BÀI GIẢNG QUANG SINH HỌC

LÝ SINH CHƯƠN G6 QUANG SINH HỌC I GIỚI THIỆU Nguồn lượng chủ yếu sinh vật trái đất lượng xạ mặt trời Dưới tác dụng ánh sáng mặt trời sống phát sinh, trì phát triển Để tồn tiến hóa, sinh vật thu nhận lượng từ ánh sáng mặt trời chuyển hóa sang dạng lượng khác cần thiết cho sống qua phản ứng đặc hiệu Quang sinh học môn chuyên ngành lý sinh học Đối tượng nghiên cứu quang sinh học trình xảy thể sống có tham gia lượng tử ánh sáng Những phản ứng trình gọi phản ứng quang sinh Cơ chế phản ứng quang sinh vô phức tạp , phần lớn chúng xảy mức phân tử, nguyên tử Các phản ứng quang sinh chia thành hai nhóm lớn: Các phản ứng CÁcquang phản sinh ứng vật quang vvvsinh vật Các phản ứng sinh lý Các phản ứng phá hủy chức biến tính Nguồn lượng quang hợp Thơng tin (thụ cảm, định hướng, hồi vị,…) Sinh tổng hợp (sinh tổng hợp sắc tố vitamin) 1|Page Gây tử vong Gây đột biến di truyền Gây bệnh lý Những phản ứng sinh lý chức phản ứng mà sản phẩm, chất trung gian, cần thiết tế bào hay thể để thực chức sinh lý hình thành có tham gia lượng tử ánh sáng Gồm loại: - Phản ứng tạo lượng (quang hợp) - Phản ứng thơng tin, lượng tử ánh sáng cách tạo sản phẩm quang hóa kích thích quan khuếch đại đặc biệt, kết thể nhận lượng thơng tin cần thiết mơi trường bên ngồi (thị giác động vật, quang hình thái, hướng quang,…ở động vật, thực vật, người,…) - Sinh tổng hợp Trong chuỗi phản ứng sinh tổng hợp chất hữu (vitamin, clorophil) có phản ứng hóa học xảy tác dụng lượng tử ánh sáng Mặt khác hệ thống men q trình tổng hợp sắc tố hoạt hóa tác dụng ánh sáng Trong phản ứng hủy biến tính, ánh sáng có tác dụng gây tổn thương phân tử sinh vật tạo biến đồi hóa học bất thường Trong số trường hợp, sản phẩm biến đổi độc tố, chất có khả làm đột biến phân tử sinh vật quan trọng (ADN, ARN,…) kích thích trình hóa sinh Vì song song với hiệu ứng tử vong, có hiệu ứng kích thích biến dị q trình sinh hóa 2|Page II BẢN CHẤT CỦA ÁNH SÁNG Ánh sáng xạ điện từ trường lan truyền không gian với vận tốc vô lớn (trong chân không vận tốc ánh sáng đạt 300,000 km/s) Ánh sáng chia thành vùng bản: - Vùng nhìn thấy (vùng khả kiến) có bước sóng (λ) từ 400 – 700nm - Vùng tử ngoại có λ = 200 – 400nm - Vùng hồng ngoại có λ = 700 – 1000nm Trong hệ sinh vật, lồi có vùng khả kiến khơng giống Ví dụ, với người vùng khả kiến có λ = 400 – 700nm với côn trùng vùng khả kiến lại có λ – 320 – 500nm 3|Page Ánh sáng vừa có tính sóng (đặc trưng bước sóng tần số) vừa có tính chất hạt (đặc trưng lượng tử ánh sáng – photon) Mỗi photon có mang giá trị lượng tính theo công thức: E = h.