85. Первичные стадии фотобиологических процессов.

Процессы, происходящие в биологических системах при поглощении лучистой энергии, называются фотобиологическими. Все фотобиологические процессы делятся на три основные группы: фотосинтез биологически важных соединений, процессы не связанные с увеличением энергии биологической системы, фотодеструкивные.

К первой группе относятся процессы фотосинтеза биологически важных соединений за счет поглощаемой организмом солнечной энергии. Наиболее важное значение имеет фотосинтез углеводов, происходящий у зеленых растений, бактерий и водорослей. Фотосинтез углеводов является единственным биологическим процессом, при котором происходит увеличение свободной энергии всей биологической системы. Все остальные процессы в растительных и животных организмах протекают за счет потенциальной энергии химических связей, накапливаемой в фотосинтезирующих организмах при поглощении энергии солнечного излучения. Другим примером может служить синтез хлорофилла.

Ко второй группе фотобиологических процессов можно отнести процессы, не связанные с увеличением энергии системы и с химическим синтезом. Это такие процессы, как зрение животных, фототаксис, фототро­пизм и фотопериодизм растений. Это сложные и вместе с тем строго закономерные явления: движение частей растения навстречу солнцу, суточный и годовой ритмы и т. д.

С помощью этих процессов осуществляется регуля­ция роста и развития растений. Роль названных явле­ний, происходящих с участием электромагнитного излу­чения, заключается в получении информации организ­мом об окружающей среде. Переносчиком информации в данном случае служит свет.

К третьей группе фотобиологических процессов относятся такие процессы, результатом которых является поражение живой структуры, деструкция биологически важных соединений. Как следствие деструктивных изменений происходит подавление жизнедеятельности организма. Все эти деструктивные изменения наблюдают­ся главным образом при поглощении фотонов коротко- волнового ультрафиолетового излучения, обладающих большой энергией.

Кроме этих групп фотобиологических процессов известны и другие мало изученные явления, например стимулирующее действие света на развитие животных, фотореактивация – снятие поражающего действия ультрафиолетового облучения при последующем облучении организма видимым светом, также сверхслабое свечение тканей, возникающее в ходе биохимических реакций.

86. Фотохимические реакции.

В основе всех фотобиологических процессов лежат фотохимические реакции:

Фотоионизация — выбивание электрона квантом из­лучения за пределы молекулы. При фотоионизации об­разуются ионы или свободные радикалы.

Фотовосстановление и фотоокисление — перенос эле­ктрона с одной молекулы на другую. Одна молекула при этом окисляется, а другая восстанавливается.

Фотодиссоциация — распад молекул на ионы под действием кванта излучения.

Фотоизомеризация — изменение структуры молекулы под действием света..

Фотодимеризация — образование химической связи при действии фотонов света.

Таким образом, элементарная фотохимическая реак­ция может быть связана либо с потерей электрона молекулой, либо и его приобретением, либо с деструкцией молекулы. Деструкция молекул приводит к изменению их химических свойств;

Например, белок при деструкции теряет свои ферментативные свойства.

Любая фотохимическая реакция протекает в две стадии.

Первая стадия – световая. Эта стадия представляет собой поглощение кванта излучения молекулой, её переход в возбужденное состояние, запасание энергии.

Процесс возбуждения молекулы обратим. Молекула может за очень короткое время ( ) растратить запасенную энергию и тепло или высветить квант люминесценции и перейти в исходное невозбужденное состояние

Вторая стадия фотохимической реакции называется темновой.

В темноте осуществляются окислительно–восстановительные реакции, что приводит к изменению биохимических реакций и общего физиологического состояния организма, к совершению какого–либо физиологического акта: выделению кислорода при фотосинтезе, движению листьев у растений навстречу солнцу, реакции животного на освещение, гибели организма при сильном облучении и т.д.

Энергия возбужденной моле­кулы может расходоваться еще по нескольким направ­лениям: 1) вы­свечиваться (люминесценция); 2) переходить в тепло;

3) передаваться другой молекуле (миграция энергии); 4) молекула может

переходить в триплетное состояние.

Фотохимическое действие может оказывать только тот свет, который поглощается данной системой