Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Конев С.В. -> "Фотобиология" -> 138

Фотобиология - Конев С.В.

Конев С.В., Волотовский И.Д. Фотобиология — Мн.: БГУ, 1979. — 385 c.
Скачать (прямая ссылка): fotobiologiya1979.djvu
Предыдущая << 1 .. 132 133 134 135 136 137 < 138 > 139 140 141 142 143 .. 144 >> Следующая

и 13-цис" ретиналя в родопсине и бактериородопсине соответственно) ; либо
после быстрых и обратимых превращений хромофор не изменяется, а
химические перестройки испытывает другая близлежащая молекула (такая
фотоката-литическая функция хромофора свойственна хлорофиллу при
фотосинтезе и красителю при фотодинамическом эффекте); либо изменяются
одновременно и хромофор
368 Глава XXV. Общность фотобиологических реакций
и соседняя (или соседние) молекула. Последней может быть биологическая
молекула того же (димеры тимина, цитозина, урацила) или другого (димеры
тимин-цитози-на, цитозин-урацила) типа, а также неорганические молекулы:
Н20, 02 (гидрат урацила, превращение
-S-S -> 2SH в белках, протохлорофиллид -> хлорофиллид при биосинтезе
хлорофилла).
В результате первичной фотохимической реакции, как правило, образуется
свободный радикал. Известно три основных вида лабильных
свободнорадикальных продуктов: катион-радикал, анион-радикал и
нейтральный радикал. Благодаря неспаренным электронам свободные радикалы
обладают высокой реакционной способностью.
In vitro известны также цепные свободнорадикальные фотохимические
реакции, имеющие квантовые выходы вплоть до 10е, однако in vivo такие
реакции пока не обнаружены. Возможно, известное исключение из правила
составляет перекисное окисление липидов, индуцируемое УФ-светом. Тем не
менее ряд фотохимических реакций в клетке может идти с квантовым выходом,
близким к единице (восстановление хлорофиллом переносчиков электронов,
цис-транс-изомеризация ретиналя в сетчатке). Подобная ситуация характерна
и для хромофоров, практически не обладающих способностью к флуоресценции.
Поскольку квантовый выход фотохимической реакции (ф) определяется
соотношением констант скоростей (вероятностей) фотохимического (Кф),
люминесцентного (Кл) и термодиссипативного (/(т) путей дезактивации
электронно-возбужденного состояния в соответствии с соотношением
ф_ Кф + Кл + Кт '
то при ф~1 скорость фотохимической реакции должна значительно превышать
скорость диссипации энергии в тепло. Например, времена превращения
родопсина в пре-люмиродопсин и разделения зарядов в реакционном центре
фотосинтеза лежат в пикйсекундном интервале.
В биологическом эксперименте можно определять как квантовый выход
образования первичного лабильного фотопродукта, так и квантовый выход
образования всех промежуточных продуктов вплоть до стабильного. В слу-
Глава XXV. Общность фотобиологических реакций 369
чае, если конечный биологический макроэффект подчиняется закону "все или
ничего" (гибель клетки, мутация, зарождение импульса в фоторецепторной
клетке), можно ввести понятие квантового выхода биологической реакции
/ __________число убитых клеток______
^ число поглощенных клетками квантов
Величина квантового выхода бактерицидного действия характеризуется весьма
низкими значениями: Ф = 10-5-10-7. Однако экспоненциальная зависимость
Доли выживших клеток от дозы света указывает на то, что к гибели клетки
приводит поглощение одного-един-ственного кванта света, т. е. ничтожной
энергии (около 10-21 ккал) достаточно для того, чтобы убить целую клетку.
Иными словами, всего одна молекула "критического" фотопродукта способна
реализоваться в конечный макроэффект - гибель клетки. В этом случае
квантовые выходы образования критического (но не общего) фотопродукта и
макроэффекта должны быть одинаковыми.
С точки зрения термодинамики все фотохимические реакции подразделяются на
две категории: 1) эндерго-нические реакции, продукты которых имеют
большие запасы свободной энергии, чем исходное вещество; в них запасается
часть энергии квантов света (парциальные фотохимические реакции и
фотосинтез в целом, бактериородопсиновый синтез АТФ); 2) экзергонические
реакции, в которых энергия света не запасается в продуктах реакции, а
нужна для преодоления активационного барьера (большинство фотохимических
реакций).
Следовательно, в первом случае квант света "ценен" для клетки как
источник свободной энергии, которая надолго и прочно утилизируется в
форме богатых энергией химических продуктов (АТФ, сахара и т. д.), во
втором- энергия кванта света берется лишь на время, "взаймы", для
преодоления активационного барьера, конструирования активированного
комплекса, причем после завершения фотохимической реакции она вновь
отдается окружающей среде в виде тепла.
Чрезвычайно важно, что во всех случаях энергия, необходимая для
преодоления активационного барьера
370 Глава XXV. Общность фотобиологических реакций
при "изготовлении" активных молекул, берется в основном не в тепловой
форме, а в виде энергии света. Именно поэтому фотохимические реакции, в
которых, как и в темновых реакциях, происходит химическое изменение
вещества, сопряженное с преодолением энергетических барьеров, имеют
ничтожно малые значения энергии (энтальпии) активации. Их скорости
практически не зависят от температуры (Qio^l) и целиком определяются
концентрацией возбужденных молекул.
Предыдущая << 1 .. 132 133 134 135 136 137 < 138 > 139 140 141 142 143 .. 144 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed