- •1.Мембраналық процесстердің биофизикасы
- •1.1. Биологиялық мембраналар. Құрылымы, қасиеттері және оларды зерттеу жолдары.
- •1.1.1. Мембраналардың негізгі қасиеттері мен функциялары
- •1.1.2. Мембраналардың химиялық құрылымы.
- •1.1.3. Модельдік мембраналар
- •1.1.4. Фосфолипидттік молекулалардың көмірсутек тізбектерінің мембраналардың липидтік биқабатындағы қозғалғыштығы
- •1.1.5. Мембранадағы молекулярлық компоненттердің қозғалғыштығы
- •1.2. Биологиялық мембраналар арқылы бейэлектролиттердің тасымалдауы. Пассивті тасымалдаудың негізгі механизмдері.
- •1.2.1. Пассивті және белсенді тасымалдау ұғымдары.
- •1.2.2. Мембрана арқылы заттардың пассивті тасымалдаудың механизмдері
- •1.2.3. Мембрана арқылы бейэлектролиттердің тасымалдауының механизмдері
- •1.3. Каналдардар арқылы ионддарды тасымалдау. Биологиялық мембраналар арқылы белсенді тасымалдау.
- •1.3.1. Иондардың тасымалдауы. Мембраналар арқылы иондардың тасымалдауының электродиффузиялық теориясы.
- •1.3.3. Иондық каналдардың құрылымы мен қызмет атқаруы.
- •1.3.4. Биологиялық мембраналар арқылы заттардың белсенді тасымалдауы. Натрий-калийлік насос.
- •1.4. Электір қозу құбылысы. Тыныштық потенциалы және оның молекулярлық механизмдері.
- •1.4.1. Электір қозу ұғымы.
- •1.4.2. Мембраналық потенциал және оны тіркеу әдістері.
- •1.4.3. Тыныштық потенциалының молекулярлық механизмдері.
- •1.5. Жүйке талшықтарының және басқа қозғыш ұлпалардың әрекет потенциалдары. Молекулярлық механизмдері.
- •1.5.1. Әрекет потенциалының фазалары.
- •1.5.2. Әрекет потенциалының генерациясы.
- •1.6. Ходжкин-Хаксли үлгісі беретін иондық тоқтардың формалды сипаттамасы. Жеке каналдардың қызмет атқаруларының тәуелсіздігі.
- •1.6.1. Ходжкин-Хаксли үлгісі беретін иондық тоқтардың формалды сипаттамасы.
- •1.6.2. Жеке каналдардың қызмет атқаруларының тәуелсіздігі.
- •1.7. Кардиомиоциттердің әрекет потенциалы. Жүрек ұлпалары бойымен әрекет потенциалдарының таралуы.
- •1.7.2. Кардиомиоциттің әрекет потенциалының пайда болуының молекулярлық механизмі.
- •1.7.3. Диастолалық деполяризация және табалдырық потенциал.
- •2. Фотобиологиялық процесстердің биофизикасы.
- •2.1. Биологиялық жүйелердің жарықты жұту заңдылықтары
- •2.1.1. Кванттық биофизиканың пәні мен мақсаттары.
- •2.1.2 Биологиялық маңызды молекулалардағы электронды көшулер.
- •2.1.3. Биожүйелермен жарықты жұтуының электрондық спектрлері.
- •2.1.4. Биомолекулалардың сапалы және сандық спектрофотометриялық талдауы
- •2.2. Биологиялық жүйелердің люминисценциясы.
- •2.2.1. Флуоресценцияның кванттық шығуы
- •2.2.2. Триплетті қалыптың сипаттамасы. Фосфоресценция.
- •2.2.3. Энергияның миграциясы және оның түрлері.
- •2.3. Фотобиологиялық процестердің алғашқы сатылары. Фотобиологиялық әсерлердің спектрлері.
- •1. Фотобиологиялық процесстердің алғашқы стадиялары
- •1.2.Фотобиологиялық әсерлердің спектрлері
2.2.2. Триплетті қалыптың сипаттамасы. Фосфоресценция.
Синглетті қалыппен (S) қатар молекула триплетті қалыпта (Т) да бола алады (сурет 35). Бұл қалыптардағы молекулалардың электрондық деңгейлері энергия шкалалары бойынша синглетті қалыптармен салыстырғанда төмендеу жатады.
Синглетті қалыптан (S*) триплетті қалыпқа (Т) сәулелендірусіз көшу интеркомбинациялық конверсия деп аталады. Ол синглетті деңгейдегі (S*) фотоэлектронның спинінің ориентациясының өзгеруімен байланысты. Бұның нәтижесінде негізгі қалыптағы (So) химиялық байланысты құрайтын екі жұптасқан электрондардың спиндері еңді параллельді орналасады. Сондықтан, триплетті молекула екі жұптаспаған электронға ие болады да, бирадикалдар сияқты парамагнитті қасиеттерін көрсетеді.
