ЛЕКЦІЯ №12 НА ТЕМУ

“ФОТОБІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ”

ПЛАН ЛЕКЦІЇ:

• Типи фотобіологічних процесів;

• Пігменти біологічних систем;

• Загальні закономірності ФП;

• Механізми міграції енергії електронного збудження;

• Закони фотохімії;

• Елементарні фотохімічні реакції;

• Фотосинтез;

• Дія УФ на біологічні системи.

1)Типи фотобіологічних процесів

Живі організми – термодинамічно відкриті системи, для яких є характерним потік енергії та речовини

Процеси які відбуваються при дії поглинутих фотонів, ультрафіолетової, видимої та інфрачервоної ділянок спектру в живих організмах називаються фотобіологічними.

Вони властиві для всіх біологічних систем і в процесі еволюції сформувалися спеціальні структури, які здатні до поглинання світла або пігменти - функція яких полягає у виконанні світлозалежних процесів.

Фотобіологічні процеси за біологічним значенням поділяють:

Фотофізіологічні та Фотодеструктивні.

Фотофізіологічні процеси забезпечують перебіг пов'язаних зі світлом фізіологічних функцій організму. Ці процеси в свою чергу можна розділити на :

• процеси енергозапасання (при яких енергія поглинутих квантів трансформується в інші форми вільної енергії, наприклад, енергію градієнта концентрації іонів);

• процеси регуляції.

Серед фотобіологічних процесів, безумовно, ведуча роль належить ФОТОСИНТЕЗУ!

Фотодеструктивні процеси, полягають у виникненні під впливом квантів світла пошкоджень біомакромолекул (білків, нк, інших сполук до складу яких входять хромофорні групи) і відповідно, ці процеси належать до патологічних явищ.

Вони можуть супроводжуватися загибеллю клітин, виникненням мутацій, порушенням фізіологічних функцій організму.

Для захисту від наслідків фотодеструкції багато організмів володіють спеціальними пристосуваннями: системи екранування, дезактивація фотопродуктів, відновлення пошкоджених молекул.

СТАДІЇ ФОТОБІОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Фотобіологічні процеси дуже різноманітні, але всі вони мають загальні стадії:

1. Поглинання кванту світла хромофорами і збудження електронних орбіталей.

2. Внутрішньо-молекулярна конверсія енергії електронного збудження.

3. Міжмолекулярні процеси переносу енергії збудженого стану.

4. Первинний фотохімічний акт, який супроводжується перебудовою електронних молекулярних орбіталей.

5. Темнові реакції, які закінчуються утворенням стабільних продуктів фотохімічної реакції.

6. Біохімічні і біофізичні процеси за участю фотопродуктів.

7. Загально-фізіологічна (системна) реакція на дію світла.

ПІГМЕНТИ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ

Пігменти – різноманітні за хімічною природою забарвлені органічні сполуки.

Пігменти класифікують за фізіологічним значенням:

• пігменти які приймають участь у фотобіологічних процесах, до цієї групи належать фотосинтетичні пігменти (хлорофіл, бактеріохлорофіл), допоміжні пігменти (каротиноїди, ксантофіли, фікобіліни, пігмент родопсин, фітохроми, криптохроми);

• Пігменти, які містять хромофорні групи, вибірково поглинаючі світло у видимій ділянці спектру, а біохімічні функції яких безпосередньо із фотобіологічними процесами не пов'язані належать червоні пігменти (гемоглобін, міоглобін, цитохроми, каталаза, пероксидаза), голубі пігменти (гемоціаніни), жовчні пігменти;

• Пігменти, які виконують функцію екранування світла для клітин та тканин – найбільш поширені для тварин – меланіни, для рослин каротиноїди та флавоноїди.

• Пігменти, морфологопристосувального значення, забезпечують маскування у тварин, у рослин приваблювання комах (ціаніди, птериїди, антоціани).