Фотобиофизика.

Description

Титульный экран ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТА БИОЛОГИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ФОТОБИОФИЗИКИ 1.1. Общая классификация электромагнитного излучения. Спектральная область фотобиологических процессов 1.2. Функционально-физиологические процессы и реакции, протекающие под действием света. Деструктивно-модификационные реакции 1.3. Общие стадии фотохимических реакций: поглощение света молекулами, электронно-возбужденные молекулярные состояния, первичная фотохимическая реакция, сопряжение фотохимических реакций с биохимическими реакциями, конечный биологический эффект 1.4. Основные характеристики электромагнитного излучения Солнца и искусственных источников света 1.5. Квантовая природа света, формула Планка, соотношение между энергией кванта, длиной волны, частотой излучения. Корпускулярно-волновой дуализм. Квантово-механическая модель энергетических состояний атомов и молекул 1.6. Поглощение света молекулой. Поглощение и пропускание монохроматического света растворами. Закон Бугера – Ламберта – Бера 1.7. Зависимость поглощения света от химического состава, концентрации и геометрических факторов молекул 1.8. Спектры поглощения и химическая структура биологически важных соединений 1.9. Формы спектров поглощения 1.10. Электронно-возбужденные состояния молекул. Схема Яблонского 1.11. Основные фотометрические величины 1.12. Спектры поглощения и спектры действия. Сечение фотохимической реакции 1.13. Искажения спектров в биологических объектах. Влияние рассеяния света на измерения 1.14. Основные оптические методы исследования биологических объектов: абсорбционная спектроскопия видимого и ультрафиолетового света, флуоресцентная спектроскопия, круговой дихроизм и дисперсия оптического вращения, ИК- и Раман-спектроскопия.Качественный и количественный спектрофотометрический анализ 1.15. Аппаратура для спектрометрии в УФ-видимой области, ИК- и Раман-спектроскопии 1.16. Аппаратура в люминесцентном анализе ГЛАВА 2. ФОТОБИОХИМИЧЕСКИЕ И ФОТОБИОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА 2.1. Химические свойства электронно-возбужденных молекулярных состояний 2.2. Квантовый выход и скорость фотохимической реакций 2.3. Основные типы фотохимических реакций 2.4. Основные законы фотохимии 2.5. Физические процессы, протекающие в возбужденных молекулах при фотохимических превращениях. Виды люминесценции 2.6. Систематика молекул по спектрально-люминесцентным свойствам 2.7. Фотолюминесценция. Фотолюминесценция биологических молекул и альтернативные пути растраты энергии возбуждения. Основные параметры люминесценции 2.8. Флуоресценция: основные характеристики и параметры 2.9. Тушение флуоресценции. Уравнение Штерна – Фольмера 2.9.1.Статическое тушение. 2.9.2.Смешанное динамическое и статическое тушение. 2.9.3.Тушители флуоресценции. 2.10. Биологически важные флуоресцирующие молекулы 2.11. Природные флуорофоры 2.11.1.Аминокислоты. 2.11.2.Коферменты. 2.11.3.Нуклеиновые кислоты. 2.11.4.Пигменты. 2.12. Искусственные флуорофоры 2.12.1.Флуорофоры для связывания с белками. 2.12.2.Гидрофобные мембранные зонды. 2.12.3.Длинноволновые зонды. 2.12.4.Метки для ДНК. 2.12.5.Флуоресцентные химические индикаторы. 2.12.6.Флуорогенные зонды. 2.12.7.Структурные аналоги биомолекул. 2.12.8.Зонды для определения вязкости. 2.12.9.Применение и выбор флуорофоров. 2.13. Флуоресцентные белки 2.13.1.Фикобилипротеины. 2.13.2.Белки семейства зеленого флуоресцентного белка. 2.13.3.Фитофлуоры. 2.14. Процессы, изучаемые с помощью флуоресценции 2.14.1.Тушение люминесценции. 2.14.2.Перенос энергии. 2.14.3.Поляризация и анизотропия флуоресценции. ГЛАВА 3. МЕХАНИЗМЫ ТРАНСФОРМАЦИИИ ПЕРЕНОСА ЭНЕРГИИВ ФОТОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ 3.1. Межмолекулярный перенос энергии и электрона. Миграция энергии. Скорости дезактивации возбужденных состояний 3.2. Перенос энергии по индуктивно-резонансному механизму 3.3. Перенос энергии по обменно-резонансному механизму 3.4. Миграция экситона, полупроводниковая миграция энергии, фотопроводимость, роль ловушек 3.5. Физические методы изучения переноса энергии ГЛАВА 4. ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ 4.1. Механизмы трансформации энергии биохимических реакций в свет. Количественные характеристики хемилюминесценции. Генерация хемилюминесценции свободными радикалами 4.2. Хемилюминесценция при перекисном окислении липидов, природа перекисных свободных радикалов 4.3. Использование хемилюминесцентных методовв биологии и медицине ГЛАВА 5. БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ 5.1. Биолюминесцентные организмы 5.2. Общий механизм биолюминесценции 5.3. Биолюминесцентная реакция светляков 5.3.1.Преобразование люциферина в ходе реакции. 