Фотохімічні реакції
Світло індукує перегрупування в електронно-збудженій молекулі – до цього типу реакцій належить фотостереоізомеризація при якій енергія збудження використовується на обернення зв'язків в молекулі, фототаутомеризація – на внутрішньо молекулярне перенесення водню.
Транспорт на фотозбуджену молекулу електрона називається фотовідновлення, при перенесенні електрона від фотозбудженої молекули проходить фотоокислення – це реакція збуджених при поглинанні світла молекул з акцепторами, що призводить до утворення первинно окисленого продукту і відновленого акцептора.
При фотоприєднанні електрону може проходити фотодимеризація – приєднання до збудженої молекули іншої, що веде до утворення димеру, якщо в реакції об'єднуються 2 різні молекули вступають в реакцію – утворюється ексимер.
Фотооксидування – приєднання молекулярного кисню до фотозбудженої молекули. У результаті утворюється лабільний продукт – мальоксид, або стабільний продукт – оксид.
(продовження)
Стадії фотобіологічних процесів;
Взаємодія світла з речовиною;
Загальні закономірності ФП;
Фотосинтез;
Бактеріальний фотосинтез;
Дія УФ на біологічні системи.
СТАДІЇ ФОТОБІОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ
ЗАКОНОМІРНОСТІ ФБ ПРОЦЕСІВ
В кожному електронному енергетичному стані молекула знаходиться певний час (середній час життя). Молекула може спонтанно або примусово переходити в інший енергетичний стан.
Перехід у більш високий енергетичний стан можливий тільки при поглинанні електромагнітної енергії (енергії електромагнітної хвилі).
Перехід у стан з меншою енергією може відбуватися спонтанно, або під впливом електромагнітної енергії. Такий перехід супроводжується виділенням енергії (квантів флуоресценції, фосфоресценції, теплової енергії).
МЕХАНІЗМИ МІГРАЦІЇ ЕНЕРГІЇ
Світло являє собою поперечну електромагнітну хвилю, яка здійснює електричні і магнітні коливання у просторі та часі.
Напруженість електричного поля хвилі описується рівнянням:
E(t) = E0eiωt
E0 – амплітуда коливань електричної компоненти;
ω – кругова частота ω = 2πν = 2πс/λ ;
ν – частота коливань; λ – довжина хвилі;
с – швидкість світла; t – час.
МЕХАНІЗМИ МІГРАЦІЇ ЕНЕРГІЇ
Ефективність (швидкість і кількість) перенесення енергії залежить від:
1. квантового виходу флуоресценції донора φ;
2. ступеня перекривання спектра флуоресценції донора і зі спектром поглинання акцептора (умова резонансу);
3. відносної орієнтації дипольних моментів переходів (←←,↑↑,→←, ↓↑);
4. відстані RDA між донором та акцептором (V~ 1/R6 DA)
ФОТОХІМІЯ
Квантовий вихід (Ф) – це співвідношення числа молекул, які прореагували, до числа поглинених квантів світла.
Тобто це співвідношення числа збуджених молекул, які вступають у реакцію, до числа всіх збуджених молекул.
Квантовий вихід фотосинтезу визначається як квантовий вихід фотохімічної реакції розщеплення води до кисню:
Ф = [O2]/na
На кожну виділену молекулу О2 приходиться 8 квантів світла.
Квантовий вихід залежить від довжини хвилі. Така залежність називається спектром дії .
Ф = f(λ)
Тільки 0,05% хлорофілових молекул приймає безпосередню участь у фотохімічній реакції.
Квантовий розхід – це кількість квантів світла в даній фотохімічній реакції використовується на перетворення однієї молекули.
Доза опромінення – це загальна кількість енергії, яка поглинається речовиною за певний час. Вона залежить від інтенсивності світлового потоку і часу експозиції
Фотохімічна реакція описується :
де D = I0t – доза опромінення, σ = Sφ – поперечне січення фотореакції,
S – поперечне січення молекули,
φ – квантовий вихід реакції,
n0 – загальна кількість молекул,
n1- кількість молекул, які прореагували.