4.2. Спектры действия фотопревращений молекул и фотобиологических процессов.
Определение 19:
Спектром действия фотохимической реакции или фотобиологического процесса называется зависимость некоторого количественного показателя данной реакции или процесса от длины волны (энергии квантов, частоты, волнового числа) действующего излучения.
Цели регистрации спектров действия состоят в следующем:
выявление спектрального диапазона излучения, действие которого наиболее эффективно в плане индукции изучаемого эффекта (это бывает необходимо в тех случаях, когда изучаемый эффект полезен и используется, например, в медицине);
выявление природы молекул-первичных акцепторов квантов действующего излучения.
При решении второй из вышеприведенных задач следует выбрать такой количественный критерий оценки величины фотобиологического эффекта, который связан с эффективностью поглощения излучения первичным акцепторов фотонов более или менее простой зависимостью.
В случае регистрации спектра действия фотохимической реакции удобно исследовать зависимость от длины волны (частоты, волнового числа или энергии квантов) действующего излучения такого показателя, как поперечное сечение фотолиза (). Напомним, что = (см. выше). Величина квантового выхода фотохимической реакции , как уже указывалось выше, от длины волны (частоты, волнового числа, энергии квантов) действующего излучения не зависит, поэтому вид зависимости =f() будет определять поперечным сечением поглощения . Однако зависимость =f() – одна из форм представления спектра поглощения молекулы-акцептора фотонов. Следовательно спектр действия при таком способе регистрации должен совпадать по форме со спектром поглощения данной молекулы.
Если природа молекулы-акцептора фотонов, вызывающих тот или иной фотобиологический процесс неизвестна, спектры действия этого эффекта могут быть получены в 2 формах:
Зависимость количественной характеристики эффекта от длины волны действующего излучения при постоянной дозе облучения.
Зависимость от длины волны действующего излучения величины дозы облучения, вызывающей эффект определенной величины.
4.2.1 Спектры действия фотобиологических эффект при небольшой постоянной дозе облучения
Введем следующие обозначения: пусть - количественная характеристика исследуемого фотобиологического эффекта, а Сап – концентрация активного фотопродукта, определяющего данных эффект, в объекте.
Достаточно часто между и Сап наблюдается прямая пропорциональность:
(129)
в выражении (129) – коэффициент пропорциональности между и Сап. Если доза облучения при всех длинах волн исследуемого спектрального диапазона действующего излучения невелика и одинакова, а активный продукт формируется только за счет поглощения света одной молекулой-акцептором фотонов, являющейся единственной хромофорной молекулой в объекте, то выражение (129) можно привести к виду:
(130)
В выражении (130) G1=(E)/l не будет зависеть от длины волны действующего излучения, а величина В – поглощение объекта (равное, как указывалось выше, 1-Т). Таким образом, спектр действия в рассмотренных условиях будет соответствовать по форме зависимости В = f(). Если В невелико, его можно принять равным Nl, где N - концентрация исходных молекул-акцепторов фотонов в образце, а - поперечное сечение поглощения этих молекул. В такой ситуации вид зависимости =f() будет соответствовать по форме виду зависимости =f(), т.е. спектру поглощения молекулы-акцептора квантов.
Приведенные выше рассуждения не лишены, однако, недостатков. Во-первых, нам неизвестно, какая величина Е может считаться небольшой для излучения со всеми длинами волн в исследуемом спектральном диапазоне. Во-вторых, не для всех фотобиологических процессов выполняется условие (129), т.е., вообще говоря, может зависеть от Сап и нелинейно.