Információ

2.3: Fény spektroszkópia - biológia

2.3: Fény spektroszkópia - biológia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

A spektrofotométerek mérik a minta által egy adott hullámhosszon elnyelt fény mennyiségét. A méréseket általában olyan hullámhosszon végzik, amely közel van a mintában érdekelt molekula abszorbancia maximumához.

Az alábbi diagram egy tipikus spektrofotométerben található elemeket mutatja be. A legtöbb spektrofotométerben használt fényforrás ultraibolya vagy látható fényt bocsát ki. Könnyű
Az (Io) egy forrásból egy monokromátorba megy át, amely beállítható úgy, hogy csak meghatározott hullámhosszúságú fényt engedjen át. A monokromatikus (I) fény ezután a mintát tartalmazó küvettán áthalad egy detektorba.

A spektrofotométer összehasonlítja a monokromatoron áthaladó fény töredékét (I.0) a detektort érő fényre (I), és az áteresztőképességet (T) I/I-ként számítja ki.0. Az abszorbancia (A) az áteresztőképesség logaritmikus függvénye, és a következőképpen számítható ki:

A = napló10(1/T) = log10(ÉN0/ÉN)

A spektrofotométerek az adatokat %-os áteresztőképesség vagy abszorbancia formájában is kifejezhetik. A legtöbb kutató inkább az abszorbancia értékeket gyűjti, mivel egy vegyület abszorbanciája egyenesen arányos a koncentrációjával. Emlékezzünk vissza a Lambert-Beer törvényre, amelyet hagyományosan így fogalmaztak meg:

A =(varepszilon)b C

ahol ( varepsilon ) egy vegyület moláris kioltási együtthatója, b a mintán áthaladó fényút hossza, és C a vegyület moláris koncentrációja. A küvetták 1 cm-es fényútra vannak kialakítva, és a moláris extinkciós együtthatót L/mol-cm-ben fejezik ki. Következésképpen az abszorbancia egység nélküli érték.


Spectra és mit mondhatnak nekünk

A spektrum egyszerűen egy diagram vagy grafikon, amely azt mutatja, hogy a fények milyen intenzitású energiát bocsátanak ki. Láttál már spektrumot? Valószínűleg. A természet szépeket készít, amelyeket szivárványnak nevezünk. Az esőcseppek által küldött napfény szétterül, hogy megjelenítse a különböző színeit (a különböző színek csak a szemünk érzékelik a kissé eltérő energiájú sugárzást).

A spektroszkópia nagyon hasznos lehet abban, hogy a tudósok megértsék, hogyan hoz létre fényt egy objektum, például egy fekete lyuk, neutroncsillag vagy aktív galaxis, milyen gyorsan mozog, és milyen elemekből áll. A spektrumok bármilyen fényenergiára előállíthatók, az alacsony energiájú rádióhullámoktól a nagyon nagy energiájú gamma-sugarakig.

Minden spektrum sokféle információt tartalmaz. Például sokféle mechanizmus létezik, amelyek segítségével egy tárgy, például egy csillag, fényt képes előállítani. Ezen mechanizmusok mindegyikének jellemző spektruma van.


Hat-körül optikai szonda megvalósítása diffúz fényspektroszkópián alapulva az agy tulajdonságainak tanulmányozásához az autizmus spektrum zavarának egér egérmodelljében

A fényreflexiós spektroszkópia (LRS) egy multispektrális technika, amely érzékeny a szövetekben lévő biológiai molekulák abszorpciós és szórási tulajdonságaira. Nem invazív eszközként használják mennyiségi fiziológiai információk kinyerésére az emberi szövetekből és szervekből. Egy optikai szondán alapuló közel infravörös LRS-t használtak az optikai és hemodinamikai paraméterek változásának megfigyelésére az autizmus egérmodelljében. A valproinsav (VPA) fejlődési expozíciója által kiváltott autizmus egér modelljét használtuk. Mivel az autizmus neuroanatómiai változásoknak tulajdonítható, feltételezzük, hogy ezek a változások az LRS segítségével kimutathatók, mivel a spektrális tulajdonságok mind a molekuláris összetételtől, mind a szerkezeti változásoktól függenek. Az elrendezésben található száloptikai szonda hét kis optikai szálból állt: hat megvilágítási szálból, amelyeket körkörösen helyeztek el egy központi, egyetlen gyűjtőszál körül. Összességében a mérések a diffúz fényvisszaverési spektrumok, az agyi optikai szövet tulajdonságainak (abszorpció és szórás) és a kromofórszintek változását mutatják. Ezen túlmenően különbséget tudtunk azonosítani a férfi és női csoportok között. Végül az S-adenozil-metionin, mint gyógyszeres kezelés hatékonyságát tanulmányozták, és megállapították, hogy javítja a hemodinamikai eredményt. Legjobb tudomásunk szerint most először alkalmazzák az LRS-t a VPA autizmus modell egerek agyi paramétereinek változásainak tanulmányozására ép fejbőrön keresztül.

