Biofizika faniga muqaddima

Fotobiologiya muammolari va biologik oksidlanish
Fotobiologik jarayonlar
Fotobiologik jarayonlar yoruglik kvantlarini biologik funktsiyali molekulalar orqali yutilishi bilan boshlanib, organizm va toqimalarda tegishli fiziologik reaktsiyalar bilan tugaydigan jarayonlardan iborat. Biologik jarayonlar kechishiga yoruglik korsatadigan tasirning muhim harakteristikasigfotobiologik tasir spektrlari, yani fotobiologik effektning tasir etayotgan yoruglikning tolqin uzunligiga bogliqligidir. Fotobiologik tasir spektrlari, spektrining qaysi sohasi biologik jarayonni eng effektiv ravishda yuzaga keltirayotganini, shuningdek bunday tasirning maxanizmini aniqlash imkonini beradi. Qozgalgan molekula reaktsiyaga oson kirishib, ushbu reaktsiyalar quyidagicha guruhlanadi:1. Fotolyuminestsentsiya B) Fotooksidlanish C) Qayta guruhlanish va izomerlanish D) Fotokimyoviy parchalanish.
Fotolyuminitsentsiya modda tomonidan yutilgan nur kvanti bir qismining nurlanish tarzida sochilishini ifodalaydi. Yoruglik oqimining yutilishi Buger- Lambert qonuni va Ber qonuni asosida boradi. Buger- Lambert qonuniga kora bir jinsli rangli muhitning ozgarmas qalinlikka ega har bir yupqa qatlami undan otadigan monoxromatik nurning faqat malum bir qisminigina yutadi.
Birlamchi fotofizikaviy va fotokimyoviy reaksiyalar
Fotobiologik reaktsiyalar quyidagi bosqichlarni oz ichiga oladi:
1) Fotofizikaviy bosqich (yoruglikning yutilishi, elektron qozgalgan holatning sodir bolishi, energiyaning molekula ichida qayta taqsimlanishi)
2) Birlamchi fotokimyoviy bosqich (dastlabki fotomaxsulotning hosil bolishi )
3) Ikkilamchi fotokimyoviy bosqich (birlamchi fotomaxsulotning barqaror maxsulotlarga aylanishi)
4) Qorongida ozgarish bosqichi (barqaror maxsulotlarning navbatdagi ozgarishi)
5) Oxirgi biologik makroeffekt
Fotobiologik reaktsiyalar qanchalik xilma-xil bolmasin, ularning hammasi asosiy mexanizmlari jihatidan ichki umumiylikka ega bolib, tirik organizmlarning hayot faoliyatlarida oz ifodasini topadi.
Lyuminestsentsiya turlari
Lyuminestsentsiya deb biologik obektlarning malum bir haroratdagi issikliq nurlanishidan ortiqcha bolgan, hamda davomiyligi ham nurlanuvchan yoruglik tolqinlarining davri 10-15s qiymatidan ancha ortiq bolgan nurlanishga aytiladi. Lyuminestsentsiya yoruglikning qaytishi va sochilishi kabi ikkilamchi nurlanish hodisalaridan farq qiladi. Lyuminestsentsiya hodisasi qozgatuvchi xususiyatlariga kora, zaryadlangan zarrachalar tasirida yuzaga keluvchi, ionollyuminestsentsiya korinishida, yani ionlar tasirida, katodolyuminestsentsiya kabi elektronlar tasirida, tribolyuminestsentsiya korinishida, yani ayrim kristallarni parchalanishi natijasida, elektrolyuminestsentsiya korinishida, yani elektr maydoni tasirida, radiolyuminestsentsiya korinishida, yani yadroviy nurlanish keltirib chikaradigan, fotolyuminestsentsiya korinishida, yani fotonlar tasirida, rentgenolyuminestsentsiya korinishida, yani rentgen va γ-nurlanishlari ta’sirida yuzaga keluvchi guruhlarga ajratib o’rganiladi.
