Фотобиология. Фотобиоло́гия. Основные фотобиологические процессы
 Скачать 17.59 Kb.
|
|
· Фотобиоло́гия — наука о биологических процессах, инициированных в живых системах действием света, поглощённым одним или несколькими хромофорами (фоторецепторами) этих систем. Влияние света на рост, развитие и многообразные функции организмов известно с древнейших времён. Начало Ф. было положено в 18–19 вв. открытием Фотосинтеза (англ. химик Дж. Пристли, голландский учёный Я. Ингенхауз, швейц. исследователь Ж. Сенебье), разработкой основ теории цветового зрения (Г. Гельмгольц), описанием Фототаксиса и др. Однако как самостоятельное научное направление фотобиологии сформировалась лишь во 2-й половине 20 в. благодаря развитию квантовой теории излучения, которая составляет физическую основу фотобиологии, а также прогрессу в биохимии, биофизике, физиологии и внедрению новых методов исследования Фундаментальные исследования А. Н. Теренина и его школы в области спектроскопии, фотохимии и фотоники сложных молекул стимулировали развитие Ф. в СССР. · Основные фотобиологические процессы. Фотобиологические процессы - процессы, которые начинаются с поглощения квантов света биологически функциональными молекулами и заканчиваются соответствующей физиологической реакцией в организме или тканях. К фотобиологическим относят процессы, начинающиеся с поглощения кванта света биологически важной молекулой и заканчивающиеся какой-либо физиологической реакцией (позитивной или негативной) на уровне организма. Фотохимические и фотофизические процессы являются ключевыми в жизнедеятельности биосистем. Подавляющее большинство фотобиологических реакций относятся к эндергоническим, то есть фотопродукты обладают большим запасом внутренней энергии, чем исходные вещества. По биологическому аспекту эти процессы могут быть разделены на две группы. 1. Физиологические – образующиеся фотопродукты необходимы для нормального функционирования биосистемы, являются одним из звеньев обмена веществ и энергии. Различают: – энергетические (фотосинтез) – обеспечивают аккумулирование солнечной энергии; – информационные (зрение, фототаксисы) – фотопродукты инициируют специализированные механизмы и организм получает информацию о состоянии внешней среды; – фотобиосинтетические – фотохимические стадии синтеза некоторых органических соединений (витамин D). 2. Деструктивно-модифицирующие – под действием света происходит повреждение биомолекул и поражение клеток или организма (эритема, помутнение хрусталика и т.д.). В настоящее время широкое применение получило применение освещения определенных участков тела пациентов с целью лечения. Это направление получило название фотомедицины. К нему относятся: Ультрафиолетовая терапия, основанная на облучении поверхности тела УФ лучами. ПУФО терапия – облучение поверхности кожи ближним ультрафиолетом после приема больными фурокумаринов (таких как псорален) с целью лечения псориаса и некоторых других кожных болезней. УФО крови – облучение крови больных УФ лучами с целью улучшения общего состояния больных сердечно-сосудистыми и некоторыми другими заболеваниями. Фотодинамическая терапия раковой болезни – избирательное разрушение раковых клеток и ткани при облучении зоны опухоли после приема больным фотосенсибилизаторов, таких как порфирины или фталоцианины. Лазерная терапия ускорение заживления ран, улучшение микроциркуляции или общего кровообращения при облучении светом лазера раны или крови больного без использования экзогенных сенсибилизаторов. К фотобиологическим процессам также может быть отнесена биохемилюминесценция (сверхслабые свечения, биолюминесценция). (Здесь, наоборот, определенные биохимические реакции сопровождаются появлением электронно-возбужденного продукта с последующим испусканием кванта люминесценции.) Фотобиологические процессы весьма разнообразны. Каждый из них состоит из многих стадий, начиная с акта поглощения кванта света и кончая физиологическими реакциями на уровне целого организма. Условно всякий фотобиологический процесс можно разбить на несколько стадий: 1) поглощение кванта света; 2) внутримолекулярные процессы размена энергией (фотофизические процессы); 3) межмолекулярные процессы переноса энергии возбужденного состояния; 4) первичный фотохимический акт; 5) темновые реакции, заканчивающиеся образованием стабильных продуктов; 6) биохимические реакции с участием фотопродуктов; 7) общефизиологический ответ на действие света. Первые три стадии одинаковы для фотохимических реакций и фотолюминесценции. Важной характеристикой воздействия света на биологические объекты является спектр фотобиологического действия – зависимость биологического эффекта от длинны волны действующего света. Спектры действия позволяют определить, какая область спектра наиболее эффективно вызывает биологический процесс, а также определить природу молекул, ответственных за поглощение света в данном процессе. Фотохимические реакции, инициируемых светом в тканях, могут иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Известны терапевтические эффекты оптического излучения, осуществляемые за счет поглощения света молекулами, содержащимися в биологических тканях. Так, например, УФ-В-облучение кожи используется для лечения кожного заболевания – псориаза. |