© 2020 Optical Society of America

Huiyi Cheng, Jie Yu, Lingyu Xu és Jun Li
Biomed. Dönt. Expressz 10(3) 1383-1392 (2019)

Huilin Zhu, Yuebo Fan, Huan Guo, Dan Huang és Sailing He
Biomed. Dönt. Expressz 5(4) 1262-1274 (2014)

Oren Shaul, Michal Fanrazi-Kahana, Omri Meitav, Gad A. Pinhasi és David Abookasis
Appl. Dönt. 56(32) 8880-8886 (2017)

Jun Li, Lina Qiu, Lingyu Xu, Ernest V. Pedapati, Craig A. Erickson és Ulas Sunar
Biomed. Dönt. Expressz 7(10) 3871-3881 (2016)

Huilin Zhu, Jun Li, Yuebo Fan, Xinge Li, Dan Huang és a Sailing He
Biomed. Dönt. Expressz 6(3) 690-701 (2015)

Hivatkozások

Nincs előfizetési hozzáférése ehhez a naplóhoz. Az idézőlisták a kimenő hivatkozási linkekkel csak az előfizetők számára érhetők el. Feliratkozhat akár OSA -tagként, akár intézménye jogosult felhasználójaként.

Lépjen kapcsolatba a könyvtárossal vagy a rendszergazdával
vagy
Jelentkezzen be az OSA Tag -előfizetés eléréséhez

Idézi

Nincs előfizetési hozzáférése ehhez a naplóhoz. A hivatkozásokkal hivatkozva csak az előfizetők számára érhető el. Feliratkozhat akár OSA -tagként, akár intézménye jogosult felhasználójaként.

Lépjen kapcsolatba a könyvtárossal vagy a rendszergazdával
vagy
Jelentkezzen be az OSA Tag -előfizetés eléréséhez

Ábrák (4)

Nincs előfizetési hozzáférése ehhez a naplóhoz. Az ábrafájlok csak az előfizetők számára érhetők el. Feliratkozhat akár OSA -tagként, akár intézménye jogosult felhasználójaként.

Lépjen kapcsolatba a könyvtárossal vagy a rendszergazdával
vagy
Jelentkezzen be az OSA Tag -előfizetés eléréséhez

Táblázatok (2)

Nincs előfizetési hozzáférése ehhez a naplóhoz. A cikk táblázatok csak az előfizetők számára állnak rendelkezésre. Feliratkozhat akár OSA -tagként, akár intézménye jogosult felhasználójaként.

Lépjen kapcsolatba a könyvtárossal vagy a rendszergazdával
vagy
Jelentkezzen be az OSA Tag -előfizetés eléréséhez

(3) egyenletek

Nincs előfizetési hozzáférése ehhez a naplóhoz. Az egyenletek csak az előfizetők számára állnak rendelkezésre. Feliratkozhat akár OSA -tagként, akár intézménye jogosult felhasználójaként.

Lépjen kapcsolatba a könyvtárossal vagy a rendszergazdával
vagy
Jelentkezzen be az OSA Tag -előfizetés eléréséhez

Metrikák

Nincs előfizetési hozzáférése ehhez a naplóhoz. A cikkszintű mutatók csak az előfizetők számára állnak rendelkezésre. Feliratkozhat akár OSA -tagként, akár intézménye jogosult felhasználójaként.

