Fotokimyoviy va fotobiologik jarayonlar mexanizmlari jarayonlari

Mavzu:	Fotokimyoviy va fotobiologik jarayonlar mexanizmlari jarayonlari

:FOTORESEPSIYA HUJAYRA MENBRANALARNING MOLEKULYAR TUZILISHI Fotobiologiya biologik tizimlarga nur kvanti – hv va ultrabinafsha nurlar ta’sirining molekulyar mexanizmlarini o‘rganadi. Bu jarayonlar asosida fotokimyoviy reaksiyalar yotib, nur kvantining yutilishi bilan boshlanuvchi va turli xil biokimyoviy, fiziologik va umumbiologik effektlar bilan tugallanuvchi murakkab zanjir holidagi reaksiyalar kompleksidan iborat. Fotobiologik jarayonlarda umumiy holda muhim biologik birikmalar sintezlanadi. Bunday jarayonlarga yuksak o‘simliklar, ba’zi bakteriyalar va suv o‘tlarida kechuvchi fotosintez misol bo‘ladi. Fotosintez yuqori darajada ixtisoslashgan strukturalar- xloroplastlarda amalga oshadi. Fotosintezdan tashqari nur kvanti holida olingan informatsiya ta’siridan kelib chiquvchi biologik ritmlar ham organizmlar hayotida muhim ahamiyatga ega. Fotosintezdan tashqari nur kvanti holida olingan informatsiya ta’siridan kelib chiquvchi biologik ritmlar ham organizmlar hayotida muhim ahamiyatga ega.Fotobiologiya, shuningdek, ultrabinafsha, infraqizil va boshqa nurlar ta’sirida tirik tizimlarda yuz beradigan buzilishlarning molekulyar mexanizmlarini ham o‘rganadi. Yirik porsiya holidagi nur kvanti yoki qisqa to‘lqin uzunligidagi ultrabinafsha nurlar tirik organizmda nuklein kislotalar, oqsillar kabi muhim genetik-informatsion, struktura va fermentativ funksiyalarga ega bo‘lgan makromolekulalarga ta’sir etib, turli xil mutatsiyalar va jiddiy funksional izdan chiqishlarni keltirib chiqaradi. Ultrabinafsha nurlar organizmning genetik tizimida DNK darajasida komplementarlikni buzish xususiyatiga ega. Fotobiologiya ultrabinafsha va ko‘rinuvchi nurlar energiyasining yutilishi evaziga biomolekulalarda sodir bo‘ladigan elektronli qo‘zg‘alish holatlari va ularga bog‘liq holda amalga oshadigan fotofizikaviy hamda fotokimyoviy o‘zgarishlarni o‘rganish bilan cheklanadi. Nur kvanti molekula yoki atomga yutilganda tashqi pog‘onadagi elektronlar qo‘zg‘algan holatga kelib, S1 – singlet holatdan S*- singlet holatga o‘tadi va buni quyidagicha ifodalash mumkin: S1 ( S* S* ( S0 T1 ( S0 Bunda T1 -triplet elektron spinlarining parallel joylashish holati hisoblanadi, S* ( S 0 holat nur kvanti holida yutilgan energiyaning bir qismi fluoressensiya ko‘rinishida sochilishini ifodalaydi va bu 10-8-10-9 sek davom etadi. Fotobiologiya ultrabinafsha va ko‘rinuvchi nurlar energiyasining yutilishi evaziga biomolekulalarda sodir bo‘ladigan elektronli qo‘zg‘alish holatlari va ularga bog‘liq holda amalga oshadigan fotofizikaviy hamda fotokimyoviy o‘zgarishlarni o‘rganish bilan cheklanadi. Nur kvanti molekula yoki atomga yutilganda tashqi pog‘onadagi elektronlar qo‘zg‘algan holatga kelib, S1 – singlet holatdan S*- singlet holatga o‘tadi va buni quyidagicha ifodalash mumkin: S1 ( S* S* ( S0 T1 ( S0 Bunda T1 -triplet elektron spinlarining parallel joylashish holati hisoblanadi, S* ( S 0 holat nur kvanti holida yutilgan energiyaning bir qismi fluoressensiya ko‘rinishida sochilishini ifodalaydi va bu 10-8-10-9 sek davom etadi.Elektron qo‘zg‘alishi asosiy energiyasi keyingi zanjiriy jarayonlarga uzatilib, kimyoviy bog‘lar energiyasiga aylantiriladi. T1 ( S 0 holatdagi o‘tish fosforessensiya deyiladi. Fluoretsensiya spektrining shakli va kvant chiqishi qo‘zg‘atuvchi nur to‘lqin uzunligiga bog‘liq bo‘lmaydi. CHunki fluoressensiya nurlanishi har doim qo‘zg‘algan holatning eng past satxidan boshlanadi va quyidagicha ifodalanadi: q = n/N q – kvant chiqishi, n- chiqariladigan kvantlar soni, N- yutilgan kvantlar soni. Stoks qonuniga ko‘ra, fluoressensiya maksimumi molekula yutish maksimumiga nisbatan uzunroq to‘lqin sohasida bo‘ladi.Elektron qo‘zg‘alishi asosiy energiyasi keyingi zanjiriy jarayonlarga uzatilib, kimyoviy bog‘lar energiyasiga aylantiriladi. T1 ( S 0 holatdagi o‘tish fosforessensiya deyiladi. Fluoretsensiya spektrining shakli va kvant chiqishi qo‘zg‘atuvchi nur to‘lqin uzunligiga bog‘liq bo‘lmaydi. CHunki fluoressensiya nurlanishi har doim qo‘zg‘algan holatning eng past satxidan boshlanadi va quyidagicha ifodalanadi: q = n/N q – kvant chiqishi, n- chiqariladigan kvantlar soni, N- yutilgan kvantlar soni. Stoks qonuniga ko‘ra, fluoressensiya maksimumi molekula yutish maksimumiga nisbatan uzunroq to‘lqin sohasida bo‘ladi. CHunki yutilgan energiya bir qismi issiqlikka aylanadi. Energiya migratsiyasi qo‘zg‘algan molekulalarning S1, T1 satxlarida amalga oshib, nurlanishsiz- V va kinetik to‘qnashuvlarsiz –S, issiqlikka aylanmasdan uzatishlardan iborat bo‘lib, umumiy tarzda quyidagicha ifodalanadi: V + nur kvanti ( V* V* + S ( S* +V Bu jarayon molekula ichida yoki molekulalararo kechadi. V va S uzatilishning aylanma-rezonans yo‘lida energiya jihatidan farqlanuvchi elektronlar almashinadi. Induktiv rezonans yo‘lida esa molekulalararo masofa ancha katta (2-10 nm) holatda qo‘zg‘algan V* va S molekulalarning rezonansli ta’sirlashishi amalga oshadi. Eksiston yo‘li kristall strukturalarda uchrab, qo‘zg‘algan elektronning boshqa molekulaga o‘tishida fazoviy yaqin molekulalar guruhining birgalikda qo‘zg‘alishi ro‘y beradi. CHunki yutilgan energiya bir qismi issiqlikka aylanadi. Energiya migratsiyasi qo‘zg‘algan molekulalarning S1, T1 satxlarida amalga oshib, nurlanishsiz- V va kinetik to‘qnashuvlarsiz –S, issiqlikka aylanmasdan uzatishlardan iborat bo‘lib, umumiy tarzda quyidagicha ifodalanadi: V + nur kvanti ( V* V* + S ( S* +V Bu jarayon molekula ichida yoki molekulalararo kechadi. V va S uzatilishning aylanma-rezonans yo‘lida energiya jihatidan farqlanuvchi elektronlar almashinadi. Induktiv rezonans yo‘lida esa molekulalararo masofa ancha katta (2-10 nm) holatda qo‘zg‘algan V* va S molekulalarning rezonansli ta’sirlashishi amalga oshadi. Eksiston yo‘li kristall strukturalarda uchrab, qo‘zg‘algan elektronning boshqa molekulaga o‘tishida fazoviy yaqin molekulalar guruhining birgalikda qo‘zg‘alishi ro‘y beradi.Qo‘zg‘algan molekula reaksiyaga oson kirishib, ushbu reaksiyalar quyidagicha guruhlanadi: 1. Fotolyuminessensiya 2. Fotooksidlanish 3. Qayta guruhlanish va izomerlanish 4. Fotokimyoviy parchalanish. Fotolyuminitsensiya modda tomonidan yutilgan nur kvanti bir qismining nurlanish tarzida sochilishini ifodalaydi. YOrug‘lik oqimining yutilishi Buger- Lambert qonuni va Ber qonuni asosida boradi. Buger- Lambert qonuniga ko‘ra bir jinsli rangli muhitning o‘zgarmas qalinlikka ega har bir yupqa qatlami undan o‘tadigan monoxromatik nurning faqat ma’lum bir qisminigina yutadi.Qo‘zg‘algan molekula reaksiyaga oson kirishib, ushbu reaksiyalar quyidagicha guruhlanadi: 1. Fotolyuminessensiya 2. Fotooksidlanish 3. Qayta guruhlanish va izomerlanish 4. Fotokimyoviy parchalanish. Fotolyuminitsensiya modda tomonidan yutilgan nur kvanti bir qismining nurlanish tarzida sochilishini ifodalaydi. YOrug‘lik oqimining yutilishi Buger- Lambert qonuni va Ber qonuni asosida boradi. Buger- Lambert qonuniga ko‘ra bir jinsli rangli muhitning o‘zgarmas qalinlikka ega har bir yupqa qatlami undan o‘tadigan monoxromatik nurning faqat ma’lum bir qisminigina yutadi.Energiya nuqtai nazardan, fotobiologik reaksiyalar ikki gruppaga bo‘linadi: fotobiologik reaksiyalar natijasida yorug‘lik energiyasi mahsulotlarda to‘plansa, bunday reaksiyalar endergonik; energiya reaksiyaning aktivlanish to‘sig‘ini engishga sarf etilsa, bunday reaksiyalar ekzergonik reaksiyalar deyiladi. Biologik nuqtai nazardan esa, fotobiologik reaksiyalar funksional - fiziologik hamda destruktiv - modifikatsion reaksiyalarga bo‘linadi. Funksional - fiziologik reaksiyalar ko‘rinuvchi nur ta’sirida amalga oshadi: a) energetik reaksiyalar (fotosintez, fotofosforlanish) b) informatsion reaksiyalar (fotoretsepsiya, fototropizm, fotomorfogenez, fotoperiodizm) v) biosintetik reaksiyalar (xlorofill biosintezi, pigment va vitaminlar sintezining induksiyalanishi) ga bo‘linadi. Destruktiv - modifikatsion reaksiyalar asosan ultrabinafsha nur ta’sirida amalga oshadigan reaksiyalar hisoblanadi Energiya nuqtai nazardan, fotobiologik reaksiyalar ikki gruppaga bo‘linadi: fotobiologik reaksiyalar natijasida yorug‘lik energiyasi mahsulotlarda to‘plansa, bunday reaksiyalar endergonik; energiya reaksiyaning aktivlanish to‘sig‘ini engishga sarf etilsa, bunday reaksiyalar ekzergonik reaksiyalar deyiladi. Biologik nuqtai nazardan esa, fotobiologik reaksiyalar funksional - fiziologik hamda destruktiv - modifikatsion reaksiyalarga bo‘linadi. Funksional - fiziologik reaksiyalar ko‘rinuvchi nur ta’sirida amalga oshadi: a) energetik reaksiyalar (fotosintez, fotofosforlanish) b) informatsion reaksiyalar (fotoretsepsiya, fototropizm, fotomorfogenez, fotoperiodizm) v) biosintetik reaksiyalar (xlorofill biosintezi, pigment va vitaminlar sintezining induksiyalanishi) ga bo‘linadi. Destruktiv - modifikatsion reaksiyalar asosan ultrabinafsha nur ta’sirida amalga oshadigan reaksiyalar hisoblanadi Fotobiologik reaksiyalar quyidagi bosqichlarni o‘z ichiga oladi: 1) Fotofizikaviy bosqich (yorug‘likning yutilishi, elektron qo‘zg‘algan holatning sodir bo‘lishi, energiyaning molekula ichida qayta taqsimlanishi) 2) Birlamchi fotokimyoviy bosqich (dastlabki fotomaxsulotning hosil bo‘lishi ) 3) Ikkilamchi fotokimyoviy bosqich (birlamchi fotomaxsulotning barqaror maxsulotlarga aylanishi) 4) Qorong‘ida o‘zgarish bosqichi (barqaror maxsulotlarning navbatdagi o‘zgarishi) 5) Oxirgi biologik makroeffektFotobiologik reaksiyalar quyidagi bosqichlarni o‘z ichiga oladi: 1) Fotofizikaviy bosqich (yorug‘likning yutilishi, elektron qo‘zg‘algan holatning sodir bo‘lishi, energiyaning molekula ichida qayta taqsimlanishi) 2) Birlamchi fotokimyoviy bosqich (dastlabki fotomaxsulotning hosil bo‘lishi ) 3) Ikkilamchi fotokimyoviy bosqich (birlamchi fotomaxsulotning barqaror maxsulotlarga aylanishi) 4) Qorong‘ida o‘zgarish bosqichi (barqaror maxsulotlarning navbatdagi o‘zgarishi) 5) Oxirgi biologik makroeffektFotobiologik reaksiyalar qanchalik xilma-xil bo‘lmasin, ularning hammasi asosiy mexanizmlari jihatidan ichki umumiylikka ega bo‘lib, tirik organizmlarning hayot faoliyatlarida o‘z ifodasini topadi. Fotosintez – yuksak o‘simliklar, suv o‘tlari va ba’zi bir bakteriyalar tomonidan, yorug‘lik energiyasi ishtirokida, organik moddalarning hosil qilinishi jarayonidir. Fotosintezning birlamchi bosqichi, energiya transformatsiyasining uch pog‘onasini o‘z ichiga oladi: 1) yorug‘likning fotosintetik pigmentlar tomonidan yutilishi va elektronli-qo‘zg‘alish energiyasining fotosintez reaksiya markaziga migratsiyalanishi, 2) reaksiya markazida zaryadlarning dastlabki taqsimlanishi va energiya transformatsiyasi, 3) elektronning elektron-transport zanjiri bo‘ylab tashilishi, SO2 fiksatsiyalanishi qorong‘ulik bosqichlari va maxsulotlar sintezida ishlatiladigan barqaror maxsulotlar (NADF, ATF) ning paydo bo‘lishi.Fotobiologik reaksiyalar qanchalik xilma-xil bo‘lmasin, ularning hammasi asosiy mexanizmlari jihatidan ichki umumiylikka ega bo‘lib, tirik organizmlarning hayot faoliyatlarida o‘z ifodasini topadi. Fotosintez – yuksak o‘simliklar, suv o‘tlari va ba’zi bir bakteriyalar tomonidan, yorug‘lik energiyasi ishtirokida, organik moddalarning hosil qilinishi jarayonidir. Fotosintezning birlamchi bosqichi, energiya transformatsiyasining uch pog‘onasini o‘z ichiga oladi: 1) yorug‘likning fotosintetik pigmentlar tomonidan yutilishi va elektronli-qo‘zg‘alish energiyasining fotosintez reaksiya markaziga migratsiyalanishi, 2) reaksiya markazida zaryadlarning dastlabki taqsimlanishi va energiya transformatsiyasi, 3) elektronning elektron-transport zanjiri bo‘ylab tashilishi, SO2 fiksatsiyalanishi qorong‘ulik bosqichlari va maxsulotlar sintezida ishlatiladigan barqaror maxsulotlar (NADF, ATF) ning paydo bo‘lishi.E’TIBORINGIZ UCHUN RAHMAT
http://fayllar.org