Фотобиологические процессы – все процессы в биологических системах, происходящие при поглощении энергии света и приводящие к изменению структуры и функций этих систем.

Фотобиологические процессы весьма разнообразны. Каждый из них состоит из многих стадий, начиная с акта поглощения кванта света и кончая физиологическими реакциями на уровне целого организма. Специфику фотобиологических процессов составляют их первичные (световые) стадии: фотофизические и фотохимические – а последующие темновые стадии являются обычными биохимическими.

Условно всякий фотобиологический процесс можно разбить на несколько стадий:

  • поглощение кванта света,
  • внутримолекулярные процессы размена энергией (фотофизические процессы);
  • межмолекулярные процессы переноса энергии возбужденного состояния;
  • первичный фотохимический акт;
  • темновые реакции, заканчивающиеся образованием стабильных продуктов;
  • биохимические реакции с участием фотопродуктов;
  • общефизиологический ответ на действие света.

Первые три стадии фотохимического процесса одинаковы для процессов фотохимии и люминесценции; поэтому законы фотохимии имеют свои аналоги с законами люминесценции. Первичный фотохимический акт – это химическая реакция, в которую вступает поглотившая квант света молекула из возбужденного синглетного или триплетного состояния.

Важнейшей характеристикой фотобиологического процесса в целом и его первичной стадии, в частности, служит квантовый выход фотохимической реакции. Квантовый выход Q – это отношение числа прореагировавших молекул к числу поглощенных фотонов. В случае первичных стадий фотохимических реакций квантовый выход равен отношению числа возбужденные молекул вещества, вступающих в фотохимический процесс, к общему числу возбужденных молекул

Первичные стадии в целом представляют собой трансформацию энергии фотона в энергию химических связей первых устойчивых фотопродуктов.

Молекулярный механизм первичных стадий:

Фотофизика: RH + hv → RH* (S или Т - возбуждение)

Фотохимия: RH* → (R*H)+ + e- (R*H)+ → R* + H+ R* + O2 → ROO

(фотоионизация и образование свободных радикалов)

Эффективность преобразования поглощённой световой энергии в первичной фотохимической реакции оценивается её квантовым выходом.

Обычно квантовый выход значительно меньше единицы, так как часть поглощённых квантов растрачивается в тепло или идёт на люминесценцию.

Спектр действия фотохимической реакции – зависимость относительной скорости реакции от длины волны действующего света:

Сравнение спектров действия со спектрами поглощения позволяет выяснить, какие вещества участвуют в реакции.

© 2015-2019 vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

^ Наверх