ФОТОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

Фотохимические реакции — химические реакции, происходящие под действием света; имеют важнейшее общебиологическое значение.

По характеру биологического эффекта Фотохимические реакции подразделяют на физиологические и повреждающие. К первым относят Ф. р., лежащие в основе фотосинтеза (см.), биосинтеза физиологически важных веществ — витаминов (см.), пигментов (см.) и др., а также реакции, обеспечивающие физиол. функции, связанные с получением информации из окружающей среды, — зрение (см.), тропизмы (см.), таксисы (см.). Повреждающие Фотохимические реакции имеют в своей основе действие света, особенно УФ-излучения (УФ-лучей), на нуклеиновые кислоты (см.) и белки (см.). В результате может наблюдаться гибель клеток, интенсивный мутагенез (см.), инактивация ферментов и др.

Всякую Фотохимическую реакцию можно разделить на три стадии: 1) акт поглощения фотона, при к-ром появляются электронно-возбужденные атомы или молекулы (см. Молекула, возбужденные состояния молекул); 2) первичные фотохим. процессы, в к-рых участвуют эти электронно-возбужденные частицы; 3) вторичные (темновые) превращения самого различного характера.

Количественной мерой эффективности Ф. р. служит квантовый выход, представляющий собой отношение числа прореагировавших молекул к числу молекул, поглотивших фотоны. Величина квантового выхода колеблется в чрезвычайно широких пределах. Напр., фотовосстановление метиленового синего имеет квантовый выход, равный 1,6 -10~4; для малоэффективных процессов, протекающих в макромолекулярных системах, он может быть еще меньше. Низкий квантовый выход, как правило, объясняется значительной долей процессов физической дезактивации возбужденных молекул или быстро протекающей обратной реакцией. Иногда, напротив, квантовый выход чрезвычайно высок. Это имеет место при нек-рых многостадийных процессах, в частности при цепных реакциях (см.). Так, для фотохлорирования в газовой фазе квантовый выход достигает величины 106. Различают Ф. р. следующих типов.

Фотоприсоединение, к к-рому относят фотодимеризацию и фотооксидирование. Среди биологически важных реакций фотоприсоединения следует назвать фотодимеризацию пиримидиновых оснований (см.) — тимина, урацила, цитозина, лежащую в основе действия света на нуклеиновые к-ты (см. Мутация). Одной из важнейших для всей биосферы Ф. р. является образование озона (см.), к-рое можно рассматривать как фотооксидирование кислорода. Озон, образующийся в верхних слоях атмосферы, интенсивно поглощает губительное для всего живого коротковолновое УФ-излучение.

Фотоперегруипировка, к к-рой относят фотоизомеризацию и фототаутомеризацию. Частным случаем фотоизомеризации является фотостереоизомеризация; очень важным в биол. отношении процессом является цис-транс-изомеризация ретиналя (см. Ретинол), составляющая основу химии зрения (см. Зрительные пигменты). Конечные этапы синтеза витаминов группы D — холекальциферола и эргокальциферола также относятся к реакциям фотоизомеризации (см. Кальциферолы).

Фотораспад (фотолиз). Среди биологических реакций фотораспада следует упомянуть фотолиз полипептидов и белков, при к-ром главная роль принадлежит разрушению остатков ароматических аминокислот в полипептидной цепи и разрыву дисульфидных связей.

Фотоперенос электрона. Реакции этого типа можно рассматривать как первичный окислительно-восстановительный процесс (см. Окислительно-восстановительные реакции). Поглощая кванты света (см.), молекулы вещества вступают во взаимодействие друг с другом или с молекулами других веществ. Среди них могут оказаться как доноры, так и акцепторы электронов. В результате происходит перенос электрона на фотовозбужденную молекулу (фотовосстановление) или от фотовозбужденной молекулы (фотоокисление).

Фотосенсибилизация. При этихФотохимических реакциях квант света поглощается не той молекулой, в к-рой происходят хим. изменения, а молекулой особого фотосенсибилизатора, способного в возбужденном состоянии стимулировать хим. превращение других, не поглощающих света веществ (см. Фотосенсибилизирующие средства). Реакции фотосенсибилизации разнообразны и многочисленны (см. Фотосенсибилизация). К их числу относится важнейшая биологическая Ф. р. — фотосинтез (см.). Пигментацию кожи под действием УФ-излучения (загар) тоже можно рассматривать как реакцию фотосенсибилизации, индуцирующую биосинтез меланина (см.). Ее патол. проявлением можно считать фотодерматозы (см.).

См. также Фотохимия.

Библиогр.: См. библиогр. к ст. Фотохимия.

В. И. Розенгарт.