Триплетті қалыптан негізгі қалыпқа көшу (ТSo) спиннің қайтадан өз қалпына келуімен байланысты, сондықтан, ондай көшудің ықтималдығы өте төмен. Триплептті қалыптың уақыты синглетті қалптың (S*) уақытымен салыстырғанда ұзынрақ (10-6–10-2 с.). Триплетті қалыптан негізгі қалыпқа көшулер (ТSo) фосфоресценциямен бірге ағады немесе сәулелендірусіз ағуы мүмкін.
Триплетті қалыптан қозған синглетті қалыпқа кері көшуі де (ТS*) болуы мүмкін. Бұл көшу жылу энергияның есебінен болады. Бұл жағдайда баяу флуоресценция бақыланады, оның спектрлері қалыпты флуоресценция спектрлеріне ұқсайды, ал ұзақтығы фосфоресценция уақытымен бірдей. Сондықтан триплетті молекула өте ұзақ уақыт өмір сүреді, ол екінші квантты жұтуға үлгере алады да, екінші триплетті деңгейге көшеді.
Көптеген заттар жарықты өшіргеннен кейін жарық беретіндігі белгілі. Бұл құбылыс фосфоресценция деп аталады. Триплетті қалыпта фосфоресценцияның уақыты мен кванттық шығуы флуоресценцияны сипаттайтын феноменологиялық ара қатынастарға бағынады. Фосфоресценция қозған молекуланың сәулелендірусіз дезактивациялау тәсілдерінің бірі болып табылады.
Қозған молекуланың дезактивациясы триплептті қалыпқа интеркомбинациялық конверсияның есебінен жүзеге асырылады. Бірінші (төменгі) триплеттік қалыптың (Т1) тербелмелі деңгейі бірінші синглетті қозған ең төменгі деңгейінен (S1) төмендеу орналасады (сурет 35), сондықтан, жоғары орналасатын барлық деңгейлер триплетті деңгей (Т1) үшін синглетті S1 тербелмелі деңгей сияқты бірдей алыс болады.
Интеркомбинациялық конверсия төменгі синглетті деңгейден жоғары триплетті тербелмелі деңгейге көшудің есебінен жүзеге асырылады. Кейбір молекулалар үшін интеркомбинациялық конверсия өз бетімен пайда болады (S1-қалыптын төмеңгі тербелмелі деңгейлерден жоғары деңгейлерге термикалық активация есебінен). Бұл көшу триплетті деңгейден негізгі деңгейге сәулеленумен көшу деп аталады (Т1 So + hvфосф)
Фосфоресценцяның жолағы флуорисценциямен салыстырғанда одан да ұзынтолқынды облысында орналасады (сурет 37). Оның өмір сүру уақыты флуоресценцияға қарағанда өте ұзақ және бірнеше секундаға дейін жетеді. Фосфоресценцияның кванттық шығуы флуоресценцияның кванттық шығуынан төмендеу болады.
Триплетті қалыпқа интеркомбинациялық конверсияның жылдамдығының константасы маңызды фотохимиялық көрсеткіш болып табылады. Ерітінділерде (Т1 So) сәулеленусіз көшудің жылдамдығы интеркомбинациялық конверсияның немесе триптепттік қалыпты әртүрлі қоспалармен сөндірудің жылдамдықтарынан төмендеу болады. Сондықтан, фосфоресценцияны көбінесе қатты жүйелерде және темпаратуралар төмен болған кезде бақылауға болады.
Фосфоресценцияны баяу флуорисценциядан айыру керек. Олардың спектрлері бір-біріне сәйкес келеді, тек фосфоресценция ұзақ уақыт ағады. Баяу флуоресценция молекуланың триплетті қалыптан бірінші қозған синглетті қалыпқа қайта оралуымен (мысалы, молекуланың термикалық ортасының вибрациялық энергиясы себебінен) байланысты. Келесі кезең – негізгі қалыпқа сәулеленумен көшу және флуорисценцияның пайда болуы.
Температура төмендегенде (молекуланың жылу энергиясының қоры азайғанда) флуоресценцияның пайда болуының ықтималдығы төмендейді де, фосфоресценцияның ықтималдығы өседі.
Тікелей қозу кезінде триплетті қалыптың пайда болуының ықтималдығы төмен, өйткені қозған электронның спині өзгеру керек. Триплетті қалыптағы молекуланың реакцияларға түсу қабілеттігі жоғары, өйткені ол бұл қалыпта аз уақыт болады (бірнеше миллисекундалар). Бірақ, синглетті қалыппен салыстырғанда триплетті қалыпта электрондар үлкен көлемдерде таралады. Триплетті қалыптағы молекуланың сыртқы ортамен электронмен алмасу ықтималдығы өседі. Триплетті қалыптағы молекулалар қосарланбаған электрондары бар еріген молекулаларымен дезактивацияланады.