо в
Эффективность фотобиологических процессов определяется скоростью фо*-топревращепий чувствительных молекул, которая зависит от способности данного объекта поглощать фотоны, квантового выхода образования активного продукта и интенсивности падающего света. Поглощательную способность характеризуют двумя параметрами: пропусканием (Т) и оптической плотностью (Я):
2W//ot (1)
где /п и / — интенсивности падающего на объект и выходящего из пего монохроматического пучка света, выраженные, например, в квант/см2'-
•сек;
Z)=lg (/„//) — вС1у <2>
где С — концентрация поглощающих свет молекул в моль/л; I — толщина объекта в см; е — молярный коэффициент поглощения молекул-акцепторов фотонов, имеющий размерность л -мол i.-’-cm-1.
Кривые зависимости Т и D от длины волны (пли частоты) падающего света называются соответственно спектрами пропускания и поглощения объекта. Положение на шкале электромагнитного излучения и форма указанных спектров определяются варьированием величин е и зависимости от длины волны (X), а их значения в свою очередь определяются химической структурой молекул. Если в объекте содержится несколько поглощающих спет веществ, то его общая оптическая плотность равна сумме оптических плотностей, обусловленных поглощением каждого соединения.
Не все поглощенные фотоны индуцируют фотохимическую реакцию;-их энергия может растрачиваться в процессах люминесценции, превращаться п теплоту. Показателем эффективности расходования оперши поглощенных фотонов на фотон ревращения служит квантовый выход — <рг
ф = число измененных молекул/число поглощенных фотонов. (3)
Для одноударной фотохимической реакции со скорость при монохроматическом освещении описывается выражением
АС------/о<р(1-Г)Д*/*, (4>
Закономерности фогобиолоеических процессов
в котором АС — количество измененных молекул: за время облучения At. При небольших значениях D облучаемого объекта
А С=—2,3 феС/оД#. (о)
Из уравнения (5) видно, что скорость фотохимической реакции пропорциональна е молекул -акцепторов фотопон. Па этом базируется исследование их природы, заключающееся в измерении спектра действия — зависимости фот об и ологнческо го эффекта, выраженного л количественной форме, от длины волны падающего на объект света при одной и той же дозе облучения ЛАt. Дли фоточунствительных молекул данного типа <р не зависит от X, величину фотобиологического эффекта можно считать про-порпиопальной l\C и тем самым при слабом поглощении объекта в соответствии с соотношением (5) — молярному коэффициенту поглощения акцептора фотонов. Поэтому спектр действия фотобиологлческого процесса по форме совпадает со спектром поглощения; молекул, абсорбирующих, действующее излучение. Часто спектры действия представляют в виде зависимости от длины волны облучении величины, обратной дозе, необходимой для ивдукции эффекта одного и того же уровня (AC'=con«t) или при условии АС=const и At = const определяют при различных длинах волн величину, обратную /0. Из уравнения (5)
i 2.3ф6*
А С
1 2.3ф?Д(
(6)
/„ “ ЪС 8* (7)
В правой части уравнений ((>) и (7) выражения перед с имеют постоянные значения; следовательно, левые части (измеряемые величины) пропорциональны г при всех длинах волн облучения. Таким образом, и при обсуждаемых вариантах измерения спектр действия повторяет спектр поглощеппя молекул-акцепторов действующих фотопон. Если D .исследуемого объекта велика, тогда' скорость фотохимической реакции подчиняется уравнению (4), и спектр действия должен быть подобен кривой (1- Т) =/(?«). Сопоставление измеренного спектра действия с изле-стиыми спектрами поглощеппя веществ, присутствующих в объекте, позволяет выяснить химическую природу акцептора действующих фотонов. При практическом применении светового излучения, спектры действия снимаются просто для того, чтобы выбрать для облучения наиболее пффектнвпый интервал длин волн. Следует подчеркнуть, что измеряемый спектр действия может и не отражать спектр поглощения акцептора фотонов. Чаще всего это бывает при наличии в исследуемом объекте ве-¦ществ, которые интенсивно поглощают падающие фотоны, по не участвуют в фотобиологическом процессе (экранирующий эффект). В этом случае в спектре действия появляются минимумы, соответствующие максимумам поглощения экранирующих веществ. Возможность такого искажения спектров действия необходимо всегда специально проверять.
