Энергетические уровни атомов и молекул

ФОТОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

С ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ
ЭНДЭРГОНИЧЕСКИЕ
ЭКЗЭРГОНИЧЕСКИЕ

Фотобиологическим называют процесс, который начинается

С БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ
СОБСТВЕННО ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
А) ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ Б) ИНФОРМАЦИОННЫЕ
В) БИОСИНТЕТИЧЕСКИЕ

2. ДЕСТРУКТИВНО-МОДИФИЦИРУЮЩИЕ
А) ЛЕТАЛЬНЫЕ;

Б) МУТАЦИОННЫЕ;
КАНЦЕРОГЕННЫЕ

В) ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ

Эритема (стойкое воспалительное покраснение кожи, возникающее вследствие расширения

Стадии фотобиологического процесса:
поглощение кванта света;
внутримолекулярные процессы размена энергией (фотофизические

Все виды электромагнитного излучения ( от коротковолновых рентгеновских лучей до радиоволн)

Воздействие света разных длин волн вызывает разные фотобиологические эффекты:
Ультрафиолет Видимый свет

КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ СВЕТА

Квант одновременно частица и волна

Свет - совокупность одного или

МОДЕЛЬ АТОМА Н.БОРА

Нильс Бор
(1885-1962)

Нобелевская премия, 1922

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний):
атомная система может находится только

Энергетические уровни атома и условное изображение процессов поглощения и испускания фотонов

Второй постулат Бора (правило частот) : при переходе атома из одного

Нобелевская премия по физике, 1929 г.

Выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового

ФОТОН как ЧАСТИЦА ОБЛАДАЕТ
ЭНЕРГИЕЙ
E = mc2 = hν = hc

По аналогии с соотношением между длиной волны света и энергией фотона

ДЛЯ ОПИСАНИЯ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОНА В АТОМЕ ВОДОРОДА В 1926 году ПРЕДЛОЖЕНО

ψ - волновая функция характеризует движение электрона в пространстве как волнообразное

В ходе решения волнового уравнения вводятся целые числа - так называемые

Принцип минимума энергии
Электроны занимают в первую очередь орбитали, имеющие наименьшую энергию.
Принцип

КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ АТОМА
Система микрочастиц, не подчиняющаяся законам классической механики
Стационарные орбиты

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ

СИНГЛЕТНЫЕ УРОВНИ S(электроны спаренные)

SO –основной синглетный уровень

S2

S1

S1 и S2 - возбужденные

СИНГЛЕТНЫЕ S и ТРИПЛЕТНЫЕ (электроны не спаренные) УРОВНИ Т

S2

S1

SO

Т

Е

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ МОЛЕКУЛ

Еэл — энергия движения электронов относительно ядер,
Екол — энергия колебаний

ЗАКОН БУГЕРА – ЛАМБЕРТА – БЕРА

Иоганн Генрих Ламберт
1728-1777

Пьер Бугер (Буге)

I0 – ИНТЕНСИВНОСТЬ ПАДАЮЩЕГО СВЕТА
I1 – ИНТЕНСИВНОСТЬ ВЫШЕДШЕГО СВЕТА
l – ТОЛЩИНА

При начальных условиях l =0 и С=lnI 0

В экспоненциальной форме

Отсюда

ЗАКОН БУГЕРА – ЛАМБЕРТА – БЕРА
ИНТЕНСИВНОСТЬ СВЕТА, ПРОШЕДШЕГО

Перепишем уравнение еще раз в логарифмической форме и избавимся от минуса

Заменим

ЗАВИСИМОСТЬ ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА

tg α= εl

УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАКОНА БУГЕРА – ЛАМБЕРТА - БЕРА

Свет монохроматический
Отсутствие взаимодействия между

Иногда используют другую характеристику - КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПУСКАНИЯ Т

ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ И КОЭФФИЦИЕНТ

АБСОРБЦИОННАЯ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ БЕЛКОВ

ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ

ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПЕКТРЫ АТОМОВ

СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ БАКТЕРИОРОДОПСИНА

СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ БЕЛКОВ

В ОСНОВЕ АБСОРБЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ЛЕЖИТ ЗАКОН БУГЕРА – ЛАМБЕРТА - БЕРА

СПЕКТРОФОТОМЕТР

Особенности спектроскопии биополимеров

Использование растворов

Узость температурного интервала, в котором биополимеры не

ПОГЛОЩЕНИЕ БЕЛКОВ

Хромофор - функциональная группа, с которой связано возбуждение молекулы

Для изучения свойств пептидных хромофоров используют модельные соединения (они аналогичны рассматриваемым

ПОГЛОЩЕНИЕ АМИНОКИСЛОТНЫХ ОСТАТКОВ

Для боковых групп многих аминокислот (Asp, Glu, Asn, Gln,

Интерес представляют только те хромофоры белковых молекул, которые поглощают при длинах

Ароматические аминокислоты: триптофан, тирозин и фенилаланин.

Индольное кольцо

бензольное кольцо

фенольное кольцо

триптофан

тирозин

фенилаланин

хромофорные группы

Спектры поглощения ароматических аминокислот.
По оси ординат отложены значения молярного коэффициента

Изменение рН мало влияет на спектры поглощения изолированных пептидных хромофоров.
В

Многие белки содержат группы, отличающиеся от обычных аминокислот.

ПРИМЕРЫ

РОДОПСИН

ГЕМПРОТЕИНЫ

ФЛАВОПРОТЕИНЫ

Спектр поглощения коровьего родопсина в УФ и видимой областях.

Очищенный родопсин был

Спектры поглощения некоторых хромофорных белков

Зеленый хлорофилл

Оранжевый β каротин

Красный оксигемоглобин

Спектры поглощения цитохрома с (Fe3+) при различных значениях рН 1.7 –

Дифференциальный спектр – разностный спектр, который получается при автоматическом вычитании из

Если разложить это в степенной ряд по малому параметру и пренебречь

СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ ТРИПТОФАНА В ВОДЕ
МАКСИМУМ ПРИ 280 нм И МАЛЕНЬКИЙ ПИК

СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ (а) и ТЕМПЕРАТУРНО-ПЕРТУРБАЦИОННЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ СПЕКТР (б) ТРИПТОФАНА В ВОДЕ
Градиент

Для получения ТЕМПЕРАТУРНО-ПЕРТУРБАЦИОННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СПЕКТРОВ раствор белка одинаковой концентрации помещают в