|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Фотохимия и фотобиологияучебный курс
- Автор: Чеканов К.А.
- Год создания: 2019
- Организация: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Описание: Аннотация В курсе рассматриваются физико-химические основы процессов, происходящих в результате взаимодействия света с биологическими системами (светопоглощение, светорассеяние, фотохимические реакции), а также «темновых» процессов образования квантов света (хемилюминесценции и биолюминесценции). Обобщаются знания, полученные в курсах физической химии, физики, микробиологии и биофизики. Рассматриваются примеры основных фотобиологических процессов, роль оптических методов в биомониторинге. В результате курса студент должен: приводить примеры основных фотобиологических процессов, уметь объяснить те или иные фотобиологические явления на уровне их физико-химических основ, формулировать основные законы фотобиологии, записывать выражение для скорости химической реакции, решать конкретные задачи формальной химической кинетики фотохимических реакций. Программа Электромагнитные волны. Свет. Электромагнитное излучение. Характеристики электромагнитных волн, длина, частота волны, волновое число, показатель преломления. Кванты излучения. Энергия квантов. Спектр видимого излучения. Свет. Основные характеристики света. Фотометрические и энергетические величины. Интенсивность, плотность потока фотонов, освещенность, облученность, светимость, световой поток, сила света. Взаимодействие света с веществом. Поглощение света. Правила отбора. Принцип Франка-Кондона. Диаграмма Яблонского. Основное и возбужденные состояния. Пути дезактивации возбужденного состояния. Внутренняя и интеркомбинационная конверсия, флуоресценция и фосфоресценция, фотохимия. Закон Бугера-Ламберта-Бэра в интегральной и дифференциальной форме: вывод, основные допущения, используемые при выводе, границы применения. Молярный коэффициент экстинкции. Светопоглощение и светопропускание. Оптическая плотность. Спектр поглощения. Зависимость формы спектров от микроокружения. Батохромные и гипсохромные сдвиги. Гипохромный и гиперхромный эффекты. Основные хромофоры биологических систем. Биологические пигменты. Каротиноиды, порфирины, меланины, фикобилипротеиды, антоцианы, гемоцианин. Физиологическая роль, спектры поглощения, распространение. Пигменты растений, животных, бактерий, грибов, водорослей. Светорассеяние. Его природа и описание. Комплексный показатель преломления. Рассеяние в биологических системах. Рассеяние Рэлея, Ми и Рамана. Закон Рэлея. Влияние светорассеяния на форму спектров поглощения. Учет вклада рассеяния. Способы борьбы со светорассеянием при регистрации спектров поглощения. Фотохимические реакции. Законы фотохимии. Закон Гродгуса-Дрэпера, Закон Вант- Гоффа, принцип эквивалентности Штарка-Эйнштейна. Первичные фотохимические реакции. Возбужденные состояния, эксимеры и эксиплексы. Вторичные фотохимические реакции. Фотосенсибилизация. Спонтанная дезактивация, фотодиссоциация, фотоизомеризация, реакция с другими молекулами. Квантовый выход химической реакции. Первичный и вторичный квантовый выход. Скорость фотохимической реакции. Формальная кинетика фотохимических реакций. Принцип квазистационарности Боденштейна. Особенности реакций в конденсированных средах. «Эффект клетки». Фотохимические реакции в биологических системах. Первичное разделение зарядов в реакционных центрах фотосистем. Понятие о фотоцикле бактериородопсина. Фоторецепция. Фотодеструктивные процессы. Фотоповреждение. Действие света на ДНК. Эритема. Световые пути образования активных форм кислорода. Фотосенсибилизаторы. Фотодинамическая терапия. Фотолюминесценция. Флуоресценция. Спектр флуоресценции и спектр возбуждения. Закон Вавилова, правило Стокса, правило Каша, правило Левшина. Квантовый выход флуоресценции. Основные флуорофоры в биологических системах. Флуоресценция в фотосинтезирующей клетке. Кинетика флуоресценции хлорофилла и ее квантовый выход. Эффект Каутского. Индукционная кривая флуоресценции хлорофилла. Фотохимический квантовый выход фотосистемы II. Основные флуорофоры животной клетки. Зеленый флуоресцентный белок. Флуоресценция кожи. Флуоресцентные зонды. Реабсорбция и экранирование флуоресценции в биологических системах. Тушение флуоресценции. Статическое и динамическое тушение. Нефотохимическое тушение. Уравнение Штерна- Фольмера: основные допущения, используемые при выводе. Фотохимическое тушение. Смешанные типы тушения. Учет вклада тушения в величину интенсивности флуоресценции. Нефотохимическое тушение возбужденных состояний хлорофилла в фотосинтезирующей клетке. Его роль в защите клеток от фотоповреждения. Механизмы нефотохимического тушения фотосинтезирующих организмов. Энергозависимое тушение: циклы эпоксидации ксантофиллов, белки PsbS и LhcsR, оранжевый каротинопротеид, олигомеризация антенных комплексов. Перераспределение энергии между фотосистемами, «state transition». Фотоингибирование. Био- и хемилюминесценция. Хемилюминисценция в биологических системах. Хемилюминисценция при перекисном окислении липидов. Роль оксида азота (II). Люминесценция синглетного кислорода. Биолюминесценция. Люциферин-люциферазная система. Примеры биолюминесценции у животных, грибов и микроорганизмов. Биолюминесценция бактерий. Механизмы. Первичные и вторичные эмиттеры. Белки LumP и LumY. Роль бактериальной биолюминесценции в биоиндикации. Кривые доза- эффект. Люциферазный индекс и коэффициент токсичности.
- Добавил в систему: Чеканов Константин Александрович