FOTOBIOLOGIYA MUAMMOLARI. Reja: 1. Fotobiologik jarayonlar klassifikatsiyasi va bosqichlari. (fotobiologiya) 2. Fotobiologik jarayonlarning mexanizmi. (Norboyev) 3. Ultrabinafsha nurlarning tirik organizmlarga ta’siri. 4. Nur ta’sirida ko‘rish jarayonining yuzaga kelishi. 5. Yorug‘likning moddalar bilan o‘zaro ta'siri

Fotobiologiya biologik tizimlarga nur ko‘riniuvchi va ultrabinafsha nurlar ta’sirining molekulyar mexanizmlarini o‘rganadi. Bu jarayonlar asosida fotokimyoviy reaksiyalar yotib, nur kvantining yutilishi bilan boshlanuvchi va turli xil biokimyoviy, fiziologik va umumbiologik effektlar bilan tugallanuvchi murakkab zanjir holidagi reaksiyalar kompleksidan iborat. Fotobiologik jarayonlar yorug‘lik kvantlarini biologik funksiyali molekulalar orqali yutilishi bilan boshlanib, organizm va to‘qimalarda tegishli fiziologik reaksiyalar bilan tugaydigan jarayonlardan iborat. Biologik jarayonlar kechishiga yorug‘lik ko‘rsatadigan ta’sirning muhim harakteristikasi - fotobiologik ta’sir spektrlari, ya’ni fotobiologik effektning ta’sir etayotgan yorug‘likning to‘lqin uzunligiga bog‘liqligidir. Fotobiologik ta’sir spektrlari, spektrining qaysi sohasi biologik jarayonni eng effektiv ravishda yuzaga keltirayotganini, shuningdek bunday ta’sirning maxanizmini aniqlash imkonini beradi. 1. Fotobiologik jarayonlarning klassifikatsiyasi va bosqichlari Energetik nuqtai nazardan fotobiologik reaksiyalar ikki guruhga bo‘linadi. Agarda fotobiologik reaksiyalar natijasida yorug‘lik energiyasi mahsulotlarda to‘plansa, bunday reaksiyalar - endergonik ; bordiyu energiyaning energiya reaksiyaning aktivlanish to‘sig‘ini yengishga sarf etilsa, bu xil reaksiyalar – ekzergonik reaksiyalar deb ataladi. Biologik nuqtai nazardan esa, fotobiologik reaksiyalar funksional - fiziologik hamda destruktiv - modifikatsion reaksiyalarga bo‘linadi. Funksional - fiziologik fotobilogik reaksiyalar ko‘rinuvchi nur ta’sirida amalga oshadi: a) energetik reaksiyalar (fotosintez, fotofosforlanish); b) informatsion reaksiyalar (fotoretsepsiya, fototropizm, fotomorfogenez, fotoperiodizm); v) biosintetik reaksiyalar (xlorofill biosintezi, pigment va vitaminlar sintezining induksiyalanishi) ga bo‘linadi. Destruktiv - modifikatsion reaksiyalar asosan ultrabinafsha nur ta’sirida amalga oshadigan reaksiyalar hisoblanadi:

a) halokatga (mikroorganizmlar va sodda hayvonlarning nurdan zararlanishiga) olib keladigan reaksiyalar; b) mutatsiyaga (nurning genetik apparatga ta’siri natijasida kelib chiqadigan o‘zgarishlarga) sabab bo‘luvchi reaksiyalar; v) patofiziologik reaksiyalarni o‘z ichiga oladi. Funksional - fiziologik reaksiyalar hujayraning hayotiy muhim makromolekulyar va molekulyar darajalarida zararlanishlarning yuz bermasligi bilan xarakterlanadi. Bunday reaksiyalar natijada biologik obyektlarda foydali reaksiyalar amalga oshib, hujayraning ayrim strukturaviy elementlari hosil bo‘ladi. Ikkinchi xil reaksiyalarda nur substrat molekulasini zararlab, normal fiziologik holatga xarakterli bo‘lmagan fotokimyoviy reaksiyalar kelib chiqishiga sabab bo‘ladi. Bunday reaksiyalar ultrabinafsha nur ta’sirida yuzaga keladi. Lekin ko‘rinuvchi nur ham, fotodinamik effekt sharoitida yoki katta intensivlikka ega nur (lazer) shu xil oqibatlarga sabab bo‘ladi. Fotobiologik reaksiyalar quyidagi bosqichlarni o‘z ichiga oladi: 1) fotofizikaviy bosqich (yorug‘likning yutilishi, elektron qo‘zg‘algan holatning sodir bo‘lishi, energiyaning molekula ichida qayta taqsimlanishi); 2) birlamchi fotokimyoviy bosqich (dastlabki fotomahsulotning hosil bo‘lishi); 3) ikkilamchi fotokimyoviy bosqich (birlamchi fotomaxsulotning barqaror maxsulotlarga aylanishi); 4) qorong‘ida o‘zgarish bosqichi (barqaror maxsulotlarning navbatdagi o‘zgarishi); 5) oxirgi biologik makroeffekt. Fotobiologik reaksiyalar qanchalik xilma-xil bo‘lmasin, ularning hammasi asosiy mexanizmlari jihatidan ichki umumiylikka ega bo‘lib, tirik organizmlarning hayot faoliyatlarida o‘z ifodasini topadi. 2. Fotobiologik jarayonlarning mexanizmi Fotobiologik jarayonlarda umumiy holda muhim biologik birikmalar sintezlanadi. Bunday jarayonlarga yuksak o‘simliklar, ba’zi bakteriyalar va suv