5.3.2.Светляковая люцифераза. 5.3.3.Формирование спектрального состава биолюминесценции светляков. 5.4. Биолюминесценция кишечнополостных 5.4.1.Фотопротеины. 5.4.2.Структура Са-связывающего участка фотопротеинов. 5.4.3.GFP – вторичный эмиттер биолюминесценции кишечнополостных. 5.5. Физико-химические механизмы биолюминесценции бактерий 5.5.1.Общая характеристика биолюминесценции бактерий in vitro. 5.5.2.Образование эмиттера в биолюминесцентной реакции. 5.5.3.Флуоресцентные белки светящихся бактерий. 5.6. Малоизученные типы биолюминесцентных реакций 5.6.1.Биолюминесценция динофлагеллят. 5.6.2.Свечение червей. 5.6.3.Биолюминесценция грибов. 5.7. Физико-химические основы биолюминесцентного анализа 5.7.1.Применение светящихся бактерий. 5.7.2.Применение биолюминесцентных реакций. 5.7.3.Механизмы влияния химических соединений на интенсивность биолюминесценции in vitro. ГЛАВА 6. БИОФИЗИКА И БИОХИМИЯ ФОТОСИНТЕЗА 6.1. Эволюция фотосинтеза. Фотохимические реакции в первичной атмосфере Земли 6.2. Фотосинтез на пробиотическом этапе эволюции. Зарождение гетеротрофии и автотрофии 6.3. Возникновение фотосинтеза, использующего видимый свет. Значение фотосинтеза 6.4. История открытия фотосинтеза 6.5. Фотосинтезирующие организмы 6.6. Световая и темновая фазы фотосинтеза 6.7. Основные классы фотосинтетических пигментов 6.8. Строение фотосинтетического аппарата 6.9. Типы фотосистем 6.10. Общая схема фотосинтетического потока электронов 6.11. Функциональные взаимодействия компонентов фотосинтетического аппарата 6.12. Механизм фотофосфорилирования 6.13. Строение АТР-синтазы 6.14. Механизм работы АТР-синтазы 6.15. Циклическое фотофосфорилирование 6.16. Синтез углеродов в фотосинтезирующих организмах. Цикл Кальвина 6.16.1.Различия между фотосинтезирующими организмами и гетеротрофами. 6.16.2.История открытия цикла синтеза глюкозы. 6.16.3.Цикл Кальвина. 6.16.4.Баланс реакций цикла Кальвина. 6.16.5.C3-растения и C4-растения. 6.17. Организация фотосинтетического аппарата бактерий 6.17.1.Сравнение бактериального и растительного фотосинтеза. 6.17.2.Фотосистема пурпурных бактерий Rhodopseudomonas viridis. 6.17.3.Фотосистема архебактерий Halobacterium halobium. 6.18. Регуляция световых и темновых стадий фотосинтеза 6.18.1.Фотосинтетический контроль. 6.18.2.Регуляция электронного транспорта. 6.18.3.Регуляция распределения света в хлоропластах. 6.18.4.Регуляция активности ферментов фотосинтетического аппарата. 6.19. Использование люминесценции фотоситетических пигментов в экологии 6.19.1.Биофизические методы экспресс-диагностики. 6.19.2.Переменная флуоресценция хлорофилла. 6.19.3.Замедленная флуоресценция хлорофилла. 6.19.4.Хемилюминесценция и термолюминесценция хлорофилла. 6.19.5.Взаимодействие света с фитоценозами. 6.19.6.Методы оценки спектральной эффективности действия видимого излучения на растения. ГЛАВА 7. ДРУГИЕ ФОТОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ: ФОТОРЕЦЕПЦИЯ И ЗРЕНИЕ, ФОТОТРОПИЗМ И ФОТОТАКСИС, ФОТОМУТАГЕНЕЗ И ФОТОРЕПАРАЦИЯ ДНК. ПЕРСПЕКТИВЫ СОВРЕМЕННОЙ ФОТОБИОФИЗИКИ 7.1. Фоторецепция у различных видов организмов. Зрение 7.1.1. Строение глаза, сетчатки и фоторецепторных клеток 7.1.2. Молекулярные механизмы зрения 7.1.3. Роль ионов кальция в регуляции зрительных сигнальных процессов 7.2. Основные типы фоторегуляторных, физиологическихи биохимических реакций у растительных и микробных организмов 7.2.1. Фототаксис и фотокинез 7.2.2. Фототропизм 7.2.3. Фотоморфогенез 7.2.4. Хронобиология и фотопериодизмы 7.2.5. Фотобиосинтетические реакции 7.2.6. Другие фотобиосинтетические реакции 7.3. Повреждающее действие света на человека, животных и другие организмы 7.3.1. Биологическое действие ультрафиолетового света 7.3.2. Летальное действие ультрафиолетового света на микроорганизмы 7.4. Механизмы рецепции света у высших растений 7.4.1. Рецепция световых сигналов растениями 7.4.2. Фоторецепция в красной области спектра: фитохромная система 7.4.3. Фоторецепция в синей области спектра: криптохром и фототропин 7.5.1. Действие ультрафиолетового света на нуклеиновые кислоты 7.5.2. Действие ультрафиолетового света на белки 7.5.3. Действие ультрафиолетового света на липиды 7.6. Фотореактивация ДНК и фотодинамическая терапия 7.6.1. Репарация ДНК и фотореактивация 7.6.2. Пути усовершенствования фотохимиотерапии 7.7.  Перспективы исследованияроли электронно-возбужденных состояний в жизнедеятельности живых организмов 7.8. Основные проблемы и нерешенные задачи в фотобиофизике, возможные пути их прояснения ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Система квантовых характеристик электрона ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ПРИЛОЖЕНИЕ 5 ПРИЛОЖЕНИЕ 6 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК