Bài giảng lý sinh chương 3

BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC Quang sinh học nghiên cứu trình sảy thể sống tác dụng ánh sáng nhìn thấy tia tử ngoại §1 Tương tác ánh sáng lên vật chất: Sơ lược ánh sáng: Ngày lý thuyết thực nghiệm chứng tỏ ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt a) Tính chất sóng ánh sáng: • Ánh sáng nhìn thấy sóng điện từ Sóng điện từ gồm thành phần điện trường biến thiên từ trường biến thiên , hai thành phần tồn biến đổi, chuyển hóa lẫn nhau; Vì vậy, để đặc trưng cho sóng ánh sáng cần dùng ho E B ặc BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Tính chất sóng ánh sáng: • Nhiều nghiên cứu thực nghiệm cho thấy tác dụng ánh sáng lên phân tử vật chất E định; Nên để đặc trưng cho sóng ánh sáng người ta sử dụng gọi véc tơ dao động sáng Phương trình mô tả véc tơ giao động sáng có dạng: E = E0 cos(ωt + φ) Với: E0 biên độ, ω tần số góc, ω φ pha ban đầu, ν = 2π tần số, T = ν chu kỳ dao động ánh sáng c n BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Tính chất sóng ánh sáng: • Vận tốc ánh sáng chân không c= 3.108 m/s Trong chân không, quãng đường ánh sáng lan truyền thời gian chu kỳ bước sóng λ = c.T; môi trường vật chất λ = v.T, với v vận tốc truyền ánhc sáng môi trường vật chất: v = n (n chiết suất môi trường) BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Tính chất sóng ánh sáng: Bằng máy quang phổ, người ta phân tích chùm ánh sáng tự nhiên phát từ nguồn thông thường (ánh sáng trắng) thành nhiều chùm ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác (gọi quang phổ ánh sáng trắng) gồm màu: BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Tính chất sóng ánh sáng: Đỏ, cam, vàng , lục, lam, chàm, tím, tương ứng với khoảng bước sóng sau: Màu Đỏ λ ( µm) 0,760,62 Cam Vàng Lục 0,620,59 0,59- 0,575 0,50,575 -0,5 0,49 Lam Chàm Tím 0,490,42 0,420,4 BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Tính chất sóng ánh sáng: • Ánh sáng nhìn thấy gây nhiều tác dụng khác tương tác lên vật chất làm đen kính ảnh, tác dụng lên tế bào thần kinh thị giác giúp ta nhìn thấy vật, gây phản ứng quang hợp thực vật, gây tác động đến sinh trưởng, phát triển sinh vật gây hiệu ứng hướng sáng, hiệu ứng quang chu kỳ, BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Tính chất sóng ánh sáng: • • • • Ngoài ánh sáng nhìn thấy, có sóng điện từ nằm lân cận ánh sáng nhìn thấy, là: Loại có λ < 0,4 µm gọi tia tử ngoại, lại chia thành loại sau: λ từ 0,4 - 0,32 µm chủ yếu gây tác dụng phát quang λ từ 0,32 - 0,28 µm chủ yếu gây phản ứng quang hóa λ từ 0,28 - 0,2 µm gây biến đổi sinh học mang tính chất phá hủy biến tính thể sinh vật, tạo đột biến di truyền, gây tử vong, ức chế trình sinh tổng hợp, BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Tính chất sóng ánh sáng: Tia tử ngoại gây tác dụng có lợi, kích thích trình sinh trưởng phát triển, trình sinh tổng hợp phản ứng men,… Tất hai loại tác dụng có ý nghĩa quan trọng đời sống thực tiễn ngành y học, nông học, kỹ thuật vi sinh,… • Loại tia tử ngoại có λ từ 0,2 – 0,001 µm, gọi tia tử ngoại xa, loại có tính chất gần giống với tia Rơnghen (tia X) BÀI GIẢNG LÝ SINH λ ( µm)CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC γ a) Tính chất sóng ánh sáng: Như biểu diễn sóng điện từ với bước sóng khác theo dãy (thang sóng điện từ) sau: BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC b) Tính chất hạt ánh sáng: • Theo Anhstanh, chùm ánh sáng chùm hạt, hạt photon (hay lượng tử ánh sáng) Vận tốc chuyển động photon chân không c cường độ chùm sáng tỷ lệ với số photon chùm sáng • Mỗi photon mang lượng xác định: ε= h ν = hc Trong đó: , ν lầλn lượt tần số bước λ sóng ánh sáng h = 6,625.10-34 (J.s) số Plank BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC b) Tính chất hạt ánh sáng: • Năng lượng photon đo đơn vị: J; eV (1eV = 1,6.10-19 J); kcal (1eV = 3,83.10-23 kcal); erg (1eV = 1,6.1012 erg); ν • Với 1mol lượng tử ánh sáng có lượng NA.h gọi 1Anhstanh BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC Sự hấp thụ ánh sáng: a) Điều kiện hấp thụ lượng tử: • Khi ánh sáng truyền vào môi trường vật chất lượng chùm sáng bị giảm tượng phản xạ, tán xạ phần biến thành nhiệt đốt nóng môi trường Phần lượng chùm sáng biến thành nhiệt đốt nóng môi trường gọi bị môi trường hấp thụ • Tương tác ánh sáng với môi trường chủ yếu tương tác với đám mây electron nguyên tử, phân tử môi trường, làm cho nguyên tử, phân tử dao động cưỡng trở thành dao động tử, tâm hấp thụ phát xạ BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Điều kiện hấp thụ lượng tử: • Khi ánh sáng tương tác với môi trường vật chất theo thuyết photon nguyên tử, phân tử hấp thụ photon hấp thụ mang tính chọn lọc, tức hấp thụ photon có lượng xác định, tương ứng với hiệu lượng trạng thái trạng thái kích thích nguyên tử, phân tử: BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Điều kiện hấp thụ lượng tử: = h = hc = ∆E λ Mức kích thích • Khi hấp thụ photon, electron quỹ đạo nhận lượng chuyển sang ε ν Mức lượng quỹ đạo xa hơn, cấu hình electron phân tử thay đổi Ta nói nguyên tử chuyển từ trạng νthái →cơ A sang trạng thái kích thích A* biểu diễn theo sơ đồ: A+h A* BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC • Nguyên tử, phân tử trạng thái kích thích A* không khác A thành phần hóa học cấu trúc mà khác cấu hình lớp mây electron có thêm lượng nhận photon • Với phân tử sinh vật, bình thường tồn trạng thái singlet (S0), trạng thái kích thích, trạng thái singlet kích thích (S* ) triplet (T) Cặp electron trạng thái singlet S0 S* có spin song song, ngược chiều nên spin tổng cộng S = BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC [...]... singlet kích thích (S* ) hoặc triplet (T) Cặp electron ở trạng thái singlet S0 và S* có spin song song, ngược chiều nên spin tổng cộng S = 0 BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC ...BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC b) Tính chất hạt của ánh sáng: • Năng lượng của photon có thể đo bằng các đơn vị: J; eV (1eV = 1,6.10-19 J); kcal (1eV = 3, 83. 10- 23 kcal); erg (1eV = 1,6.1012 erg); ν • Với 1mol lượng tử ánh sáng có năng lượng là NA.h gọi là 1Anhstanh BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC Sự hấp thụ ánh sáng: a) Điều kiện... BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Điều kiện hấp thụ lượng tử: • Khi ánh sáng tương tác với môi trường vật chất thì theo thuyết photon nguyên tử, phân tử chỉ hấp thụ từng photon một và sự hấp thụ mang tính chọn lọc, tức là chỉ hấp thụ những photon có năng lượng xác định, tương ứng với hiệu năng lượng giữa trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích của nguyên tử, phân tử: BÀI GIẢNG LÝ SINH. .. νthái →cơ bản A sang trạng thái kích thích A* và có thể biểu diễn theo sơ đồ: A+h A* BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC • Nguyên tử, phân tử ở trạng thái kích thích A* không khác A về thành phần hóa học và cấu trúc mà chỉ khác về cấu hình lớp mây electron và có thêm năng lượng nhận được của photon • Với phân tử sinh vật, bình thường tồn tại ở trạng thái singlet cơ bản (S0), còn ở trạng thái kích... tính chọn lọc, tức là chỉ hấp thụ những photon có năng lượng xác định, tương ứng với hiệu năng lượng giữa trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích của nguyên tử, phân tử: BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Điều kiện hấp thụ lượng tử: = h = hc = ∆E λ Mức kích thích • Khi hấp thụ photon, electron ở quỹ đạo ngoài cùng nhận năng lượng và chuyển sang ε ν Mức năng lượng cơ ... ngược chiều nên spin tổng cộng S = BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC ... = 6,625.10 -34 (J.s) số Plank BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC b) Tính chất hạt ánh sáng: • Năng lượng photon đo đơn vị: J; eV (1eV = 1,6.10-19 J); kcal (1eV = 3, 83. 10- 23 kcal); erg... chế trình sinh tổng hợp, BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Tính chất sóng ánh sáng: Tia tử ngoại gây tác dụng có lợi, kích thích trình sinh trưởng phát triển, trình sinh tổng hợp