作用光譜

作用光譜

作用光譜是不同波長的光對生命系統成生命系統組分的比較效應的一種概念,不同波長對生命系統的效應的知識,有助於了解能量轉移和利用的詳細機理,也有助於測定光對生命系統作用所涉及的基本化合物。

各種不同波長在產生一具體回響時的相對有效性在光生物學上是有基本的重要性,並由此可導致一作用光譜。一個作用光譜是吸收光譜的補充,吸收光譜是對不同波長吸收的相對機率。

在植物學上,作用光譜是指光譜的不同組分對植物生理生化反應的效應。光合作用、光周期反應和向光彎曲等所有與光有關的生理生化過程都有作用光譜。作用光譜的研究用以闡明不同波長的光對光合作用等過程的相對效率。

基本介紹

  • 中文名:作用光譜
  • 外文名:action spectra
  • 植物學含義:指各種波長下植物的光合作用效率
  • 主要研究對象蛋白質、核酸多聚物、植物色素
  • 涉及性質過程光合作用光周期反應和向光彎曲
  • 作用之一:引導人們去鑑定吸收光的分子
概念,內容,研究與套用,

概念

作用光譜是不同波長的光對生命系統成生命系統組分的比較效應的一種概念,不同波長對生命系統的效應的知識,有助於了解能量轉移和利用的詳細機理,也有助於測定光對生命系統作用所涉及的基本化合物。作用光譜學的工作是建立在以下的牢固的基礎上,即利用能量之前,必須吸收能量,而且每一種化合物都有特殊的吸收光譜,因此作用光譜的形狀,可以引導人們去鑑定吸收光的分子。人們廣泛地利用作用光譜來研究三種類型的化合物,含卟啉蛋白質、核酸多聚物和植物色素

內容

在植物學上,作用光譜是指光譜的不同組分對植物生理生化反應的效應。光合作用光周期反應和向光彎曲等所有與光有關的生理生化過程都有作用光譜。作用光譜的研究用以闡明不同波長的光對光合作用等過程的相對效率。通常以生理生化反應強度對波長作圖表示。
各種不同波長在產生一具體回響時的相對有效性在光生物學上是有基本的重要性,並由此可導致一作用光譜。一個作用光譜是吸收光譜的補充,吸收光譜是對不同波長吸收的相對機率,例如,Ελλ,當有許多不同類型的色素存在時,對特定回響的作用光譜可與整個系統的吸收光譜有很大不同。但是,格羅索斯一德雷珀(Grotthus—Draper)定律——只有被吸收光才能引起光化學反應——隱含著這樣的意義:作用光譜應當與這種特定物質的吸收光譜相似,這種物質能吸收對所研究的特定效應或特定作用回響於它的光。
為得到某種特定回響的作用光譜,人們可以把系統暴露于波長間隔系列中每一間隔單位時間單位面積有相同數目光子的照射之下,然後測量引起的效應或作用,這種效應可能是O2釋放量,或種子發芽百分數,或某種其它被測變化,於是人們可以把所有的回響作為它們各自波長間隔的函式作圖,以便看出那些波長引起這一“作用”最為有效,求得作用光譜的另一方法是把各波長間隔給出一特定回響所需的光子數的倒數作圖,若在一特定波長所需光子數是第二波長所需光子數的二倍,則在第一波長處作用光譜高度就只有第二波長的一半,於是,各種波長的效力就很容易表示出來,用後面這種方法,光子通量是變化的,直到每一波長間隔中的回響相同時為止,這是一個重要之點;若真要作為一個作用光譜,則測出的作用或效應必須在所用的每一波長間隔中的回響相同時為止,這是一個重要之點;若真要作為一個作用光譜,則測出的作用或效應必須在所用的每一波長間隔下與光子通量成線性關係,即在這種情況下,不用必須達到光飽和,若在某波長達到光飽和,測出的每個光子的作用就會比應有的為小(與在其他波長的測值相比),因此,一作用光譜,在達到光飽和的波長處會變平,在所有波長都是光飽和的極端情形下,作用光譜的曲線是完全平的,因為這時每個波長下的回響是相同的。
如果想獲得是否有某一類型色素在起回響作用的信息,我們可以把不同色素吸收光譜與某一回響的作用光譜加以比較,這些色素是疑為與該過程有關的,若某分子測出的作用光譜與其已知的吸收光譜密切相似,則該分子吸收的光就可能正導致所研究的那種特定作用,作用光譜的套用在對植物生理學光化學領域的了解上十分重要,其例子包括光合作用的研究及植物光敏素這一色素所參與的反應的一些研究。
作用光譜代表一個生物體系在一組給定條件下的回響。因此,在敘述作用光譜時,必須說明是什麼生物機體、什麼效應和什麼條件。例如:“室溫下葉綠素光合作用的作用光譜”或“室溫下二氫卟吩e6在人皮膚基底細胞癌組織中光動力效應的作用光譜”。

研究與套用

①為了測定慢性光線性皮炎(CAD)紫外線作用光譜。可用如下方法來測定:以SUV1000型日光紫外模擬器為光源,測定131例疑診和13例已確診CAD患者的長波紫外線(UVA)和中波紫外線(UVB)最小紅斑量(MED)。結果131例患者中,85例確診為CAD。85例患者中89.41%UVA-MED降低,範圍1-20 J/ cm2;69.41%UVB-MED降低,範圍2.8-20mJ/cm2;30.58%單一UVA-MED下降,10.59%單一UVB-MED 下降。13例以前已經確診為CAD的患者,重新測定MED發現,3例發病時MED在正常範圍,9例作用光譜發生了改變。結論LVA在CAD作用光譜中占有重要地位CAD的作用光譜具有波動性,光敏感性增強可從一個波段變化至另一波段。
②利用UV-Vis吸收光譜和螢光光譜研究了在生理pH值條件下竹紅菌甲素(HA)與血紅蛋白的相互作用。UV-Vis吸收光譜的研究發現,HA的存在使血紅蛋白分子中胺基酸殘基的吸收峰強度降低,峰位紅移,表明HA與血紅蛋白分子中的胺基酸殘基形成氫鍵。同步螢光光譜的結果表明,HA與血紅素分子中不同胺基酸殘基的作用強度不同,HA對色氨酸殘基和酪氨酸殘基的螢光猝滅動力學常數分別為5.5×1012和1.7×1012L/mol,表明HA與色氨酸殘基之間的相互作用強於與酪氨酸殘基。
③採用紫外-可見吸收光譜和螢光光譜,在生理pH條件下,研究華法林牛血清白蛋白的相互作用。探討華法林對於牛血清白蛋白的螢光猝滅機制。結果表明華法林對牛血清白蛋白的猝滅作用為動態猝滅過程。猝滅常數在16℃和37℃分別為6.05×104L·mol-1和6.14×104L·mol-1。根據Fster的偶極-偶極無輻射能量轉移理論,求得牛血清白蛋白-華法林的能量轉移效率E為0.37,兩者間的最近距離r為3.15 nm。

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