Лекция 6. ОСНОВЫ ФОТОБИОЛОГИИ

Е.В. Дмитриев

6.1. взаимодействие квантов света с биомолекулами

Фотобиология - наука, изучающая закономерности и механизмы действия света на биологические системы различного уровня организации.

Фотомедицина как раздел фотобиологии не только рассматривает фотобиологические процессы, протекающие в организме человека, но и обеспечивает формирование теоретической и методической основы физиотерапевтических методов оптического воздействия и диагностического инструментария.

Свет (или оптическое излучение) - диапазон электромагнитных колебаний, к которому наряду с видимым диапазоном относят инфракрасные и ультрафиолетовые волны. Основным естественным источником электромагнитных волн является излучение Солнца, достигающее поверхности нашей планеты (рис. 6.1).

Основными характеристиками излучения (табл. 6.1) являются длина

волны (λ, м, нм), частота колебаний

, энергия квантов света

(Е = mc², Дж, эВ).

Квантовая биофизика изучает электронную структуру биологически важных молекул, электронные переходы в этих молекулах и пути превращения энергии возбужденного состояния молекул в энергию продуктов.

Каждый электрон в молекуле находится на определенной орбитали и обладает определенной энергией. Если молекуле сообщить энергию (например, в форме кванта света), может произойти переход с

заполненного основного уровня (S₀) на один из незаполненных (рис. 6.2, см. цв. вклейку). При этом молекула оказывается в синглетном (S₁, S₂, ?, S_n) электронно-возбужденном состоянии.

Рис. 6.1. Спектр солнечного света и спектры поглощения кислорода и озона (1 - спектральный состав солнечного излучения у поверхности Земли; 2 - спектр поглощения кислорода; 3 - спектр поглощения озона)

Таблица 6.1. Основные параметры оптического излучения