Lépjen kapcsolatba a könyvtárossal vagy a rendszergazdával
vagy
Jelentkezzen be az OSA Tag -előfizetés eléréséhez


STARK SPECTROSCOPY: Alkalmazások a kémiában, a biológiában és az anyagtudományban

AbsztraktA Stark -spektroszkópiát molekuláris rendszerek és anyagok széles körére alkalmazták. Leírnak egy általánosan hasznos módszert az elektronikus és rezgési Stark-spektrumok előállítására, amely nem igényel bonyolult berendezéseket. Fagyasztott szemüveggel dolgozva szinte minden molekuláris rendszer tanulmányozható, beleértve az ionokat és a fehérjéket. A spektrumok mennyiségi elemzése információt nyújt a dipólusmomentum változásáról és az átmenethez kapcsolódó polarizálhatóságról. A dipólusmomentumok változása tükrözi a töltéselkülönítés mértékét az átmenet során, a különböző területek iránt érdeklődő mennyiséget. A polarizálhatóság változása egy olyan elektrosztatikus térre való átmenet érzékenységét írja le, mint amilyen egy fehérjében vagy egy rendezett szintetikus anyagban található. Áttekintik a donor-akceptor poliének, átmenetifém-komplexek (fém-ligandum és fém-fém vegyes vegyérték-átmenetek) és nem fotoszintetikus biológiai rendszerek alkalmazását.


Vita

Eredményeink azt sugallják, hogy a szélesebb spektrumú világítási technológiák mesterségesen megvilágított élőhelyeken történő telepítése valószínűleg javítja az állatok azon képességét, hogy éjszaka észleljék a környezetükben lévő tárgyakról visszaverődő fényt, és nagyobb eltéréseket generálhat ebben a képességben a különböző osztályok között. állat. A széles spektrumú utcai lámpák alatti objektumfelismerés ezen fejlesztései valószínűleg befolyásolják az állatok vizuálisan irányított viselkedésének végrehajtását, megváltoztatva normális aktivitási idejüket és térben kiterjesztve vagy széttöredezve az élőhelyeket. Mindhárom széles spektrumú világítási technológia jelentős javulást eredményezett a % λ -ban0.5 tartomány a szűk spektrumú LPS lámpákhoz képest. Az MH lámpák nyújtották a legnagyobb javulást mind az öt rendszertani osztályban. Ennélfogva, ahol ezeket használják, a fényspektrum különböző tartományaiban a fényt visszaverő tárgyak nagyobb választéka világosabbnak és színesebbnek tűnik az állatok számára, mint az alternatív utcai lámpatechnológiák. Míg az LPS -lámpák a fényspektrum legkisebb tartományában világítják meg a fényt tükröző tárgyakat, eredményeink azt sugallják, hogy az LPS -lámpákkal megvilágított területeken a madarak és emlősök jobban képesek észlelni a fényt visszaverő tárgyakat a pókfélékhez, rovarokhoz és hüllőkhöz képest. A szélesebb spektrumú technológiák bevezetése azonban növeli az állatkategóriák közötti különbségek számát és nagyságát a vizuálisan észlelhető fényspektrum megvilágított arányában, és az emlősök és madarak mutatják a legnagyobb javulást. A legtöbb emlős dikromatikus látással rendelkezik, amely a fényspektrum kevésbé kiterjedt tartományát fedi le, mint a madarak, hüllők, pókfélék és rovarok (2a. ábra, lásd az S1 táblázatot), amelyek jellemzően 400 nm (UV) alatti hullámhosszon képesek érzékelni a fényt (Tovée, 1995 Briscoe). & Chittka, 2001 Hart & Hunt, 2007 Osorio & Vorobyev, 2008). A madarak rendelkeznek UV-érzékeny fotoreceptorokkal, de érzékenységük kevésbé terjed ki a rövidebb hullámhosszokra, mint a rovaroknál, pókféléknél és hüllőknél (2a. ábra). A széles spektrumú lámpatípusok ezért a λ nagyobb százalékát stimulálják0.5 az emlősökben és általában a madarakban, más állatkategóriákkal összehasonlítva, javítva azon képességüket, hogy nagyobb élességgel végezzenek vizuálisan irányított viselkedést, és esetleg felborítsák a fajok közötti kölcsönhatások egyensúlyát.

