Біофізика фотобіологічних процесів

1.

Тема роботи:
“Біофізика фотобіологічних процесів”
Виконав: студент гр. ФЕ-21
Клюшниченко Д.В.

2.

Фотобіологічні процеси та їх стадії
Фотобіологічні процеси :
-фотосинтез (синтез органічних молекул за рахунок енергії сонячного
світла);
-фототаксис (рух організмів, наприклад бактерій, до світла або від світла);
-фототропізм (поворот листя або стебел рослин до світла або від світла);
-зір (перетворення світлової енергії на енергію нервового імпульсу в
сітківці ока або в аналогічних фоторецепторах).
Рис. 2 - фототропізм
Рис. 1 - фотосинтез

3.

Стадії фотобіологічного процесу
Умовно будь-який фотобіологічний процес можна розбити на
декілька стадій:
1) поглинання кванта світла;
2) внутрішньомолекулярні процеси обміну енергією (фотофізичні
процеси);
3) міжмолекулярні процеси перенесення енергії збудженого стану;
4) первинний фотохімічний акт;
5) біохімічні реакції за участю фотопродуктів;
6) загальнофізіологічна відповідь на дію світла.

4.

Фотохімічні перетворення проходять, як правило, у вигляді одноквантових
фотохімічних процесів. Джерелом енергії для всіх метаболічних процесів на
Землі є сонце.
Величезна кількість фотобіологічних процесів може бути систематизована
як з енергетичної, так і з біологічної сторони.
Фотобіологічні реакції :
-ендергонічна реакція (фотосинтез у рослин і водоростей);
-екзергонічна реакція.
З біологічної, функціональної сторони фотобіологічні реакції можна
підрозділити на : фізіологічні (функціонально-фізіологічні) і такі, що
деструктивно модифікують.

5.

Біофізика фотобіологічних процесів
Однією з найважливіших фундаментальних проблем біофізики є
розшифрування механізмів первинних процесів дії світла на різні біологічні
системи.
1.Молекулярна фотобіологія
Дослідження у цій галузі пов'язані з вивченням фундаментальних
механізмів впливу світла на клітини дріжджів і бактерій.
2. Молекулярні механізми фотосинтезу
Найважливішою фундаментальною проблемою біофізики є вивчення
фотосинтезу.
Ключовою
енергоперетворюючою
структурою
у
фотосинтезуючих організмах є реакційні центри фотосистем, вбудовані у
фотосинтетичні мембрани.

6.

Синтетичні енергоперетворюючі
наносистеми
Базові принципи високоефективного перетворення світлової енергії при
фотосинтезі стали основою створення синтетичних енергоперетворюючих
структур з урахуванням порфіринів.
Для створення штучного фотосинтезу необхідно
забезпечити:
1) поглинання світла;
2) міграція енергії;
3) поділ зарядів.

7.

Найвідоміші штучні
енергоперетворюючі наносистеми
1.Бактеріодопсин
(виконує
нині
функцію
з
так
званого
«безхлорофільного» фотосинтезу в деяких видах архібактерій, надзвичайно
стійкий до різних впливів).
Рис. 3 - бактеріодопсин

8.

9.

2. Кисень, що виділяє комплекс хлоропастів (оксигенний
фотосинтез).
Рис. 4 – процес оксигенного фотосинтезу

10.

Висновки
Вивчення біофізичних аспектів фотобіологічних процесів є центральним
розділом квантової біофізики.
Фотобіологія служить теоретичним фундаментом підвищення продуктивності
фотосинтезу с.-г. рослин, штучного культивування рослин, інтенсифікації розвитку
с.-г. тварин, використання випромінювань в медичній практиці і в боротьбі із
забрудненням навколишнього середовища.
Дослідження в області фотобіології тісно пов'язані з проблемою біологічного
використання сонячної енергії і створенням штучних систем на основі принципів
фотобіологічних явищ