Cтраница 2
Несколько книг, посвященных фотобиологии, включают большинство или даже все темы, затронутые в этой главе. Клэйтон ( Clayton, 1971) дает ценное вводное описание, а в книгах Ка-стеллани ( Castellani, 1977), Чекуччи и Вила ( Checucci, Weal, 1973), Смита ( Smith, 1977) и Уолкена ( Wolken, 1975) освеще-ны подробно различные аспекты фотобиологии. Ежегодная серия Photochemical and photobiological Reviews ( Smith, 1976 - 1979) содержит самые современные обзорные статьи по ряду проблем фотобиологии. [16]
Широко распространены в природе ( см. Фотобиология) и лежат в основе фотосинтеза, образования и разрушения озонового слоя, образования фотохимического смога и ряда других превращений загрязняющих веществ. [17]
В первой части настоящей книги были описаны основные характеристики главных групп природных пигментов. В предыдущих главах второй части обсуждались наиболее известные и понятные биологические функции этих пигментов, а именно окрашивание, улавливание света и распознавание цвета ( зрение), а также улавливание энергии света в фотосинтезе. В этой последней главе объединены некоторые другие аспекты фотобиологии, описаны процессы, в которых природные пигменты играют важную роль. [18]
Внутримолекулярные процессы обмена электронной, а также колебательной энергией между различными состояниями играют важную роль в фотохимическом поведении молекулы ( гл. Возможен также межмолекулярный процесс обмена энергией между двумя партнерами: при этом акцептор А, получая энергию от донора D, затем участвует в реакциях уже как электронно-возбужденная частица. Такие фотосенсибилизиро-занные процессы, в которых происходят химические превращения частиц, не поглощавших излучение, имеют большое значение в фотобиологии; они также важны для исследования фотофизических процессов. [19]
Основные типы фотохимических процессов, обнаруженных в жидких растворах, претерпевают в фотобиологии специфические изменения и осложнения, обусловленные гетерогенным характером среды и фиксацией реагентов на биополимере. Тем не менее желаемая информация может быть получена на более простых модельных системах, например в замороженных твердых растворах и иногда в газовой фазе, где мы можем точно идентифицировать первичный акт возбуждения и разрыв связи в большой органической молекуле. Этот доклад ограничен некоторыми последними достижениями в этой области, в которой мы работаем и которая имеет непосредственное отношение к фотобиологии. [20]
Несколько книг, посвященных фотобиологии, включают большинство или даже все темы, затронутые в этой главе. Клэйтон ( Clayton, 1971) дает ценное вводное описание, а в книгах Ка-стеллани ( Castellani, 1977), Чекуччи и Вила ( Checucci, Weal, 1973), Смита ( Smith, 1977) и Уолкена ( Wolken, 1975) освеще-ны подробно различные аспекты фотобиологии. Ежегодная серия Photochemical and photobiological Reviews ( Smith, 1976 - 1979) содержит самые современные обзорные статьи по ряду проблем фотобиологии. [21]
Осуществлены фундаментальные исследования в области физики твердого тела, оптики, радиофизики, газодинамики и теплофизики. Благодаря появлению лазеров созданы новые направления техники и технологии: оптическая связь, оптоэлектроника, лазерная спектроскопия, лазерная хирургия и лазерная обработка материалов, лазерная фотохимия и фотобиология. Существенных результатов добились ученые в разработке физических основ строения вещества и химических превращений. [22]
Советская наука имеет выдающиеся достижения в освоении космического пространства, физике, математике и биологии, в решении задач авиационной техники. Осуществлены фундаментальные исследования в области физики твердого тела, оптики, радиофизики, газодинамики и теплофизики. Благодаря появлению лазеров созданы новые направления техники и технологии: оптическая связь, оптоэлектроника, лазерная спектроскопия, лазерная хирургия и лазерная обработка материалов, лазерная фотохимия и фотобиология. Существенных результатов добились ученые в разработке физических основ строения вещества и химических превращений. [23]
В отличие от многих книг, посвященных биофизике, здесь предпринята попытка по возможности отделить физику явлений жизни от физиологии как таковой. Те или иные явления рассматриваются на основе общих физических принципов, а не на основе физиологической классификации явлений. Поэтому, например, рецепция запаха описана в связи с явлениями молекулярного узнавания, осязательная рецепция - в связи с механо-химическими процессами, а зрительная рецепция - в главе, посвященной фотобиологии. [24]