Eredményeink áttekintést nyújtanak arról, hogy a változó mesterséges fényspektrumok milyen hatással lehetnek a vizuálisan irányított viselkedésre az állatok széles taxonómiai csoportjaiban. Azonban a λ0.5 Az egyes fajok köre változó lehet az egyes taxonómiai csoportokon belül, ezért óvatosan kell eljárni, amikor egy csoport eredményeit általában az adott csoporton belüli bármely fajra alkalmazzuk. Például a rovarszemekben a fotoreceptor típusok száma különböző sorrendben változik (S1 táblázat), ami a λ arányának változását eredményezi.0.5 minden mesterséges fénytípus által megvilágított tartomány. Ezen kívül azon fajok száma, amelyekre λmax Az irodalomban elérhető értékek taxonómiai csoportonként eltérőek (S1 táblázat), és bár ennek a vizsgálatnak a fő eredményeit valószínűleg nem érinti, a λ0.5 A hatótávolság elkerülhetetlenül kiigazodik, amint több fajra és további fotoreceptorokra vonatkozó adatok állnak rendelkezésre azokban a csoportokban, amelyeket jelenleg nem vizsgálnak jól (például a pókfélék). Ezek az eredmények tehát nem meggyőzőek, inkább a jóslatok platformjának kell tekinteni őket, amelyek további vizsgálatokat ösztönöznek a mesterséges fényspektrumok szélesítésének hatásáról az állatok vizuálisan irányított viselkedésére.

Egyre jobban felismerik az éjszakai környezet mesterséges megvilágításának ökológiai hatásait (Frank, 2006 Stone et al., 2012 Titulus et al., 2012), néhány tanulmány felhívta a figyelmet a változó spektrális aláírások lehetséges hatásaira (Eisenbeis, 2006 Stone et al., 2012). Ez a tanulmány rávilágított arra, hogy az ilyen változások befolyásolhatják az állatvilágban a fajok vizuálisan irányított viselkedését. A lehetséges hatások sokszínűek, és magukban foglalhatják a nappali és a krepuszkuláris állatok táplálkozásának és szexuális versengésének idejének meghosszabbítását az éjszakába (Robertson & Monteiro, 2005 Somanathan) et al., 2009 Titulátor et al., 2012), mind a zsákmányfelismerést, mind a ragadozók elkerülését javítja (Roth & Kelber, 2004), megváltoztatja az élőlények azon képességét, hogy navigáljanak a környezetükben (Warrant et al., 2004, Somanathan et al., 2008 Kő et al., 2009 van Langevelde et al., 2011), és befolyásolja a beporzó fajok képességét a nektárforrások észlelésére (Kelber et al., 2002 Hempel de Ibarra & Vorobyev, 2009). Az, hogy a mesterséges fényspektrumok kiszélesítése pozitív vagy negatív válaszokat vált ki, valószínűleg a fajtól és a figyelembe vett viselkedéstől függ. Például a LED -es világítás jelenléte növeli az etetési sebességet a fészkelő nagycicákban Parus major (Titulaer et al., 2012), míg a denevér Rhinolophus hipposideros kerüli a HPS és LED világítással megvilágított területeket (Stone et al., 2009, 2012) potenciálisan az észlelt ragadozási kockázat miatt (Rydell, 1992). A fémhalogén (MH) lámpák valószínűleg a legnagyobb javulást nyújtják az állatok látásában, mivel széles fényt bocsátanak ki, és spektrális összetételében UV -t tartalmaznak. A fenti feladatok közül sok függ az objektumok által visszavert UV -fény észlelésétől az állatok által, amelyek képesek érzékelni a fényt ezeken a hullámhosszokon. Ennélfogva az UV-t tartalmazó szélesebb spektrumú világítási technológiák bevezetése mélyebb következményekkel járhat a biológiai rendszerekre, mint a nem-UV széles spektrumú világítási technológiák. Mindhárom széles spektrumú technológia azonban nagyobb különbségeket okoz % λ -ban0.5 szűk spektrumú LPS lámpákkal összehasonlítva, és így nagyobb potenciállal bírnak a környezeti kölcsönhatások egyensúlyának megváltoztatásában. Az egyes lámpatípusok közvetlen környezeti hatásainak értékelése egyértelműen elengedhetetlen egy olyan világban, ahol a mesterségesen megvilágított éjszakai környezet egyre inkább „fehérré” válik.


Nézd meg a videót: A fotoszintézis mértékének függése a fény erősségétől (Október 2022).