γ Hoặc E = h E: lượng photon γ: tần số ánh sáng số dao động ánh sáng 1s v: vận tốc ánh sáng 300,000km/s λ: bước sóng ánh sáng h: số Planck 6,62.10-27 erg.s Đơn vị dùng xác định lượng photon electron vôn (eV) Kcal Công thức chuyển đổi đơn vị đo lượng: eV = 1,602.10-12 erg Kcal = 4,2.1010 erg Năng lượng mol lượng tử tính theo đơn vị Kcal tính theo cơng thức: E = (Kcal/M) Năng lượng ánh sáng tỉ lệ thuận với tần số ánh sáng (γ) tỉ lệ nghịch với bước sóng ánh sáng (λ) Năng lượng ánh sáng có bước sóng ngắn lượng ánh sáng có bước sóng dài Ví dụ lượng tia tử ngoại có bước sóng λ = 200nm, có giá trị 143,25 Kcal/M ánh sáng khả kiến có λ = 750nm đạt 40,92 Kcal/M III QUI LUẬT HẤP THỤ ÁNH SÁNG 4|Page Hấp thụ ánh sáng: A + hv A* - Là trình vật lý lượng tử túy - Cơ sở: tương tác vectơ điện lượng tử ánh sáng với nguyên tử phân tử - Nguyên tử (phân tử) hấp thụ lượng tử có bước sóng xác định với lượng tương ứng với hiệu lượng (E) hai trạng thái, trạng thái trạng thái kích thích nguyên tử (phân tử) E = hc/λ h: số Plan c: tốc độ ánh sáng λ: bước sóng ánh sáng - Giai đoạn hấp thụ lượng tử ánh sáng giai đoạn khử trạng thái kích thích điện tử phân tử, đặc trưng chung cho tất phản ứng quang sinh học: Sơ đồ biểu diễn mức lượng phân tử bước chuyển mức lượng Mơ tả 5|Page - Đường A, a: Khi phân tử hấp thụ lượng ánh sáng để chuyển từ mức lượng ban đầu (S0) lên mức lượng cao (S1 S2) - Theo học lượng tử khơng có bước chuyển phát xạ (phát sóng ánh sáng) phân tử chuyển từ mức S2 mức S0 khơng có bước chuyển thẳng từ mức S0 lên mức triplet (bước cấm) - Khi phân tử chuyển từ mức S1 mức S0 phát huỳnh quang (b) chuyển từ mức triplet mức S0 phát lân quang (c) - Các đường 1, 2, 3, phân tử thải hồi lượng dạng tỏa nhiệt mơi trường Q trình phân tử hấp thụ lượng ánh sáng để chuyển lên trạng thái kích thích sau trở trạng thái ban đầu trình bất thuận nghịch Qui luật Sự hấp thụ ánh sáng vật chất biểu chỗ cường độ ánh sáng bị yếu sau xuyên qua lớp vật chất nghiên cứu Năm 1760, Lambert sau năm 1852, Beer tìm qui luật hấp thụ ánh sáng vật chất Hình: Ánh sáng truyền qua dung dịch có nồng độ C chiều dày l Đặt 6|Page , gọi mật độ quang học dung dịch, ta có cơng thức D = ε.C.l Với: ε: hệ số hấp thụ C: nồng độ vật chất l: chiều dài vật chất (cm) I: cường độ ánh sáng ló I0: cường độ ánh sáng tới  Mật độ quang học dung dịch tỉ lệ thuận với nồng độ dung dịch chiều dày lớp vật chất mà ánh sáng truyền qua Khi l = cm mật độ quang học (D) tỉ lệ thuận với nồng độ dung dịch (C) Sự phụ thuộc D vào C Khi nồng độ dung dich C = 1M l = 1cm suy D = ε Như vậy, hệ số hấp thụ mật độ quang học dung dịch có chiều dày cm nồng độ 1M Đối với hệ dị thể hệ sinh vật, có nhiều phần có nồng độ khác mật độ quang học tồn hệ tổng mật độ quang học thành phần riêng rẽ theo công thức: D = D + D2 + D3 + … + D n Khi ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời) chiếu qua lăng kính, bị phân tích thành số tia màu (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) 7|Page Mỗi tia màu ứng với khoảng bước sóng hẹp Cảm giác màu sắc chuỗi trình sinh lý tâm lý phức tạp xạ vùng khả kiến chiếu vào võng mạc mắt Ánh sáng chiếu vào chất qua hồn tồn mắt ta chất khơng màu (thí dụ, thủy tinh hấp thụ xạ với bước sóng nhỏ 360 nm nên suốt với xạ khả kiến) Một chất hấp thụ hoàn toàn tất tia ánh sáng ta thấy chất có màu đen Nếu hấp thụ xảy khoảng vùng khả kiến xạ khoảng lại đến mắt ta gây cho ta cảm giác màu Chẳng hạn, chất hấp thụ tia màu đỏ (λ = 610 – 730) ánh sáng lại gây cho ta cảm giác lục IV CÁC GIAI ĐOẠN CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH QUANG SINH VẬT Các q trình quang sinh học thường đánh giá theo hai quan điểm Phản ứng tạo lượng 8|Page Các phản ứng quang sinh học Những giai đoạn chính: - Hấp thụ lượng tử ánh sáng sắc tố chất khác tạo trạng thái kích thích – xuất tích lũy lượng bên thể - Khử trạng thái kích thích phân tử Giải phóng lượng kích thích q trình quang lý/ quang hóa dẫn tới tạo sản phẩm quang hóa khơng bền vững Giai đoạn chung cho tất trình quang sinh vật Mang tính vật lý túy túy - Những phản ứng trung gian (phản ứng tối) với tham gia sản phẩm quang hóa khơng bền nói để tạo nên sản phẩm quang hóa bền vững (với q trình quang hợp, hydratcacbon) - Các hiệu ứng sinh vật (như biểu sinh lý cảm nhận màu sắc, vật, sinh trưởng phát triển, ) V QUANG HỢP Phương trình quang hợp tổng quát Trên trái đất có hai nguồn lượng mà giới sinh vật sử dụng lượng hóa học chất vơ có nguồn gốc từ trái đất lượng ánh sáng có nguồn gốc từ vũ trụ Năng lượng ánh sáng nguồn lượng vơ tận, có ý nghĩa định đến sống trái đất thực vật nhiều lồi vi sinh vật quang dưỡng chuyển hóa thành lượng hóa học phân tử hữu Nhờ trình quang hợp mà năm trái đất có 5.10 10 chất rắn hữu tổng hợp, hấp thụ 2.10 12 CO2 thải 13.1010 O2 vào khí Phản ứng tổng quát quang hợp phản ứng tổng hợp chất hữu (hydratcacbon) từ chất vô (khi CO2 H2O) tác dụng ánh sáng hv 6CO2 + 6H2O Diệp lục C6H12O6 + 6O2 Quá trình quang hợp diễn thực vật bậc cao thực vật bậc thấp Một loại quang hợp khác diễn vi khuẩn theo phản ứng: 9|Page sang phytochrome cận hồng ngoại (Pfr) làm cho hàm lượng tăng cao  Trái lại, mùa ngày ngắn, thực vật nhận ánh sáng có bước sóng 660 nm Trong trường hợp này, phytochrome cận hồng ngoại (Pfr) chuyển mạnh sang phytochrome đỏ (Pr) làm cho hàm lượng tăng cao Quang phân bố (Photo-Orientation) - Đây tượng tái phân bố diệp lục tố cường độ ánh sáng chiếu đến thay đổi 24 | P a g e  Khi cường độ chiếu sang cao, lục lạp chuyển đến rìa tế bào để giảm tổn thương diệp lục tố  Trái lại, cường độ ánh sang chiếu đến yếu lục lạp phân bố để diệp lục tố nhận lượng nhiều Đáp ứng khơng khơng có phototropin VII SỰ PHÁT QUANG: - Sự phát quang trình chuyển lên trạng thái xem tượng tích lũy lượng lượng tử ánh sáng phân tử - Phát quang sinh học (phát quang sinh học) đề cập đến sinh vật