ഫോട്ടോബയോളജി
ജീവജാലങ്ങളിൽ പ്രകാശത്തിന്റെ (സാങ്കേതികമായി, നോൺ-അയോണൈസിംഗ് വികിരണം) പ്രയോജനകരവും ദോഷകരവുമായ ഇടപെടലുകളെക്കുറിച്ചുള്ള ശാസ്ത്രീയ പഠനമാണ് ഫോട്ടോബയോളജി.[1] ഇതിൽ ഫോട്ടോ ഫിസിക്സ്, ഫോട്ടോ കെമിസ്ട്രി, ഫോട്ടോസിന്തസിസ്, ഫോട്ടോമോർഫോജനിസിസ്, വിഷ്വൽ പ്രോസസ്സിംഗ്, സിർകാഡിയൻ റിഥം, ഫോട്ടോമൂവ്മെൻ്റ്, ബയോലൂമിനൻസ്, അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണത്തിൻ്റെ ഇഫക്റ്റുകൾ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.[2]
അയോണൈസിംഗ് വികിരണവും നോൺ അയോണൈസിങ്ങ് വികിരണവും തമ്മിലുള്ള വിഭജനം സാധാരണയായി 10 eV- യിൽ കൂടുതലുള്ള ഒരു ഫോട്ടോൺ ഊർജ്ജമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു,[3] ഇത് ഓക്സിജന്റെ ഫസ്റ്റ് അയോണൈസേഷൻ എനർജിയോടും, ഏകദേശം 14 eV യിലെ ഹൈഡ്രജന്റെ അയോണൈസേഷൻ ഊർജ്ജത്തോടും ഏകദേശം തുല്യമാണ്.[4]
ഫോട്ടോണുകൾ തന്മാത്രകളുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുമ്പോൾ, ഈ തന്മാത്രകൾക്ക് ഫോട്ടോണുകളിലെ ഊർജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്യാനും എക്സൈറ്റഡ് ആകാനും കഴിയും. അതിന് ശേഷം അവയ്ക്ക് ചുറ്റുമുള്ള തന്മാത്രകളുമായി പ്രതികരിക്കാനും തന്മാത്രാ ഘടനകളുടെ "ഫോട്ടോകെമിക്കൽ", "ഫോട്ടോഫിസിക്കൽ" മാറ്റങ്ങൾ എന്നിവ ഉത്തേജിപ്പിക്കാനും കഴിയും.[1]
ഫോട്ടോഫിസിക്സ്[5] തിരുത്തുക
ഫോട്ടോബയോളജിയുടെ ഈ മേഖല പ്രകാശത്തിന്റെയും ദ്രവ്യത്തിന്റെയും ഫിസിക്കൽ ഇടപെടലുകളിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. തന്മാത്രകൾ അവയുടെ ഊർജ്ജ ആവശ്യകതകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ഫോട്ടോണുകളെ ആഗിരണം ചെയ്യുമ്പോൾ അവ ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേറ്റിൽ നിന്ന് ഒരു എക്സൈറ്റഡ് അവസ്ഥയിലേക്ക് ഒരു വാലൻസ് ഇലക്ട്രോണിനെ മാറ്റുകയും അവ കൂടുതൽ പ്രതിപ്രവർത്തനക്ഷമമാവുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് വളരെ വേഗതയുള്ള പ്രക്രിയയാണ്.[5]
ഫോട്ടോകെമിസ്ട്രി[6] തിരുത്തുക
ഫോട്ടോബയോളജിയുടെ ഈ മേഖല ഒരു തന്മാത്ര, പ്രകാശത്തിൽ നിന്ന് വരുന്ന ഊർജ്ജത്തെ ആഗിരണം ചെയ്യുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന അതിന്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്നു. ഈ ഊർജ്ജത്തിൽ എന്ത് സംഭവിക്കുന്നുവെന്നും ഇത് പഠിക്കുന്നു, ഇത് താപം അല്ലെങ്കിൽ ഫ്ലൂറസെൻസ് ആകാം, അതിനാൽ തന്മാത്ര വീണ്ടും ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേറ്റിലേക്ക് പോകുന്നു.
