作用光谱

不同波长的光对生命系统成生命系统组分的比较效应的一种概念

作用光谱是不同波长的光对生命系统成生命系统组分的比较效应的一种概念，不同波长对生命系统的效应的知识，有助于了解能量转移和利用的详细机理，也有助于测定光对生命系统作用所涉及的基本化合物。

概念

作用光谱是不同波长的光对生命系统成生命系统组分的比较效应的一种概念，不同波长对生命系统的效应的知识，有助于了解能量转移和利用的详细机理，也有助于测定光对生命系统作用所涉及的基本化合物。作用光谱学的工作是建立在以下的牢固的基础上，即利用能量之前，必须吸收能量，而且每一种化合物都有特殊的吸收光谱，因此作用光谱的形状，可以引导人们去鉴定吸收光的分子。人们广泛地利用作用光谱来研究三种类型的化合物，含卟啉的蛋白质、核酸多聚物和植物色素。

内容

在植物学上，作用光谱是指光谱的不同组分对植物生理生化反应的效应。光合作用、光周期反应和向光弯曲等所有与光有关的生理生化过程都有作用光谱。作用光谱的研究用以阐明不同波长的光对光合作用等过程的相对效率。通常以生理生化反应强度对波长作图表示。

各种不同波长在产生一具体响应时的相对有效性在光生物学上是有基本的重要性，并由此可导致一作用光谱。一个作用光谱是吸收光谱的补充，吸收光谱是对不同波长吸收的相对概率，例如，Ελ对λ，当有许多不同类型的色素存在时，对特定响应的作用光谱可与整个系统的吸收光谱有很大不同。但是，格罗索斯一德雷珀(Grotthus—Draper)定律——只有被吸收光才能引起光化学反应——隐含着这样的意义：作用光谱应当与这种特定物质的吸收光谱相似，这种物质能吸收对所研究的特定效应或特定作用响应于它的光。

为得到某种特定响应的作用光谱，人们可以把系统暴露于波长间隔系列中每一间隔单位时间单位面积有相同数目光子的照射之下，然后测量引起的效应或作用，这种效应可能是O2释放量，或种子发芽百分数，或某种其它被测变化，于是人们可以把所有的响应作为它们各自波长间隔的函数作图，以便看出那些波长引起这一“作用”最为有效，求得作用光谱的另一方法是把各波长间隔给出一特定响应所需的光子数的倒数作图，若在一特定波长所需光子数是第二波长所需光子数的二倍，则在第一波长处作用光谱高度就只有第二波长的一半，于是，各种波长的效力就很容易表示出来，用后面这种方法，光子通量是变化的，直到每一波长间隔中的响应相同时为止，这是一个重要之点；若真要作为一个作用光谱，则测出的作用或效应必须在所用的每一波长间隔中的响应相同时为止，这是一个重要之点；若真要作为一个作用光谱，则测出的作用或效应必须在所用的每一波长间隔下与光子通量成线性关系，即在这种情况下，不用必须达到光饱和，若在某波长达到光饱和，测出的每个光子的作用就会比应有的为小(与在其他波长的测值相比)，因此，一作用光谱，在达到光饱和的波长处会变平，在所有波长都是光饱和的极端情形下，作用光谱的曲线是完全平的，因为这时每个波长下的响应是相同的。

如果想获得是否有某一类型色素在起响应作用的信息，我们可以把不同色素的吸收光谱与某一响应的作用光谱加以比较，这些色素是疑为与该过程有关的，若某分子测出的作用光谱与其已知的吸收光谱密切相似，则该分子吸收的光就可能正导致所研究的那种特定作用，作用光谱的应用在对植物生理学光化学领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这一色素所参与的反应的一些研究。

作用光谱代表一个生物体系在一组给定条件下的响应。因此，在叙述作用光谱时，必须说明是什么生物机体、什么效应和什么条件。例如：“室温下叶绿素光合作用的作用光谱”或“室温下二氢卟吩e6在人皮肤基底细胞癌组织中光动力效应的作用光谱”。

研究与应用

①为了测定慢性光线性皮炎(CAD)紫外线作用光谱。可用如下方法来测定：以SUV1000型日光紫外模拟器为光源，测定131例疑诊和13例已确诊CAD患者的长波紫外线(UVA)和中波紫外线(UVB)最小红斑量(MED)。结果131例患者中，85例确诊为CAD。85例患者中89.41%UVA-MED降低，范围1-20 J/ cm2；69.41%UVB-MED降低，范围2.8-20mJ/cm2；30.58%单一UVA-MED下降，10.59%单一UVB-MED 下降。13例以前已经确诊为CAD的患者，重新测定MED发现，3例发病时MED在正常范围，9例作用光谱发生了改变。结论LVA在CAD作用光谱中占有重要地位CAD的作用光谱具有波动性，光敏感性增强可从一个波段变化至另一波段。

②利用UV-Vis吸收光谱和荧光光谱研究了在生理pH值条件下竹红菌甲素(HA)与血红蛋白的相互作用。UV-Vis吸收光谱的研究发现，HA的存在使血红蛋白分子中氨基酸残基的吸收峰强度降低，峰位红移，表明HA与血红蛋白分子中的氨基酸残基形成氢键。同步荧光光谱的结果表明，HA与血红素分子中不同氨基酸残基的作用强度不同，HA对色氨酸残基和酪氨酸残基的荧光猝灭动力学常数分别为5.5×1012和1.7×1012L/mol，表明HA与色氨酸残基之间的相互作用强于与酪氨酸残基。

③采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱，在生理pH条件下，研究华法林与牛血清白蛋白的相互作用。探讨华法林对于牛血清白蛋白的荧光猝灭机制。结果表明华法林对牛血清白蛋白的猝灭作用为动态猝灭过程。猝灭常数在16℃和37℃分别为6.05×104L·mol-1和6.14×104L·mol-1。根据Fster的偶极-偶极无辐射能量转移理论，求得牛血清白蛋白-华法林的能量转移效率E为0.37，两者间的最近距离r为3.15 nm。

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