Techniklexikon

Photobiophysik

Biophysik, Teilgebiet der Biophysik, welches molekulare biologische Prozesse untersucht, die unter der Beteiligung von Licht ablaufen. Generell umfassen photobiophysikalische Prozesse folgende Stadien: 1. Absorption der Lichtquanten durch ein Chromophor und Übergang zu einem angeregten Zustand, 2. Migration der Anregungsenergie im makromolekularen Komplex, welcher das Chromophor enthält, 3. primärer photochemischer Akt und Entstehung primärer, oft geladener Produkte, 4. Entstehung stabiler chemischer Produkte, 5. Entstehung des finalen photobiologischen Effektes als Resultat physiologischer Prozesse.

Zu den grundlegenden aktiven photobiophysikalischen Prozessen gehören die Photosynthese, die Photorezeption und die Vitamin-D-Synthese in der Haut unter dem Einfluss von UV-Licht. Äussere Lichteinstrahlung, besonders im ultravioletten Bereich, führt aber auch zu photodestruktiven Reaktionen an Biomakromolekülen. Besonders DNS im Bereich der Nucleinsäurebasen (mit einem Absorptionsmaximum im Bereich des UV-Lichts, Absorptionsspektroskopie) ist hiervon betroffen. Die angeregten Pyrimidine können in folgende Reaktionen eintreten: 1. Photodimerisation zweier Thymine (zelluläre Reparatur durch Photoreaktivation), 2. Photohydratation (chemische Addition von Wasser unter Aufspaltung einer Doppelbindung im Ringsystem des Pyrimidins), 3. Bildung unphysiologischer chemischer Bindungen mit funktionellen Gruppen von Seitenketten der Aminosäuren in Proteinen. Mit molekularen Mechanismen von Reparaturprozessen (z.B. Photoreaktivation) gelingt es der Zelle, Schädigungen zum grossen Teil rückgängig zu machen.