Kvant biofizikasi elementlari

Molekulaning qo’zg’algan holatlari va energiyaning migrasiyalanishi.
Yorug’likning modda tomnidan yutilishi molekulyar jarayon bo’lib, mazkur hodisa murakkab biologik strukturalarga (yadro, mitoxond­riya, hujayra va boshqalarga) dahldor emas. Yorug’lik molekula tomonidan, energiyasi h q hcG’ ga teng kvantlar tarzida, 10^-14 - 10^-15 sek davomida yutilib bo’ladi. Yorug’likning molekula tomonidan yuti­lishi, fizikaviy jarayon bo’lib, u quyidagicha tasvirlanadi:
Ao g h q A*
bu erda A^* - molekulaning qo’zg’algan holati, yorug’lik yutilganda nur energiyasi elektronlarning tebranma va aylanma energiyalariga aylanadi va shu munosabat bilan molekulaning elektron konfigurasiyasi o’zgaradi. Kvant yutilishi evaziga, A molekula tomonidan olingan qo’zg’alish energiyasi, quyida tasvirlangan usullarning biri orqali sarflanadi.

• 
  nurlanish: A*  A Q h
  
• 
  nurlanmasdan konversiyalanish: A*  Ao Q issiqlik,
  
• 
  kimyoviy reaksiya: A^*  mahsulot.
  

Molekulaning yorug’likdan qo’zg’alishi bir elektronli jarayon bo’lib, uning davomida orbitaldagi elektronlar juftidagi elektronlardan birining asosiy (S₀) sathdan, yuksakroq (qo’zg’algan) sath (S₁)ga o’tishi bilan kechadi. Juftning ikkinchi elektroni asosiy (S₀) sathda qoldi. Elektronli qo’zg’alish energiyasi, eng quyi tebranish sathidan boshlab o’lchanadi. qo’zg’algan holatning eng quyi darajasi - singlet S, (qo’zg’algan va qo’zg’almagan elektronlarning spinlari antiparallel) va triplet. T₁ (elektronlarning spinlari parallel) holatlaridir. Qo’zg’alish energiyasi yuqorida tasvirlangan yo’llarning biri orqali, nurga aylanib yoki aylanmasdan amalga oshadigan o’tishlarda sarflana­di. qo’zg’algan holat yashash davrini, nurlanish bo’yicha birinchi tartib kinetika atamalari yordamida aniqlash mumkin. Agarda nurlanish qo’zg’algan holatdan asosiy holatga qaytishning birdan-bir yo’li bo’lsa, u holda mazkur holatdan chiqish tezlik konstantasiga teskari bo’lgan kattalik qo’zg’algan holatning tabiiy yashash davri. Deb atala­di. qo’zg’algan S, holatdan asosiy S₀ holatga o’tishda sodir bo’ladi­gan nurlanish fluoressensiya. Deb ataladi. Fluoressensiyaning tabiiy yashash davri, ko’pchilik organik molekulalar uchun 10^-9 - 10^-6 sek bilan xarakterlanadi. Qo’zg’algan T₁ holatdan asosiy S₀ holatga o’tish bilan kechadigan nur­lanish fosforessensiya deb atalib, uning tabiiy yashash davri 10^-3 - 10 sek oralig’idan o’rin oladi.
Fluoressensiya spektrining shakli (Kashi qoidasi) va kvant chiqishi (Vavilov qonuni) qo’zg’atuvchi nur to’lqin uzunligiga bog’liq bo’lmaydi, chunki fluoressensiya nurlanishi har doim qo’zg’algan (S₀) holat­ning eng tuban sathidan boshlanadi: q q n G’ N, bu erda q- kvant chiqishi, n- chiqariladigan kvantlar soni, N- yutil­gan kvant lar soni.
Stoks qonuniga binoan, fluoressensiya maksimumi, molekulaning yutish maksimumiga nisbatan uzunroq, to’lqin sohasida yotadi (chunki yutilgan energiyaning bir qismi issiqka aylanadi).
Fotofluoressensiya hodisasi biofizika va biokimyoda tadqiqot me­todi sifatida keng qo’llaniladi. Birinchidan, oqsillar xususiy flu­oressensiyasini o’lchash orqali, uning konformasion holati haqida ma’lumotga ega bo’lishi mumkin. Oqsilning xususiy ultrabinafshaha fluoressensiyasi yordamida, unda triptofan va tirozin qoldiqlari­ning bor- yo’qligini aniqlash mumkin. Uning parametrlari o’sha qol­diqlarning mikroqurshoviga bog’liq ravishda o’zgaradi. Masalan, trip­tofanillar fluoressensiyasining kvant chiqishi 0,1-0,4 oralig’ida bo’lib, spektr maksimumi 320-325 nmda qayd etiladi. Fluoressensiya spektrofotometrlardan farqlanadigan, fluorametrlarda o’lchanadi. Ularda fluoressensiya qo’zg’atuvchi va uni qayd etuvchi sistemalar mavjud.