Seiron
Зарегистрирован: 19 янв 2011, 17:11 Сообщений: 59
|
Re: 65. Физические аспекты поглощения света молекулами вещества
65. Физические аспекты поглощения света молекулами вещества при протекании фотобиологических процессов. Поглощение монохроматического света веществом описывается законом Бугера-Ламберта-Бера I = I0e- snl или I = I010- ecl, где I и I0 - интенсивности ослабленного образцом и падающего на образец монохроматического света ; l - толщина образца (см); n и c - концентрация вещества в образце, выражаемая соответственно в числе молекул на 1 см3 (1/см3) или в молях на литр (М); коэффициенты s (см2) и e [л/(моль " см)] характеризуют способность молекул исследуемого вещества поглощать свет данной длины волны и называются поперечным сечением поглощения и молярным коэффициентом поглощения соответственно. Часто способность образцов поглощать свет количественно оценивают величиной оптической плотности D = ecl = lg (I0 / I ). Зависимость s, e или D от длины волны называют спектром поглощения . Способность поглощать свет и положение полосы поглощения определяются прежде всего тем, как связаны между собой в молекулах атомы углерода. Чем длиннее в молекуле система сопряженных двойных связей (система чередующихся двойных и одинарных связей между атомами углерода), тем в более длинноволновой области располагается спектр поглощения Меняя длину волны, можно избирательно возбуждать и фотохимически модифицировать разные биомолекулы. На этом основана избирательность действия света. Поглощение квантов рентгеновского или гамма-излучения осуществляется не молекулами , а атомами и не зависит от того, в состав каких молекул эти атомы входят. Поэтому поглощение ионизирующего излучения происходит в основном теми элементами, которых в организме больше. А так как наш организм на 80% состоит из воды, то радиохимические процессы приводят преимущественно к появлению свободных радикалов воды. По закону Бугера-Ламберта-Бера молекулы представляют собой мишени с некоторым эффективным сечением s, при попадании в которое происходит поглощение кванта света . В фотохимии ввели понятие поперечного сечения фотохимической реакции s = js (см2). Видно, что s меньше s по абсолютному значению, так как j меньше единицы, но форма кривых зависимостей величин s и s от длины волны света одинакова. Зависимость от длины волны называется спектром действия фотохимической реакции. Для нахождения формы спектра действия проводят определение значений s при нескольких длинах волн. При исследовании относительно простых систем, например растворов ферментов, при каждой длине волны регистрируют дозовую кривую инактивации фермента. Скорость фотоинактивации описывается уравнением dn / dt = -I0(1 - e- snl)/ l, где n - концентрация активного фермента. Для разбавленных растворов это уравнение упрощается УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ Биологически активен весь диапазон оптического излучения (200 - 800 нм), но наиболее острые эффекты вызываются ультрафиолетовым светом (200 - 400 нм). На рис. 3 приведены спектры пропускания поверхностных тканей человека. Видно, что ультрафиолетовые лучи практически полностью поглощаются эпидермисом, едва проникая в кожу. Загар. Ультрафиолетовое излучение помимо эритемы вызывает гиперпигментацию кожи - загар. Загар является замедленным процессом и начинает развиваться в коже через 2 - 3 суток после облучения, достигает максимума на 13 - 21-й день и затем угасает за несколько месяцев. Спектр действия загара похож на спектр действия эритемы, то есть наиболее эффективно опять же УФ-В-излучение. Ультрафиолетовое излучение запускает сложную цепь реакций биосинтеза меланина в специализированных клетках - меланоцитах. Иммуносупрессия. Другим эффектом ультрафиолетового облучения является иммуносупрессия, проявляющаяся в подавлении клеточно-опосредованного иммунитета как у человека, так и у животных. С одной стороны, подавление иммунной системы благоприятствует возникновению и развитию злокачественных новообразований. С другой стороны, есть заболевания (например, псориаз, различные артриты и др.) с выраженной аутоиммунной компонентой, когда возникает воспалительная реакция на собственные антигены организма. В этих случаях ультрафиолетовый свет используется как эффективное терапевтическое средство, подавляющее аутоиммунные реакции. ВИДИМЫЙ СВЕТ Весь спектр видимого света (400 - 800 нм) биологически активен. Рассмотрим лишь несколько примеров. Фотопериодизм у животных. Обширный класс процессов, происходящих под действием видимого света, - это фотопериодические процессы. Вся жизнедеятельность животных периодична. Ежедневно бодрствование сменяется сном, двигательная активность - покоем и т.д. Есть не только суточные, но и более длительные сезонные и годичные ритмы роста, размножения, запасания жира, линек, миграций и т.д. Гормоны - водители фотопериодических ритмов. Биохимическим механизмом, лежащим в основе проявления фотопериодических эффектов на уровне целого организма, является изменение под действием света содержания в организме ряда гормонов.
|