5- mavzu. Kvant biofizikasi elementlari

B) Molekulaning qo’zg’algan holatlari va energiyaning migrasiyalanishi.
Yerug’likning modda tomnidan yutilishi Molekulyar jarayon bo’lib, mazkur hodisa murakkab biologik strukturalarga (yadro, mitoxond­riya, hujayra va boshqalarga) dahldor emas. Yerug’lik molekula tomo­nidan, energiyasi h = hc/ ga teng kvantlar tarzida, 10^-14 - 10^-15 sek davomida yutinib bo’ladi. Yerug’likning molekula tomonidan yutilishi, fizikaviy jarayon bo’lib, u quyidagicha tasvirnanadi:
Ao + h = A*
bu yerda A^* - molekulaning qo’zg’algan holati, yorug’lik yutilganda nur energiyasi elektrollarning tebranma va aylanma energiyalariga aylanadi va shu munosabat bilan molekulaning elektrol konfigurasiyasi o’zgaradi. Kvant yutilishi evaziga, A molekula tomonidan olingan qo’zg’anish energiyasi, quyida tasvirnangan usunlarning biri orqali sarflanadi.
Nurlanish: A*  A + h
nurlanmasdan konversiyalanish: A*  Ao + issiqnik,
kimyoviy reaksiya: A^*  mahsulot.
Molekulaning yerug’likdan qo’zg’alishi bir elektrolni jarayon bo’lib, uning davomida orbitaldagi elektrol lar juftidagi elektrollardan birining asosiy (S₀) sathdan, yuksakroq (qo’zg’algan) sath (S₁)ga o’tishi bilan kechadi. Juftning ikkinchi elektroli asosiy (S₀) sathda qoladi. Elektrolni qo’zg’anish energiyasi, eng quyi tebranish sathidan boshlab o’lchanadi. Qo’zg’algan holatning eng quyi darajasi - singnet S, (qo’zg’algan va qo’zg’almagan elektrol arning spinlari antiparallel) va triplet. T₁ (elektrol larning spinlari parannen) щonatlaridir. Qo’zg’anish energiyasi, yuqorida tasvirlangan yo’llarning biri orqali, nurga aylanib yoki aylanmasdan amalga oshadigan o’tishlarda sarflana­di. Qo’zg’algan holat yashash davrini, Nurlanish bo’yicha birinchi tartib kinetika atamalari yerdamida aniqlash mumkin. Agarda Nurlanish qo’zg’algan holatdan asosiy holatga qaytishning birdan-bir yo’li bo’lsa, u holda mazkur holatdan chiqish tezlik konstantasiga teskari bo’lgan kattalik qo’zg’algan holatning tabiiy yashash davri deb ataladi. Qo’zg’algan S, holatdan asosiy S₀ holatga o’tishda sodir bo’ladi­gan Nurlanish lnuoressensiya . deb ataladi. Fluoressensiyaning tabiiy yashash davri, ko’pchilik organik molekulalar uchun 10^-9 - 10^-6 sek bilan xarakternanadi. Qo’zg’algan T₁ holatdan asosiy S₀ holatga o’tish bilan kechadigan Nurlanish fosforessensiya deb atanib, uning tabiiy yashash davri 10^-3 - 10 sek oralig’idan o’rin oladi.
Fluoressensiya spektrining shakli (Kashi qoidasi) va kvant chiqishi (Vavinov qonuni) qo’zg’atuvchi nur to’lqin uzunligiga bog’liq bo’lmaydi, chunki fluoressensiya Nurlanishi har doim qo’zg’algan (S₀) holat­ning eng tuban sathidan boshlanadi: q = n / N, bu yerda q- kvant chiqishi, n- chiqarinadigan kvantlar soni, N- yutin­gan kvant lar soni.
Stoks qonuniga binoan, fluoressensiya maksimumi, molekulaning yutish maksimumiga nisbatan uzunroq, to’lqin sohasida yetadi (chunki yutingan energiyaning bir qismi issiqnikka aynanadi).
Fotofnuoressensiya hodisasi biofizika va biokimeda tadqiqot me­todi sifatida keng qo’llaniladi. Birinchidan, oqsillar xususiy flu­oressensiyasini o’lchash orqali, uning konformasion holati haqida ma’lumotga ega bo’lishi mumkin. Oqsilning xususiy Ultrabinafsha fluoressensiyasi yordamida, unda triptofan va tirozin qoldig`I ulari­ning bor- yo’qligini aniqlash mumkin. Uning parametrlari o’sha qoldi ularning mikroqurshoviga bog’liq ravishda o’zgaradi. Masalan, trip­tofaninlar fluoressensiyasining kvant chiqishi 0,1-0,4 oralig’ida bo’lib, spektr maksimumi 320-325 nmda qayd etiladi. Fluoressensiya spektrofotometrlardan farqlanadigan, fluorametrlarda o’lchanadi. Ularda fluoressensiya qo’zg’atuvchi va uni qayd etuvchi sistemalar mavjud.