Xemilyuminestsentsiya hodisasi ekzotermik kimyoviy reaktsiyalar natijasida hosil bo’ladi. U bevosita reaktsiya mahsuloti tomonidan, yoki reaktsiya mahsulotidan energiyani olib o’tish natijasida qozgaluvchi boshqa komponentlar tomonidan yuzaga keladi. Xemilyuminestsentsiya yorqinligi, yani vaqt birligi ichida chiqarilayotgan kvant sonlari, reaktsiya tezligining va xemilyuminestsentsiya effektivligining oshishi bilan osib boradi. Xemilyuminestsentsiya effektivligi - reaktsiyaning bitta aktiga togri keluvchi kvantlarning ortacha sonidir. Xemilyuminestsentsiya hodisasi asosida fizika, kimyo va biologiyada sohalarida keng qollaniladigan uslublar ishlab chiqilgan. Xemilyuminestsentsiyaning oddiy korinishi biologik obektlarning modda almashuvi reaktsiyalarida kuzatiluvchi shulalanish hisoblanib, bu bioxemilyuminestsentsiya deyiladi va juda kop dengiz hayvonlari va osimliklari, bazi qongizlar, chuvalchanglar, biologik chirindilarning nurlanishi bunga misol boladi.
Fotoqozgaluvchanlik energiyasidan foydalanish yollari
Fototaksis (taxis - joylanish) - taksis hodisalarining bir turi bolib (termo-, xemo-, gidrotaksis va xokazo), erkin holatdagi biologik obektning yoruglik tasiridan kelib chiqadigan, muayyan yonalishli harakatidan iborat. Boshqa xil taksislar singari, fototaksislar ham obektning yoruglik manbai tomon (ijobiy) yoki unga teskari (salbiy) yunalishdagi harakatini belgilovchi, topotaksislar hamda maydon yoritilganligiga javoban obektning siljishini belgilovchi fototaksislarga bolinadi. Fototaksislar sodda hayvonlar, chuvalchanglar, bakteriyalar, suv utlari hamda bazi bir hujayra ichidagi organoidlar uchun xarakterlidir. Fototaksis tasir spektrlarini organish orqali qayd etilganki, xlorofill, fikotsianin va fikoeritrin - suv otlari hamda sodda hayvonlarda, bakterioxlorofill - bakteriyalarda, fitoxrom - xloroplastlarda fototaksisni taminlovchi pigmentlardir. Kop hollarda shu xildagi pigment sifatida xromoproteid ishlaydi. Sodda organizmlarning fototaksisi, har xil pigmentlar ishtiroki bilan shartlangan ham bolishi mumkin. Fototaksik javob birlamchi fotokimyoviy mahsulotlar fotooksidlanish reaktsiyasining natijasida emas, balki ATF-aza aktivligining oshirilishi natijasida amalga oshadi. Fototaksis fotosintez bilan aloqador hisoblanadi. Topotaksis suv oti hujayrasi, retseptor orqali otgan yoruglik intensivligi gradientining ozgarishiga qarab, yoruglikka nisbatan zarur yonalishni tanlab olishidir. Fotokinez - fototaksisga yaqin hodisa bolib, u yoruglik tasirida kelib chiqadigan biologik obekt harakatchanligining - yoruglik manbai yunalishiga bogliq bolmagan holda boshqarilishidan iborat. Fotokinezda xlorofill, fikotsianin, karotinoidlar yoruglik aktseptori vazifasini bajaradi. Fotosintetik reaktsiyalar - bir necha minut davom etadigan latent davr bilan xarakterlanganligi uchun uning kuchaytirgich mexanizmi inertsiyaga ega deb tushuniladi. Qutblangan nurning qutblanmagan nurga nisbatan anchagina effektiv tasirga ega bolishi, xromoforlar fazoviy orientatsiyalanganligining muhim ekanligidan darak beradi. Fototropizm - fotoretseptsiya hodisasiga mansub bolib, biologik obekt qismlarining yoruglik manbai tomon yoki unga teskari yonalishdagi harakatini belgilaydi. Fototropizm oliy va tuban darajali osimliklarda, zamburuglar hamda otroq hayot kechiradigan suv otlarida kuzatilib, osayotgan organizmning yoritilgan tomonlaridagi hujayralar bolinish tezliklari va kattaliklarining oshishidagi farqlar orqali amalga oshadi. Polyarotropizm ham fototropizmning bir xili bolib, mox va paparotniklarda qayd etilgan bolib, sporalarning chiziqli qutblangan nur tekisligiga nisbatan 90o burchak ostida orientatsiyalanishlari bilan xarakterlanadi. Malumki, polyarotropizm fotoretseptor pigmentlarning fazoviy tartiblangan orientatsiyasiga bogliq bolib, flavinlar ana shu xildagi rolga ega.