Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
Дитчберн Р. Физическая оптика. М., 1965.
КалвертДж., ПиттсДж. Фотохимия. М., 1968.
К о и е в С. В. Электронно-возбужденные состояния биополимеров. Минск,
1965.
Л е в ш и н В. Л. Фотолюминесценция жидких и твердых веществ. М., 1951.
Мак Глинн С., Адзуми Т., Киносита М. Молекулярная спектроскопия
триплетного состояния. М., 1972.
Молекулярная фотоника. Л., 1970.
Р а о Ч. Электронные спектры в химии. М., 1964.
Рид С. Электронно-возбужденные состояния в химии и биологии. М., 1960.
Спайс Д ж. Химическая связь и строение. М., 1966.
Степанов Б. И. Люминесценция сложных молекул. Минск, 1955.
Теренин А. Н. Фотоиика молекул красителей. М.-Л., 1967.
Феофилов П. П. Поляризованная люминесценция атомов, молекул и кристаллов.
М., 1959.
Черницкий Е. А. Люминесценция и структурная лабильность белков в растворе
и клетке. Минск, 1972.
Юденфренд С. Флуоресцентный анализ в биологии и медицине. М., 1965.
Глава П. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОТОХИМИИ
Фотохимические превращения претерпевают молекулы не в основном (М), а в
электронно-возбужденном состоянии (М*). Поэтому вызывать их может лишь
по-
30
Глава II. Характеристика фотохимических реакций
глощенный свет (правило Гротгуса -Дрейпера), а количество образовавшихся
фотопродуктов (П) определяется дозой - произведением интенсивности
падающего света (У) на время облучения (t). Иными словами, для
необратимой одноквантовой фотохимической реакции, в ходе которой
поглощение системы заметно не изменяется, одинаковые произведения It
создают одинаковые количества фотопродукта, независимо от численных
значений, которые принимают / и t в отдельности. Так, если It - =1
\t\=IIntnt то П) = П2=... = ПП (правило Бунзена - Роско, или правило
взаимозаменяемости интенсивности и времени действия света). Правила
Гротгуса- Дрейпера и Бунзена-Роско более строго объединяются в законе
Вант-Гоффа, по которому скорость фотохимической реакции (-dc/dt)
определяется "скоростью" поглощения световой энергии или скоростью
возникновения М*:
- dcjdt - const/0 (1 - е_всг),
где /о( 1-е~есг) характеризует световую энергию, поглощаемую в единицу
времени.
Поскольку свет имеет фотонную природу, первичным изменением после каждого
поглощения кванта света является только одно физическое или химическое
превращение молекулы (закон эквивалентности Эйнштейна - Штарка). Однако в
случае цепных реакций первичный фотопродукт может генерировать большое
количество вторичных продуктов и кажущийся квантовый выход реакций будет
больше единицы. С другой стороны, известны и такие реакции, когда для
образования конечного продукта необходимо последовательное поглощение
двух квантов света (двухквантовые реакции: S0 + hvi-"-i + hv2-*T 2-^-
продукт).
Таким образом, важнейшей количественной характеристикой фотохимической
реакции является квантовый выход ф - tiifn.2, где П\-число
прореагировавших молекул, а М2 - число молекул, поглотивших фотоны. Его
величина определяется отношением констант скорости фотохимической
дезактивации электронно-возбужденного состояния к сумме констант скорости
других процессов дезактивации, рассмотренных в предыдущей главе.
Для характеристики фотохимической реакции исполь-
1. Основные закономерности фотохимии
зуют понятие "фоточувствительность", или поперечное сечение (о), которое
выражается произведением поперечного сечения поглощения (s) активного
света на квантовый выход реакции (<р): a=s<p. Физический смысл
фоточувствительности, по определению А. Н. Теренина,- вероятность, с
которой фотон, "эффективно попавший" в молекулу, вызывает химическую
реакцию. Численно а равно I/.D37, где D37 - доза, при которой 37% молекул
остались неповрежденными.
Рис. 7. Спектры поглощения биологически важных хромофоров:
1 - белок; 2 -ДНК; 3- Р-каротин; 4 - родопсин; 5 -хлорофилл а; 6 -
фитохром
Вещество, ответственное за поглощение биологически активного света,
выявляется с помощью метода спектров действия фотобиологических реакций,
близких по смыслу к спектрам возбуждения люминесценции. Спектр действия
представляет собой зависимость величины биологического эффекта от длины
волны действующего света. С расчетом на одинаковое число падающих на
объект квантов спектр действия фотобиологической реакции при отсутствии
процессов миграции энергии совпадает, по форме со спектром поглощения
вещества, ответственного за реакцию.
В биологических системах представлены как хромофоры (рис. 7),
выработанные в ходе эволюционного развития для улавливания и утилизации
света (фотосин-тетические пигменты, фитохром, родопсин), так и хромофоры,
являющиеся участниками обычных метаболических реакций и вместе с тем
способные претерпевать фотохимические превращения (белки, нуклеиновые
кислоты, коферменты, витамины).
32 Глава II. Характеристика фотохимических реакций
2. ТИПЫ ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Для фотобиологии в основном типичны одноквантовые фотохимические реакции
молекул, находящихся в нижнем электронно-колебательном синглетном