sinh vật lấy ánh sáng chói ngời tượng phòng thí nghiệm Nó khơng phụ thuộc vào hấp thụ ánh sáng sinh vật, loại đặc biệt chemiluminescence, lượng hóa học chuyển thành lượng hiệu ánh sáng gần 100% Quá trình oxy hóa ánh sáng Phát quang sinh học chế chung: hóa chất tổng hợp tế bào, hành động đặc biệt enzyme, lượng hóa học thành lượng ánh sáng Huỳnh quang: - Bức xạ lượng tử phân tử phát chúng chuyển từ trạng thái singlet kích thích thấp xuống trạng thái S 1*  So gọi phát huỳnh quang - Huỳnh quang sinh học phát quang thể sống phản ứng hóa học mà phần hóa chuyển thành quang Chúng có 25 | P a g e thể tạo sinh vật cộng sinh thể sinh vật Những sinh vật cạn nước Tuy nhiên, bước sóng ánh sáng phát quang động vật cạn nước khác + Phổ phát quang động vật cạn trải rộng từ màu tím đến màu đỏ + Phổ phát quang động vật nước vùng màu tím đến màu lục - Tất ngành lớp sinh vật sống nước có lồi có khả phát quang (khoảng 90%) -Nhìn chung số lượng sinh vật cạn có khả phát quang sinh vật sống nước Sinh vật thường hay gặp cạn đom đóm + Đom đóm lớp phát quang sinh học: Đom đóm tế bào phát quang có chứa luciferase luciferase hai loại chất phát sáng Họ đom đóm với ATP oxy phản ứng với oxy kết hợp với việc chuyển giao huỳnh quang điện tử xảy thay đổi lượng đồng thời phát hành ánh sáng huỳnh quang photon + Động vật chân đốt phát quang: Quá trình bao gồm ánh sáng oxy, với việc chuyển giao kích thích, chẳng hạn biển đom đóm phát sáng: tuyến riêng biệt tổng hợp luciferin luciferase, nước phun vào phản ứng có nước ánh sáng Bước sóng 460 nm, màu sắc ánh sáng màu xanh + Vi khuẩn phát quang: Nó phản ứng với cựu ba chế khác Bề mặt hình thành chu trình xúc tác giảm riboflavin phosphate hợp chất aldehyde, phải đối mặt với luciferase oxy, kích thích hình thành phức tạp Phức tạp oxit hình thành vết nứt riboflavin phosphate, axit, nước bước sóng photon 470-505 nm, ánh sáng màu xanh màu xanh + Phát quang sinh học coelenterates: Bao gồm cnidaria Ctenophora Amon Amon Đây loại ánh sáng có phản ứng kích hoạt khác Amon phác thảo phản ứng kích hoạt khác đặc điểm kích thích khác Lồi phát quang phát sáng thông qua từ đến khác lượng phát sáng lồi trạng thái kích thích, cụ thể phát quang sinh học nhạy cảm Phát quang phát màu sắc khác ánh sáng, thiên vị bước sóng màu đỏ 480-490nm - Phần lớn phát quang sinh vật hình thành từ phản ứng oxy hóa 26 | P a g e luciferin enzyme luciferase thể Nó thực với hai chất là: luciferin photoprotein + Luciferin: có loại luciferin chính:  Firefly luciferin: tìm thấy đom đóm  Bacterial luciferin: tìm thấy bacteria, lớp chân đầu  Dinoflagellate: tìm thấy dẫn xuất diệp lục tố, trùng hai roi, số lồi thuộc hình tơm  Vagulin: tìm thấy lồi cá sống sâu đáy đại dương  Coelenterazine: tìm thấy trùng tia, ngành sứa, ngành ruột khoang, phân lớp chân chèo + Photoprotein: phức hợp luciferin luciferase Khi có ion (thường ion Ca++) gắn lên luciferin phức hợp bị oxy hóa tạo thành oxyluciferin phát quang - Phát quang sinh học có vai trò quan trọng sống sinh vật, bật trình sau: + Tìm kiếm thức ăn: tạo vùng sáng bóng tối để quyến rũ mồi + Tìm kiếm bạn tình: phát quang tìm bạn + Tự vệ: phát quang gặp nguy hiểm để dọa nạt kẻ thù Lân quang: - Có nhiều chất có khả tiếp tục phát quang mạnh sau tắt ánh sáng kích thích Sự phát quang phân tử chuyển từ trạng thái triplet kích thích xuống trạng thái Dạng phát quang gọi lân quang - Lân quang đặc trưng phổ lân quang Phổ lân quang đường cong phụ thuộc cường độ ánh sáng lân quang vào bước sóng ánh sáng lân quang (λ*) Phổ lân quang ln dịch chuyển phía ánh sáng có bước sóng dài so với phổ hấp thụ phổ huỳnh quang - Lân quang khác với huỳnh quang chỗ việc electron trở trạng thái cũ, kèm theo nhả photon, chậm chạp Trong huỳnh quang, rơi trạng thái cũ electron gần tức thì; khiến photon giải phóng Các chất lân quang, đó, hoạt động dự trữ ánh sáng: thu nhận ánh sáng chậm chạp nhả ánh sáng sau - Đa số chất lân quang có thời gian tồn trạng thái kích thích vào cỡ miligiây Tuy nhiên thời gian số chất lên tới vài phút chí vài 27 | P a g e - Thường xảy với chất rắn, chiếu ánh sáng vào chất rắn có chứa chất lân quang sau tắt ánh sáng, ánh sáng kéo dài khoảng thời gian đáng kể tắt hẳn * SỰ PHÁT HUỲNH QUANG: Nấm Phát Quang Các Lồi Cá Phát Quang Dưới Biển Đom Đóm Ly Dạ Quang 28 | P a g e Lọ Thủy Tinh *SỰ PHÁT LÂN QUANG: Tượng Đại Bàn Được Chiếu Sáng Vào Ban Ngày (Trái) Và Sáng Vào Ban Đêm (Phải) 29 | P a g e Các Loài Sinh Cá Một Nấm Lọ Phát Vật Thủy Con Ly Phát Quang Phù Dạ Sứa Tinh Quang Quang Du Biển Dưới Biển 30 | P a g e VIII CƯỜNG ĐỘ PHÁT QUANG, SUẤT LƯỢNG TỬ VÀ PHỔ KÍCH THÍCH: - Cường độ phát quang tỷ lệ với cường độ ánh sáng độ hấp thụ Nghĩa số lượng tử hấp thụ đơn vị thời gian phát nhiều số lượng tử hệ phát lớn - Suất lượng tử số khơng phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích Trong đó: + : số lượng tử phát quang + : số lượng tử hấp thụ - Đối với chất khác nhau, điều kiện khác suất lượng tử có giá trị khác nhau: + = tất lượng tử hệ hấp thụ điều phóng dạng phát quang + = chất hấp thụ khơng phát quang lượng thải dạng nhiệt sử dụng phản ứng quang hóa - Khi nồng dộ nhỏ 1-T = D Như cường độ phát quang tỷ lệ với mật độ quang học nồng độ chất: Trong đó: + D: mật độ quang học + c: nồng độ chất - Phổ kích thích phát quang đại lượng: - Khi giá trị hấp thụ không lớn – T = D phổ kích thích phát quang phải có dạng trùng với dạng phổ hấp thụ: 31 | P a g e => Như vậy, dựa phổ kích thích ta xác định phổ hấp thụ chất thơng qua q trình phát quang IX Q TRÌNH QUANG HĨA TRONG TẾ BÀO THỊ GIÁC: Sơ lược cấu trúc võng mạc: Nằm đối diện thủy tinh thể, lòng màng