Фотобіологічні процеси

і квантовий вихід люмінесценції, квантовий вихід фотохімічних реакцій органічних молекул в розчинах не залежить від довжини хвилі діючого світла. Це було експериментально підтверджено ще в роботах О. Варбурга і співробітників, які досліджували дію світла на білкові системи. Оскільки Q від довжини хвилі не залежить, то, оскільки <5 = sQ, спектр дії

ОС (А,) для індивідуальної речовини за формою відповідає спектру

його поглинання s (А,). Вимірявши (у розбавлених розчинах) по дозових кривих спектр дії, можна визначити спектр поглинання що бере участь в процесі речовини, не проводячи ніяких вимірів спектрофотометрій. Саме це і обумовлює інтерес до реєстрації спектрів дії у фотобіології.

Порівняно простий випадок - визначення спектрів дії

 (Рисунок 10)

Мал. 4. 3. Спектр дії виникнення мутації у кукурудзи:

- оптична щільність, (О) ефективність УФ-индукции мутацій

фотоінактивації білків. На мал. 4. 2 представлений спектр дії фотоінактивації трипсину. У трипсині є три головних хромофора - залишки триптофану, Тирозину і цистину, які і обумовлюють спектр поглинання. Як видно із спектру дії, для інактивації білку вагомий фотоаналіз усіх трьох амінокислот, оскільки спектр дії близький сумарному спектру поглинання цих амінокислот.

Так само було встановлено, що крива загибелі бактерій під дією ультрафіолету має максимум в області 265 нм і форма цієї кривої нагадує спектр поглинання нуклеїнових кислот (Ф. Л. Гейтс, 1930). Тому був зроблений висновок, що загибель бактерій під дією УФ-випромінення пов'язана з ушкодженням нуклеїнових кислот. Аналогічне спостереження було зроблене при вивченні мутагенної дії ультрафіолету. Спектр дії (мал

4. 3) виникнення мутацій біля кукурудзи опинився ідентичним спектру

поглинання нуклеїнових кислот (Л. Дж. Стадлер, 1942).

У разі складних фотобіологічних процесів, коли кінцевому ефекту передують частково оборотні фотохімічні процеси і темнові стадії, рівняння (4. 6) може не дотримуватися, і неясно, як визначити

Про для побудови спектру дії. Зазвичай в цьому випадку по ординаті відкладають величину ефективності

 (Рисунок 11)

Мал. 4. 4. Спектр дії УФ-єритеми шкіри людини

світла Э, зворотну дозі Дс, що викликає певний фотобіологічний ефект, однаковий для усіх довжин хвиль,:

На мал. 4. 4 по осі ординат відкладена саме така величина - 1/МЭД, МЭД - мінімальна єритемна доза, тобто доза опромінення, що викликає мінімальну еритему, що виявляється. Подібну величину використовують при побудові спектрів дії загару людини, фототропізму і фототаксису рослин, чутливості ока і так далі

При вивченні спектрів дії в складних біологічних системах може відбуватися ускладнення порівняно простої ситуації, викладеної вище, за рахунок ефектів екранування. Суть екрануючого ефекту полягає в тому, що частина світу, що падає на об'єкт, поглинається у верхніх шарах цього об'єкту, і в глибині інтенсивність діючого світла виявляється нижче в порівнянні з інтенсивністю світла, що падає, вимірюваною експериментатором. Прикладом можуть служити фотобіологічні процеси, що протікають в шкірі людини і тварин. До хромофорів в клітинах доходить світло

ослаблений поверхневими шарами шкіри (наприклад, роговим шаром), тобто має місце оптичне

екранування, яке спотворюватиме реєстрований спектр дії еритеми (мал. 4. 4).

 (Рисунок 12)

Мал. 4. 5. Спектр дії фотоперіодичної стимуляції статевого дозрівання качат:

Sw / Sa - відношення розмірів семенників у кінці і початку досвіду (1); спектр пропускання (2) тканин голови качат з боку очних орбіталей до гіпоталамуса

1 2 3 4 5