o‘tlarida kechuvchi fotosintez misol bo‘ladi. Fotosintez yuqori darajada ixtisoslashgan strukturalar- xloroplastlarda amalga oshadi. Fotosintezdan tashqari nur kvanti holida olingan informatsiya ta’siridan kelib chiquvchi biologik ritmlar xam organizmlar hayotida muhim ahamiyatga ega. Fotobiologiya, shuningdek, ultrabinafsha, infraqizil va boshqa nurlar ta’sirida tirik tizimlarda yuz beradigan buzilishlarning molekulyar mexanizmlarini ham o‘rganadi. Yirik porsiya holidagi nur kvanti yoki qisqa to‘lqin uzunligidagi ultrabinafsha nurlar tirik organizmda nuklein kislotalar, oqsillar kabi muhim genetik-informatsion, struktura va fermentativ funksiyalarga ega bo‘lgan makromolekulalarga ta’sir etib, turli xil mutatsiyalar va jiddiy funksional izdan chiqishlarni keltirib chiqaradi. Ultrabinafsha nurlar organizmning genetik tizimida DNK darajasida komplementarlikni buzish xususiyatiga ega. Fotobiologiya ultrabinafsha va ko‘rinuvchi nurlar energiyasining yutilishi evaziga biomolekulalarda sodir bo‘ladigan elektronli qo‘zg‘alish holatlari va ularga bog‘liq holda amalga oshadigan fotofizikaviy hamda fotokimyoviy o‘zgarishlarni o‘rganish bilan cheklanadi. Yorug‘lik nuri muhim biologik birikmalarda yutilganda, foydali va zararli jarayonlar kechishi mumkin. Yorug‘lik nurining zararli ta’siri ham ikkiga bo‘linadi. Yorug‘lik nuri teriga, ko‘zga ta’sirida allergiya berishi bo‘lsa, fotoperiodizm ta’sirida hayvonlarda yillik va sutkalik sikllarning mavjud bo‘lishi. Bu jarayonlar yorug‘lik nuri bilan boshqariladi, ya’ni odam va kemiruvchilarda ko‘z, qushlarda gipotalamus, baliqlarda epifiz, hasharotlarda miya. O‘simliklarda asosiy fotobiologik jarayonlar fotosintez, fototaksis, fototropizm va fotoperiodizmdir. Biofizika kursida asosan, quyidagi fotobiologik jarayonlar o‘rganiladi. Yorug‘lik kvantini yutish, molekula tarkibida energiya almashinish, molekulalar orasida qo‘zg‘algan holat bo‘lganda, energiya o‘tkazish, ya’ni energiya migratsiyasi va birinchi fotokimyoviy bosqich jarayonlari o‘rganiladi. Asosiy fotokimyoviy reaksiyalar jumlasiga quyidagilar kiradi. Fotoionlanish (elektronning molekula tashqarisiga otilib chiqib, ionlar yoki erkin radikallar hosil bo‘lishiga olib

kelishi), fotoqaytarilish yoki fotooksidlanish (elektronning bir molekuladan ikkinchisiga o‘tishi), fotodissotsiatsiya (molekulalarning ionlarga parchalanishi) va fotoizomerizatsiya (molekulalar fazoviy konfiguratsiyasining yorug‘lik ta’siri ostida o‘zgarishi). 11.2-§ da aytib o‘tilganidek, yorug‘lik nuri ta’sirida amalga oshadigan fotobilogik reaksiyalar 2 bosqichda boradi: - birinchi bosqich – yorug‘likka aloqador bo‘lib, buning natijasida qo‘zg‘algan molekulalar, ionlar va erkin radikallar hosil bo‘ladi; - ikkinchi bosqich – qorong‘ulikka aloqador bo‘lib, birlamchi (dastlabki) faol mahsulotlarning keyinchalik qayta o‘zgarishidan iborat. Bu bosqichda energiyaga boy molekulalar yana reaksiyaga kirishadi, bu reaksiyalar biokimyoviy reaksiyalar deyilib, ular natijasida oxirgi bioorganik birikmalar sintezlanadi. Biologik tizimlarda mahsulotlarning hosil bo‘lishi tartibli ravishda zanjirli reaksiyalar ko‘rinishida amalga oshadi. Masalan, ultrabinafsha nurining teriga qanday ta’sir ko‘rsatishini analiz qilish uchun eritmani darajasi, chuqurligi va maydoni aniqlanadi, shu nurning bakteriyalarga qanday ta’sir qilishi halok bo‘lgan bakteriyalarning soniga qarab aniqlanadi. Fotosintez jarayonlarini natijalari to‘g‘risida esa, karbonat angidrid gazining ajralib chiqish tezligiga qaab fikr yuritiladi. Yuqorida aytib o‘tilganidek, fotobilogik reaksiyalar bir necha bosqichda boradigan hamda juda murakkab reaksiyalar ketma-ketligidan iboratdir. Shu munosabat bilan, fotobilogik jarayonlar mexanizmlarini o‘rganish uchun uning har bir bosqichi alohida-alohida o‘rganiladi. 3. Ultrabinafsha nurlarning tirik organizmlarga ta’siri. Yuqoridagi fikrlarimizda ta’kidlab o‘tganimizdek, biologik tizimlarda sodir bo‘ladigan fotobiologik reaksiyalarda ultrabinafsha nurlarning o‘rni beqiyosdir. Chunki biologik tizimlarda yuzaga keladigan fotodestruktiv reaksiyalarga, asosan ultrabinafsha nur (UB) sabab bo‘ladi. Ultrabinafsha nur (UB) spektri shartli ravishda 3 sohaga bo‘linadi: