Фотобиологические процессы

Фотобиологическими называют процессы которые протекают в живых организмах под действием поглощенных фотонов, ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра. Они свойственны организмам всех царств живой природы от прокариот, низших и высших растений до высших животных и человека.

Фотобиологические процессы начинаются поглощением фотонов света. В ходе биохимической эволюции сформировались специальные поглощающие свет вещества — пигменты, роль которых свя­зана с выполнением полезных для жизнедеятельности организмов светозависимых функций. Вместе с тем белки и нуклеиновые кислоты также поглощают свет ультрафиолетовой области спектра. При этом могут развиваться фотобиологические процессы отрицательного для жизнедеятельности организма характера, что проявляется фотоинактивацией клеток, обусловленной повреждением биомакромолекул ультрафиолетовыми лучами. В ходе эволюции возникли пигментные системы, тем или иным способом защищающие клетки или сложный многоклеточный организм от фотоинактивации.

Типы фотобиологических процессов.

Фотобиологические процессы по их биологическому значению разделяют на фотофизиологические и фотодеструктивные.

Фотофизиологические процессы обеспечивают протекание связанных со световым воздействием физиологических функций организма. Их можно разделить на процессы энергозапасания, при которых энергия поглощенных фотонов превращается в иные формы свободной энергии (например, энергию химических связей восстановленных соединений, градиента концентрации ионов), и на процессы регуляции, при которых свет определяет напряженность ряда физиологических функций. Выделяют также фотобиосинтетические процессы, вызывающие образование на свету ряда биологически важных веществ.

В фотобиологических процессах энергозапасания поглощается и подвергается превращениям значительное количество энергии света. В фотобиологических информационных процессах, напротив, обычно физиологически значимыми оказываются весьма небольшие количества поглощаемой энергии.

Среди фотобиологических процессов, происходящих на нашей планете, безусловно, ведущее место принадлежит фотосинтезу. Запасаемая в ходе фотосинтеза энергия солнечных лучей служит главнейшим источником энергии для всего гетеротрофного мира. Принимающие участие в фотобиологических процессах ультраструктурные элементы клеток и их метаболические системы в ходе эволюции приобрели настолько специализированную организацию, что в норме при поглощении фотонов не происходит каких-либо повреждений макромолекул.

Фотодеструктивные процессы, состоящие в возникновении под влиянием света повреждений биомакромолекул (белков, нуклеиновых кислот, других соединений, обладающих хромофорными группами), относятся к патологическим явлениям. Они могут сопровождаться гибелью клеток, возникновением мутаций, нарушением физиологических функций организма. Выделяют фототоксические и фотоаллергические эффекты.

Фототоксическими эффектами называют световые по­вреждения кожи или глаз, не сопровождающиеся аллер­гическими реакциями. Клинически они проявляются в форме эритемы, эдемы, пигментации, помутнения хруста­лика и т. д.

Фотоаллергические эффекты включают в себя первич­ный иммунологический механизм аллергической сенсиби­лизации.

Для защиты от отрицательных последствий фотодеструкции биологически важных веществ многие организмы обладают специальными приспособлениями — экранированием светочувствительных компонентов клетки особыми пигментами, дезактивацией возникающих фотопродуктов, восстановлением поврежденных молекул.