bồ đào (màng mạch), võng mạc gọi màng thần kinh Là nơi tiếp nhận kích thích ánh sáng từ ngoại cảnh chuyển trung khu phân tích thị giác vỏ não Cấu trúc: võng mạc gồm lớp: lớp biểu mô sắc tố, lớp tế bào thị giác, lớp tế bào lưỡng cực lớp tế bào hạch - Lớp tế bào biểu mơ sắc tố: hàng tế bào dẹt, hình lục giác, nhân nhỏ, bào tương có nhiều sắc tố Lớp tế bào thị giác (tế bào thụ quan): + Tế bào hình nón: giúp nhận thức tinh tế hình ảnh vật điều kiện có đầy đủ ánh sáng cảm nhận màu sắc + Tế bào hình que: giúp nhìn điều kiện ánh sáng yếu 32 | P a g e Hoạt động sinh lí tế bào hình nón tế bào hình que nhờ tác dụng chất hóa học photopsin tế bào nón rhodopsin tế bào que Rhodopsin tối  Retinol + Protein Iodopsin (photopsin II) sáng  Vitamin A (11-Cys-Retinol) + Protein Trong mắt người có loại sắc tố khác tùy theo loại opsin liên kết mà màu sắc khác nhau: Rhodopsin (đen), photopsin I (đỏ), photopsin II (hay Iodopsin- xanh cây), photopsin III (xanh) Bảng so sánh tế bào hình nón tế bào hình que: Tế bào hình que Tế bào hình nón Đốt ngồi có dạng hình que Đốt ngồi có dạng hình nón 109 tế bào mắt, phân bố khắp võng mạc → ghi nhận hình ảnh rơi ngồi điểm vàng 106 tế bào mắt, phân bố chủ yếu điểm vàng → ghi nhận hình ảnh rơi vào điểm vàng Độ mẫn cảm lớn ghi nhận photon lẻ → hoạt động vào ban đêm Độ mẫn cảm nhỏ, cần nhiều ánh sang → hoạt động nhiều vào ban ngày loại màu đen loại: đỏ, xanh cây, xanh Nhiều tế bào hình que liên kết với tế bào lưỡng cực → khơng sắc nét (khơng nhìn chi tiết) Mỗi tế bào hình nón liên kết với tế bào lưỡng cực → hình ảnh sắc nét (nhìn đứng chi tiết) Nếu tế bào hình nón bị hỏng dẫn tới tượng loạn màu mù màu tùy theo mức độ bị tổn thương 33 | P a g e - Lớp tế bào lưỡng cực (2 cực): dẫn truyền xung động thần kinh từ tế bào cảm thụ ánh sáng đến tế bào hạch - Lớp tế bào hạch (hay tế bào đa cực): tế bào to (20 – 30 µm), có nhiều tua gai tiếp xúc với tế bào lưỡng cực, tế bào có sợi trục dài tạo thành dây thần kinh thị giác  Nếu võng mạc bị bong không gây rối loạn thị giác giảm thị lực Sự chuyển hóa lượng mắt: Quá trình quang đồng phân sắc tố thụ quan mắt xảy có ánh sáng lượng electron Retinal khoảng 2,5ev 11- CysRetinal biến đổi thành Trans- Retinal tiếp tục hàng loạt phản ứng hóa lí cuối phân rã phức hợp Ví dụ: Rhodopsin Ngồi sáng: 1) Quang đồng phân Retinal Rhodopsin 11- Cys- Retinal (Rhodopsin) Ánh sáng All- Trans-Retinal (Bathorhodopsin – vàng) 2) Phản ứng màu Rhodopsin Bathorhodopsin (All- Trans-Retinal) Mất H+ Metarhodopsin (All- Trans-Retinal) 3) Phản ứng thủy phân Rhodopsin Scotopsin Metarhodopsin Thủy phân All – Trans – Retinal tự Trong tối: Sự hình thành xung động thần kinh mắt: Trong tối: Cổng Na+ mở → màng bị phân cực → tế bào thụ quan tiết chất môi giới (neurontransmiter – Glutatamat) vào khe Synape → thụ quan