ഫോട്ടോകെമിസ്ട്രിയുടെ 3 അടിസ്ഥാന നിയമങ്ങളുണ്ട്:
1) ഫസ്റ്റ് ലോ ഓഫ് ഫോട്ടോകെമിസ്ട്രി (ആദ്യ നിയമം): ഫോട്ടോകെമിസ്ട്രി സംഭവിക്കണമെങ്കിൽ പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യേണ്ടതുണ്ടെന്ന് ഈ നിയമം വിശദീകരിക്കുന്നു.
2) സെക്കൻ്റ് ലോ ഓഫ് ഫോട്ടോകെമിസ്ട്രി (രണ്ടാമത്തെ നിയമം): ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഓരോ ഫോട്ടോണിലും ഒരു തന്മാത്ര മാത്രമേ സജീവമാകൂ എന്ന് ഈ നിയമം വിശദീകരിക്കുന്നു.
3) ബൻസൻ-റോസ്‌കോ ലോ ഓഫ് റെസിപ്രോസിറ്റി: ഒരു ഫോട്ടോകെമിക്കൽ പ്രതികരണത്തിന്റെ അന്തിമ ഉൽ‌പ്പന്നങ്ങളിലെ ഊർജ്ജം സിസ്റ്റം ആദ്യം ആഗിരണം ചെയ്ത മൊത്തം ഊർജ്ജത്തിന് നേരിട്ട് ആനുപാതികമായിരിക്കുമെന്ന് ഈ നിയമം വിശദീകരിക്കുന്നു.
പ്ലാന്റ് ഫോട്ടോബയോളജി തിരുത്തുക
സസ്യവളർച്ചയും വികാസവും പ്രകാശത്തെ വളരെയധികം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഫോട്ടോസിന്തസിസ് ഭൂമിയിലെ ജീവന്റെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ജൈവ രാസ പ്രക്രിയയാണ്. ഫോട്ടോണുകളിൽ നിന്നുള്ള ഊർജ്ജം ഉപയോഗിക്കാനും അതിനെ നാഡ്പിഎച്ച്, എടിപി പോലുള്ള തന്മാത്രകളാക്കി മാറ്റാനും സസ്യങ്ങൾക്ക് ഉള്ള കഴിവ് മൂലം മാത്രമേ ഇത് സാധ്യമാകൂ, തുടർന്ന് കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഫിക്സ് ചെയ്ത് സസ്യങ്ങളുടെ വളർച്ചയ്ക്കും വികാസത്തിനും ഉപയോഗിക്കാവുന്ന പഞ്ചസാരകളാക്കി മാറ്റുന്നു.[7] എന്നാൽ ഫോട്ടോസിന്തസിസ് വെളിച്ചത്താൽ നയിക്കപ്പെടുന്ന ഒരേ ഒരു സസ്യ പ്രക്രിയ അല്ല, ഫോട്ടോമോർഫോളജി, പ്ലാന്റ് ഫോട്ടോപെരിയോഡ് എന്നിവ പോലുള്ള മറ്റ് പ്രക്രിയകൾ വെജിറ്റേറ്റീവ്, പ്രത്യുത്പാദന വളർച്ച എന്നിവ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനും സസ്യ സെക്കൻ്ററി മെറ്റബോളിറ്റുകളുടെ ഉല്പാദനത്തിനും വളരെ പ്രധാനമാണ്.[8]
ഫോട്ടോസിന്തസിസ് തിരുത്തുക
പ്രകാശ ഊർജ്ജത്തെ രാസ ഊർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്നതിനും കാർബോഹൈഡ്രേറ്റുകളുടെ കാർബൺ-കാർബൺ ബോണ്ടുകളിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നതിനും ഫോട്ടോട്രോഫിക്ക് സെല്ലുകൾ നടത്തുന്ന ജൈവ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പരയാണ് ഫോട്ടോസിന്തസിസ് എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നത്.[9] ഫോട്ടോസിന്തറ്റിക് പ്ലാന്റ് സെല്ലുകളുടെ ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റിനുള്ളിൽ ഈ പ്രക്രിയ നടക്കുന്നു, അവിടെ പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന പിഗ്മെന്റുകൾ തൈലാകോയിഡുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഘടനകളുടെ മെംബ്രേനുകളിൽ ഉൾച്ചേർത്തതായി കാണാം. ഉയർന്ന സസ്യങ്ങളുടെ ഫോട്ടോസിസ്റ്റങ്ങളിൽ ക്ലോറോഫിൽ (എ അല്ലെങ്കിൽ ബി), കരോട്ടിനുകൾ എന്നീ 2 പ്രധാന പിഗ്മെന്റുകൾ ഉണ്ട്.[7] പ്രകാശ സ്വീകരണവും കൈമാറ്റവും പരമാവധിയാക്കാനാണ് ഈ പിഗ്മെന്റുകൾ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഫോട്ടോ-റെഡോക്സ് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് പിടിച്ചെടുക്കാനും ഉപയോഗിക്കാനും കഴിയുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ അളവ് വിശാലമാക്കുന്നതിന് അവ പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു.
