Войти
Фотобиология - это научное исследование полезных и вредных взаимодействий света (технически неионизирующее излучение ) в живых организмах. Область включает изучение фотофизики, фотохимии, фотосинтеза, фотоморфогенеза, визуальной обработки, циркадных ритмов, фотодвижения, биолюминесценции. и ультрафиолетовое излучение.
Разделением между ионизирующим излучением и неионизирующим излучением обычно считается энергия фотона, превышающая 10 эВ, что примерно соответствует как первой энергии ионизации кислорода, так и энергии ионизации водорода около 14 эВ.
Когда фотоны входят в контакт с молекулами, эти молекулы могут поглощать энергию в фотоны и возбуждаются. Затем они могут реагировать с окружающими их молекулами и стимулировать «фотохимические » и «фотофизические» изменения молекулярных структур.
Эта область фотобиологии фокусируется на физических взаимодействиях света и вещества. Когда молекулы поглощают фотоны, которые соответствуют их потребностям в энергии, они переводят валентный электрон из основного состояния в возбужденное, и они становятся намного более реактивными. Это чрезвычайно быстрый процесс, но он очень важен для различных процессов.
Эта область фотобиологии изучает реактивность молекулы, когда она поглощает энергию, исходящую от света. Он также изучает, что происходит с этой энергией, она может выделяться в виде тепла или флуоресценции, поэтому молекула возвращается в основное состояние.
Есть 3 основных закона фотохимии:
1) Первый закон фотохимии: Этот закон объясняет, что для того, чтобы фотохимия возникла, свет должен поглощаться.
2) Второй закон фотохимии: Этот закон объясняет, что только одна молекула будет активирована каждым поглощенным фотоном.
3) Закон взаимности Бунзена-Роско: Этот закон объясняет, что энергия в конечных продуктах фотохимической реакции будет прямо пропорциональна общей энергии, первоначально поглощенной системой.
Рост и развитие растений сильно зависят от света. Фотосинтез - один из важнейших биохимических процессов для жизни на Земле, и он возможен только благодаря способности растений использовать энергию фотонов и преобразовывать ее в молекулы, такие как НАДФН и АТФ, чтобы затем зафиксировать углекислый газ и превратить его в сахара, которые растения могут использовать для своего роста и развития. Но фотосинтез - не единственный процесс растения, управляемый светом, другие процессы, такие как фотоморфология и фотопериод растения, чрезвычайно важны для регуляции вегетативного и репродуктивного роста, а также производства растений вторичные метаболиты.
Фотосинтез определяется как серия биохимических реакций, которые фототрофные клетки выполняют для преобразования световой энергии в химическую энергию и сохранения ее в углерод-углеродных связях углеводов. Как широко известно, этот процесс происходит внутри хлоропласта фотосинтезирующих растительных клеток, где поглощающие свет пигменты могут быть обнаружены в мембранах структур, называемых тилакоидами. В Фотосистемах высших растений присутствуют 2 основных пигмента: хлорофилл (a или b) и каротины. Эти пигменты организованы таким образом, чтобы максимально усилить прием и передачу света, и они поглощают определенные длины волн, чтобы расширить количество света, которое может быть захвачено и использовано для фото- окислительно-восстановительных реакций.
Из-за ограниченного количества пигментов в фотосинтетических клетках растений существует ограниченный диапазон длин волн, которые растения могут использовать для фотосинтеза. Этот диапазон называется «фотосинтетически активным излучением (ФАР)». Интересно, что этот диапазон почти такой же, как видимый спектр человека, и простирается до длин волн примерно от 400-700 нм. PAR измеряется в мкмоль · см и измеряет скорость и интенсивность лучистого света в микромолях на единицу площади поверхности и времени, которые растения могут использовать для фотосинтеза.
Это процесс относится к развитию морфологии растений, которая опосредуется светом и контролируется 5 различными фоторецепторами: UVR8, криптохромом, фототропином, фитохромом r и фитохромом fr. Свет может контролировать морфогенные процессы, такие как размер листа и удлинение побегов.
Световые волны различной длины вызывают у растений разные изменения. Например, от красного до дальнего красного света регулируется рост стеблей и выпрямление побегов, выходящих из земли. Некоторые исследования также утверждают, что красный и дальний красный свет увеличивает укоренение томатов, а также процент укоренения виноградных растений. С другой стороны, синий и ультрафиолетовый свет регулируют прорастание и удлинение растения, а также другие физиологические процессы, такие как контроль устьиц и реакцию на стресс окружающей среды. Наконец, считалось, что зеленый свет недоступен для растений из-за отсутствия пигментов, которые могли бы поглощать этот свет. Однако в 2004 году было обнаружено, что зеленый свет может влиять на активность устьиц, удлинение стеблей молодых растений и разрастание листьев.
Эти соединения представляют собой химические вещества, которые растения вырабатывают как часть своей биохимические процессы и помогают им выполнять определенные функции, а также защищать себя от различных факторов окружающей среды. В этом случае некоторые метаболиты, такие как антоцианы, флавоноиды и каротины, могут накапливаться в тканях растений, защищая их от УФ-излучения и очень высокой интенсивности света