ức chế mở → tế bào lưỡng cực bị ức chế (tăng phân cực) → neurontransmiter không tiết vào synape hưng phấn → tế bào hạch khơng có diện hoạt động 34 | P a g e  Khơng có ánh sáng → khơng tạo dòng hoạt đọng tế bào hạch Ngồi sáng: Cổng Na+ ln đóng → màng tăng phân cực → tế bào thụ quan không tiêt neurontransmiter vào synape ức chế → thụ quan ức chế đóng → tế bào lưỡng cực phân cực → neurontransmiter tiết vào synape hưng phấn → dòng hoạt động tế bào hạch  Một số bệnh thường gặp mắt: - Cận thị: giác mạc cong nhiều, khúc xạ ánh sáng chưa hoàn chỉnh tới võng mạc, ảnh xuất trước võng mạc Người bị cận thị nhìn xa kém, hay nheo mắt, mỏi mắt, muốn nhìn rõ vật phải đeo thấu kính phân kỳ - Viễn thị: giác mạc cong nhiều, khúc xạ ánh sáng chưa hoàn chỉnh tới võng mạc, ảnh xuất sau võng mạc Người bị viễn thị nhìn xa hay nhìn gần thị lực giảm phải đeo thấu kính hội tụ để nhìn rõ vật - Bệnh mắt hột: viêm mạn tính kết mạc giác mạc VII) TÁC DỤNG CỦA TIA TỬ NGOẠI LÊN CƠ THỂ SỐNG Tia tử ngoại 35 | P a g e Định nghĩa: Tia tử ngoại xạ khơng nhìn thấy có bước sóng ngắn bước sóng ánh sáng tím Bản sóng: chất 1nm tia < lt tử ngoại < 400 nm sóng điện từ có bước Nguồn phát:  Các vật nhiệt độ 3000oC phát tia tử ngoại  Mặt trời nguồn phát tia tử ngoại mạnh (9% lượng ánh sáng mặt trời)  Hồ quang điện hay đèn thủy ngân Tính chất tác dụng:  Tác dụng mạnh lên kính ảnh  Làm ion hóa khơng khí  Kích thích phát quang nhiều chất ZnS  Gây số phản ứng quang hóa, quang hợp …  Có tác dụng sinh học  Có thể gây hiệu ứng quang điện  Bị thủy tinh, nước … hấp thụ mạnh, tia tử ngoại 0,18→ 0,4mm lại truyền qua hoàn toàn thạch anh Các phản ứng quang hóa axít nucleic Trung tâm hấp thụ tia tử ngoại loại axit nucleic gốc purin pirimidin Điểm hấp thụ bước sóng lamda 260nm Sự hấp thụ ánh sáng chủ yếu electron (bước chuyển Sự biến đổi quang hóa gốc purin pirimidin tác dụng tia tử ngoại phản ứng quang trọng xảy q trình: quang oxy hóa, quang hydrat hóa quang nhị hợp Phản ứng nhị hợp xảy phân tử gốc, phân tử hai gốc khác Thí dụ phản ứng nhị hợp thymin: - Có chất quang hóa túy, khơng đòi hỏi có hoạt hóa nhiệt - Tốc độ phản ứng không thay đổi vùng nhiệt độ từ đến 196oC 36 | P a g e  Phản ứng nhị hợp uraxin mang tính chất thuận nghịch Suất lượng tử phản ứng thuận phản ứng nghịch phụ thuộc vào bước sóng mà hệ hấp thu  Quang nhị hợp xitozin có tính chất phụ thuộc vào bước sóng Suất lượng tử phản ứng tăng gấp lần thay đổi pH từ đến 6.5  Còn có phản ứng quang nhị hợp phân tử có gốc khác Chẳng hạn dung dịch AND tác động tia tử ngoại xuất dạng nhị hợp T-X T-U U-X Phản ứng quang hydrat hóa: phản ứng gắn phân tử nước vào vòng pirimidin vị trí cacbon (H) (OH), làm dứt đứt liên kết kép Xảy dung dịch dinucletit, polinucleotit, ARN AND Phản ứng quang biến tính axit nucleic kết phá hủy hệ liên hợp