ഫോട്ടോസിന്തറ്റികലി ആക്റ്റീവ് റേഡിയേഷൻ (PAR) തിരുത്തുക
പ്ലാന്റ് ഫോട്ടോസിന്തറ്റിക് സെല്ലുകളിലെ പരിമിതമായ അളവിലുള്ള പിഗ്മെന്റുകൾ കാരണം, ഫോട്ടോസിന്തസിസ് നടത്താൻ സസ്യങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളുടെ പരിധി പരിമിതമാണ്. ഈ ശ്രേണിയെ "ഫോട്ടോസിന്തറ്റികലി ആക്റ്റീവ് റേഡിയേഷൻ (PAR)" എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഈ ശ്രേണി മനുഷ്യന് കാണാവുന്ന സ്പെക്ട്രത്തിന് തുല്യമാണ്, ഇത് ഏകദേശം 400-700 നാനോമീറ്റർ തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ വ്യാപിക്കുന്നു.[10] PAR അളക്കുന്നത് μmol s −1 m −2 ൽ ആണ്, ഫോട്ടോസിന്തസിസിനായി സസ്യങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന വികിരണ പ്രകാശത്തിന്റെ നിരക്കും തീവ്രതയും മൈക്രോമോൾ പെർ യൂണിറ്റ് ഓഫ് സർഫസ് ഏരിയ ആൻ്റ് ടൈമിൽ അളക്കുന്നു.[11]
ഫോട്ടോമോർഫോജെനിസിസ് തിരുത്തുക
ഈ പ്രക്രിയ യുവിആർ 8, ക്രിപ്‌റ്റോക്രോം, ഫോട്ടോട്രോപിൻ, ഫൈറ്റോക്രോം ആർ, ഫൈറ്റോക്രോം Fr എന്നീ 5 വ്യത്യസ്ത ഫോട്ടോസെസെപ്റ്ററുകളാൽ പ്രകാശ-മധ്യസ്ഥതയോടെ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്ന സസ്യങ്ങളുടെ രൂപവത്കരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.[12] ഇലയുടെ വലുപ്പം, ഷൂട്ട് നീളം തുടങ്ങിയ മോർഫോജെനിക് പ്രക്രിയകളെ പ്രകാശത്തിന് നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും.