Выражение S / N есть средняя площадь сечения кюветы, приходящаяся на одну молекулу раствора. Поэтому величина сгд, имеющая размерность площади, является геометрической характеристикой молекулы при взаимодействии с фотоном. Эту величину называют эффективным сечением поглощения. Она играет важную роль в фотобиологии. [25]
При изучении действия света на белковые системы было установлено, что в растворах квантовый выход фотохимических реакций рх не зависит от длины волны действующего света. Таким образом, спектр фотохимического действия для каждого вещества по форме соответствует спектру его поглощения. Измерив ( в разбавленных растворах) по дозовым кривым спектр действия, можно определить спектр поглощения участвующего в процессе вещества, не проводя никаких спектрофотометриче-ских измерений. Именно это и обусловливает интерес к регистрации спектров фотохимического действия в фотобиологии. [26]
Совершенно очевидно, что такие ультракороткие импульсы ( УКИ) дали исследователям уникальную возможность прямого наблюдения и измерения самых различных быстропротека-ющих процессов с временным разрешением, определяемым длительностью УКИ. Содержанием актуальнейшей области квантовой радиофизики и электроники, условно называемой пико-секундные явления, стали не только проблемы получения УКИ, но также их многочисленные применения в различных областях научных исследований. Исследования проводятся по схеме возбуждение-проба, а именно образец первым ( возбуждающим) импульсом переводится в исследуемое состояние, а с помощью второго ( пробного), задержанного на нужный промежуток времени, фиксируется измененное состояние. По такой методике были проведены многочисленные исследования в области физики твердого тела, молекулярной физики, фотохимии и фотобиологии. [27]
Широкие пределы изменения параметров выходного излучения в сочетании с присущими лазерному излучению свойствами ( высокая направленность, монохроматичность и яркость) делают лазер уникальным инструментом для многочисленных исследований. Таким образом, можно утверждать, что спустя 15 лет после создания первого лазера в этой области достигнут огромный прогресс. Конечно, в первое время после создания лазера некоторые исследователи обычно называли его ярким решением в поисках проблемы. Возможно, что в настоящее время лазер можно рассматривать как решение многих проблем, имеющих дело с фотонами, особенно в области фотофизики, фотохимии и фотобиологии. [28]
Под действием света могут происходить самые разнообразные химические реакции. Об этом было известно еще до начала XIX в. Более того, начали вести исследования по химическому действию различных излучений на биологические объекты так интенсивно, что родился еще один новый раздел науки - фотобиология. [29]
Кроме того, чувствительность к свету дает идеальную возможность практически пространственно-однородного возбуждения объема извне. Если освещаемый объем имеет достаточно малую толщину, то разумно считать, что интенсивность света внутри - его постоянна. С другой стороны, интенсивность света является мультипликативным параметром в законе поглощения Ламберта - Бэра, поэтому следует ожидать, что флуктуации будут оказывать сильное влияние на систему. Экспериментальное подтверждение этому уже было получено в случае реакции Вригг -: а - Раушера. Однако эта реакция весьма сложна и механизм ее в деталях не известен. Экспериментальная система, рассмотренная в разд. Это процесс термолюминесценции красителя флуорес-цеина в стекле борной кислоты, представляющий собой один из примеров двухфотонных процессов. Они важны в фотобиологии, Б частности, они лежат в основе биосинтеза. Данная система также имеет то преимущество, что ее неравновесными свойствами можно полностью управлять, изменяя поток энергии падающего света. Другими словами, это замкнутая система, которая не обменивается веществом с окружением. В последующих разделах мы изучим класс фототепловых систем, в которых при детерминированных условиях может возникать бистабиль-ность благодаря совместным эффектам поглощения света в химической реакции и переноса тепла. Эта бистабильность может меть место в самой простой химической системе, которую только можно вообразить, а именно в молекулярной реакции изомеризации. [30]