liên kết yếu như: liên kết hydro, liên kết kỵ nước v.v… Điều đặc biệt quan trọng tính chất liên hợp đặc trưng cao phân tử sinh vật Nguyên nhân khử hoạt tính phân tử sinh vật khơng phản ứng quang hóa trực tiếp gây mà biến đổi cấu hình biến dạng hệ thống liên kết yếu nằm xa vùng tổn thương Phân tử ADN bị tổn thương tia tử ngoại bị ức chế trao đổi thông tin, khả hoạt động trung tâm điều khiển  biến đổi dị thường cấu trúc protein, t-ARN, r-ARN… Khi tổn thương từng, khả phân tử ARN liên kết với riboxom t-ARN bị ức chế => lượng thông tin , ý nghĩa khn tổng hợp bị xáo trộn Còn t-ARN bị tổn thương trực tiếp tia tử ngoại đặc tính thu nhận, chuyển axỉt amin đặc trưng khả liên kết với riboxom m- ARN bị ức chế Nguyên nhân dẫn tới khử hoạt tính AND phản ứng nhị hợp thymin Vì để xảy phản ứng nhị hợp, hai chuỗi ADN phải xoắn sau xảy phản ứng cấu trúc AND phải cố định lại cầu nối T-T Tóm lại tác dụng tia tử ngoại lên ADN xác định ba trình nối tiếp sau: Mở tổ xoắn hai chuỗi AND gần phân tử thymin ( tổn thương vùng) Quá trình nhị hợp hai phân tử thymin Sự hình thành cầu nối T-T, cố định cấu hình biến dạng vùng tổn thương phân tử ADN Tác dụng tia tử ngoại tới protein 37 | P a g e Protein thành phần thứ bị tổn thương mạnh tác dụng tia tử ngoại Thí nghiệm invitro cho thấy dung dịch protein thường bị vẩn đục, độ nhớt tốc độ lắng thay đổi, mật độ quang học có giá trị khác hẳn  xuất tất triệu chứng biến tính đặc trưng Tác dụng tia tử ngoại lên phân tử protein polypeptit có hoạt tính sinh học như: men, kháng thể, hoocmon kháng sinh sau vài phút hoạt tính chúng gảim xuống rõ rệt Protein chủ yếu hấp thụ vùng ánh sáng có bước sóng từ 20-400 nm nhóm nhận ánh sáng chủ yếu triptophan, tirozin, phenylanin xistein Các axit amin thơm thường nằm thành phần trung tâm hoạt động loại enzim khác Vì hấp thụ hầu hết lượng tử ánh sáng dẫn đến hiệu ứng phá hủy cấu trúc phân tử enzym mà axit amin thơm bị phá hủy Trong dung dịch axit amin tự do, khơng có oxy thường xảy phản ứng sản phẩm phản ứng quang hóa mà nhiệt độ thường khơng xảy q trình Khi có oxy gốc tự tương tác với oxy tạo gốc peroixit Tính chất đặc trưng gốc peroxit khả tương tác với kèm theo phát quang hóa học 38 | P a g e ... ứng đặc hiệu Quang sinh học môn chuyên ngành lý sinh học Đối tượng nghiên cứu quang sinh học q trình xảy thể sống có tham gia lượng tử ánh sáng Những phản ứng trình gọi phản ứng quang sinh Cơ chế... VII SỰ PHÁT QUANG: - Sự phát quang trình chuyển lên trạng thái xem tượng tích lũy lượng lượng tử ánh sáng phân tử - Phát quang sinh học (phát quang sinh học) đề cập đến sinh vật sinh vật lấy... ứng quang sinh vơ phức tạp , phần lớn chúng xảy mức phân tử, nguyên tử Các phản ứng quang sinh chia thành hai nhóm lớn: Các phản ứng CÁcquang phản sinh ứng vật quang vvvsinh vật Các phản ứng sinh