പ്രകാശത്തിന്റെ വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ സസ്യങ്ങളിൽ വ്യത്യസ്ത മാറ്റങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.[13] ഉദാഹരണത്തിന്, റെഡ് ടു ഫാർ റെഡ് ലൈറ്റ്, നിലത്തു നിന്ന് പുറത്തുവരുന്ന തൈകളുടെ ചില്ലകളുടെ തണ്ടിന്റെ വളർച്ചയും നേരെയാക്കലും നിയന്ത്രിക്കുന്നു.[14] ചില പഠനങ്ങൾ പറയുന്നത് റെഡ് ടു ഫാർ റെഡ് ലൈറ്റ്, തക്കാളിയുടെ റൂട്ടിങ്ങ് മാസും[15] മുന്തിരി ചെടികളുടെ റൂട്ടിംഗ് ശതമാനവും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു എന്നാണ്.[16] മറുവശത്ത്, നീലയും അൾട്രാവയലറ്റ് വെളിച്ചവും ചെടി മുളയ്ക്കുന്നതും നീളുന്നതും നിയന്ത്രിക്കുന്നു, കൂടാതെ മറ്റ് ശാരീരിക പ്രക്രിയകളായ സ്റ്റോമറ്റൽ കൺട്രോൾ[17], പരിസ്ഥിതി സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള പ്രതികരണങ്ങൾ എന്നിവ നിയന്ത്രിക്കുന്നു.[18] പച്ച പ്രകാശത്തെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന പിഗ്മെന്റുകളുടെ അഭാവം കാരണം സസ്യങ്ങൾക്ക് പച്ച വെളിച്ചം ആവശ്യമില്ലെന്ന് ആദ്യകാലങ്ങളിൽ കരുതിയിരുന്നു. എന്നാൽ 2004 ൽ പച്ച വെളിച്ചം സ്റ്റൊമാറ്റൽ പ്രവർത്തനത്തെയും ഇളം ചെടികളുടെ നീളം കൂട്ടുന്നതിനെയും ഇലകളുടെ വികാസത്തെയും സ്വാധീനിക്കുമെന്ന് കണ്ടെത്തി.[19]
ദ്വിതീയ പ്ലാന്റ് മെറ്റബൊളൈറ്റുകൾ തിരുത്തുക
സസ്യങ്ങൾ അവയുടെ ജൈവ രാസ പ്രക്രിയയുടെ ഭാഗമായി ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന രാസവസ്തുക്കളാണ് ഈ സംയുക്തങ്ങൾ. ഇവ സസ്യങ്ങളെ ചില പ്രവർത്തനങ്ങൾ നിർവഹിക്കുന്നതിനും വിവിധ പാരിസ്ഥിതിക ഘടകങ്ങളിൽ നിന്ന് സ്വയം പരിരക്ഷിക്കുന്നതിനും സഹായിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ആന്തോസയാനിനുകൾ, ഫ്ലേവനോയ്ഡുകൾ, കരോട്ടിനുകൾ എന്നിവ പോലുള്ള ചില മെറ്റാബോളൈറ്റുകൾ അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങളിൽ നിന്നും മറ്റ് വളരെ ഉയർന്ന പ്രകാശതീവ്രതയിൽ നിന്നും സസ്യങ്ങളെ സംരക്ഷിക്കുന്നതിനായി സസ്യകോശങ്ങളിൽ അടിഞ്ഞു കൂടുന്നു.[20]
ഫോട്ടോബയോളജിസ്റ്റുകൾ തിരുത്തുക
- തോമസ് പാട്രിക് കൂഹിൽ, അമേരിക്കൻ സൊസൈറ്റി ഫോർ ഫോട്ടോബയോളജി മുൻ പ്രസിഡന്റ്
- സൂര്യപ്രകാശം മൂലമുള്ള ചർമ്മ കാൻസറിനെക്കുറിച്ച് പഠനം നടത്തുന്ന ഹരോൾഡ് എഫ്
ഇതും കാണുക തിരുത്തുക
അവലംബം തിരുത്തുക
- ↑ 1.0 1.1 Smith, Kendrick C. (2014). "What Is Photobiology?". Retrieved 2018-08-02.
- ↑ Smith, Kendric (2013-03-08). The Science of Photobiology. Springer Science & Business Media. ISBN 9781461580614.
- ↑ Robert F. Cleveland, Jr.; Jerry L. Ulcek (August 1999). "Questions and Answers about Biological Effects and Potential Hazards of Radiofrequency Electromagnetic Fields" (PDF) (4th ed.). Washington, D.C.: OET (Office of Engineering and Technology) Federal Communications Commission. Archived from the original (PDF) on 2011-10-20. Retrieved 2018-08-02.
- ↑ Jim Clark (2000). "Ionisation Energy". Archived from the original on 2011-11-26. Retrieved 2018-08-02.
- ↑ 5.0 5.1 "BASIC PHOTOPHYSICS". photobiology.info. Retrieved 2019-11-24.
- ↑ "BASIC PHOTOCHEMISTRY". photobiology.info. Retrieved 2019-11-24.
- ↑ 7.0 7.1 Eichhorn Bilodeau, Samuel; Wu, Bo-Sen; Rufyikiri, Anne-Sophie; MacPherson, Sarah; Lefsrud, Mark (2019-03-29). "An Update on Plant Photobiology and Implications for Cannabis Production". Frontiers in Plant Science. 10. doi:10.3389/fpls.2019.00296. ISSN 1664-462X.
{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link) - ↑ Lefsrud, Mark G.; Kopsell, Dean A.; Sams, Carl E. (December 2008). "Irradiance from Distinct Wavelength Light-emitting Diodes Affect Secondary Metabolites in Kale". HortScience. 43 (7): 2243–2244. doi:10.21273/hortsci.43.7.2243. ISSN 0018-5345.
- ↑ Cooper, Geoffrey M.. (2018). The cell : a molecular approach. ISBN 9781605357072. OCLC 1085300153.
- ↑ McCree, K.J. (January 1971). "The action spectrum, absorptance and quantum yield of photosynthesis in crop plants". Agricultural Meteorology. 9: 191–216. doi:10.1016/0002-1571(71)90022-7. ISSN 0002-1571.
- ↑ Young, Andrew John (December 1991). "The photoprotective role of carotenoids in higher plants". Physiologia Plantarum. 83 (4): 702–708. doi:10.1034/j.1399-3054.1991.830426.x. ISSN 0031-9317.
- ↑ Pocock, Tessa (September 2015). "Light-emitting Diodes and the Modulation of Specialty Crops: Light Sensing and Signaling Networks in Plants". HortScience. 50 (9): 1281–1284. doi:10.21273/hortsci.50.9.1281. ISSN 0018-5345.
- ↑ Scandola PhD, Sabine. "Photobiology: Plant Light Matters". G2V Optics.
- ↑ McNellis, Timothy W.; Deng, Xing-Wang (November 1995). "Light Control of Seedling Morphogenetic Pattern". The Plant Cell. 7 (11): 1749. doi:10.2307/3870184. ISSN 1040-4651. JSTOR 3870184.
- ↑ Vu, Ngoc-Thang; Kim, Young-Shik; Kang, Ho-Min; Kim, Il-Seop (February 2014). "Influence of short-term irradiation during pre- and post-grafting period on the graft-take ratio and quality of tomato seedlings". Horticulture, Environment, and Biotechnology. 55 (1): 27–35. doi:10.1007/s13580-014-0115-5. ISSN 2211-3452.
- ↑ Poudel, Puspa Raj; Kataoka, Ikuo; Mochioka, Ryosuke (2007-11-30). "Effect of red- and blue-light-emitting diodes on growth and morphogenesis of grapes". Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 92 (2): 147–153. doi:10.1007/s11240-007-9317-1. ISSN 0167-6857.
- ↑ Schwartz, A.; Zeiger, E. (May 1984). "Metabolic energy for stomatal opening. Roles of photophosphorylation and oxidative phosphorylation". Planta. 161 (2): 129–136. doi:10.1007/bf00395472. ISSN 0032-0935.
- ↑ Goins, G.D.; Yorio, N.C.; Sanwo, M.M.; Brown, C.S. (1997). "Photomorphogenesis, photosynthesis, and seed yield of wheat plants grown under red light-emitting diodes (LEDs) with and without supplemental blue lighting". Journal of Experimental Botany. 48 (7): 1407–1413. doi:10.1093/jxb/48.7.1407. ISSN 0022-0957.
- ↑ Folta, Kevin M. (July 2004). Green Light Stimulates Early Stem Elongation, Antagonizing Light-Mediated Growth Inhibition1. American Society of Plant Biologists. OCLC 678171603.
- ↑ Demmig-Adams, Barbara. (2014-11-22). Non-Photochemical Quenching and Energy Dissipation in Plants, Algae and Cyanobacteria. ISBN 978-94-017-9032-1. OCLC 1058692723.