معلومة

2.3: التحليل الطيفي الضوئي - علم الأحياء

2.3: التحليل الطيفي الضوئي - علم الأحياء


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.

تقيس مقاييس الطيف الضوئي كمية الضوء التي تمتصها عينة عند طول موجي معين. عادة ما يتم إجراء القياسات عند طول موجي قريب من الحد الأقصى للامتصاص للجزيء محل الاهتمام في العينة.

يوضح الرسم البياني أدناه العناصر الموجودة في مقياس الطيف الضوئي النموذجي. تصدر مصادر الضوء المستخدمة في معظم أجهزة قياس الطيف الضوئي ضوءًا فوق بنفسجي أو ضوءًا مرئيًا. ضوء
(Io) يمر من مصدر إلى أحادي اللون ، والذي يمكن تعديله للسماح بمرور ضوء بطول موجي محدد فقط. ثم يمر الضوء أحادي اللون (I) عبر كفيت يحتوي على العينة إلى كاشف.

يقارن مقياس الطيف الضوئي جزء الضوء الذي يمر عبر أحادي اللون (I.0) إلى الضوء الذي يصل إلى الكاشف (I) ويحسب النفاذية (T) كـ I / I0. الامتصاصية (A) هي دالة لوغاريتمية للنفاذية ويتم حسابها على النحو التالي:

أ = سجل10(1 / T) = سجل10(أنا0/أنا)

يمكن لمقاييس الطيف الضوئي التعبير عن البيانات كنسبة مئوية من النفاذية أو الامتصاصية. يفضل معظم الباحثين جمع قيم الامتصاص ، لأن امتصاص المركب يتناسب طرديًا مع تركيزه. استرجع قانون لامبرت بير ، المعبر عنه تقليديا على النحو التالي:

أ = ( varepsilon ) ب ج

حيث ( varepsilon ) هو معامل الانقراض المولي للمركب ، و b هو طول مسار الضوء عبر العينة ، و C هو التركيز المولي للمركب. تمت صياغة Cuvettes بحيث يكون لها مسار ضوئي 1 سم ، ويتم التعبير عن معامل الانقراض المولي على أنه L / moles-cm. وبالتالي ، فإن الامتصاصية قيمة غير محدودة.


أطياف وما يمكن أن تخبرنا به

الطيف هو ببساطة مخطط أو رسم بياني يوضح شدة الضوء المنبعث عبر مجموعة من الطاقات. هل سبق لك أن رأيت طيفًا من قبل؟ المحتمل. الطبيعة تجعل الأشياء الجميلة التي نسميها أقواس قزح. ينتشر ضوء الشمس المرسل عبر قطرات المطر لعرض ألوانه المختلفة (الألوان المختلفة هي الطريقة التي ترى بها أعيننا الإشعاع مع طاقات مختلفة قليلاً).

يمكن أن يكون التحليل الطيفي مفيدًا جدًا في مساعدة العلماء على فهم كيف ينتج جسم مثل الثقب الأسود أو النجم النيوتروني أو المجرة النشطة الضوء وسرعة حركته والعناصر المكونة له. يمكن إنتاج الأطياف لأي طاقة ضوئية ، من موجات الراديو منخفضة الطاقة إلى أشعة جاما عالية الطاقة.

يحتوي كل طيف على مجموعة متنوعة من المعلومات. على سبيل المثال ، هناك العديد من الآليات المختلفة التي يمكن من خلالها لجسم ما ، مثل النجم ، أن ينتج الضوء. كل من هذه الآليات لها طيف مميز.


تنفيذ ستة مسبار ضوئي حول واحد يعتمد على التحليل الطيفي للضوء المنتشر لدراسة الخصائص الدماغية في نموذج فأر فأر لاضطراب طيف التوحد

يعد التحليل الطيفي للانعكاس الضوئي (LRS) تقنية متعددة الأطياف ، حساسة لخصائص الامتصاص والتشتت للجزيئات البيولوجية في الأنسجة. يتم استخدامه كأداة غير باضعة لاستخراج المعلومات الفسيولوجية الكمية من الأنسجة والأعضاء البشرية. تم استخدام LRS بالقرب من الأشعة تحت الحمراء على أساس مسبار بصري واحد لرصد التغيرات في المعلمات الضوئية والدورة الدموية في نموذج الفأر للتوحد. تم استخدام نموذج الفئران للتوحد الناجم عن التعرض النمائي لحمض الفالبرويك (VPA). نظرًا لأن التوحد يمكن أن يُعزى إلى التغيرات التشريحية العصبية ، فإننا نفترض أنه يمكن اكتشاف هذه التغييرات باستخدام LRS لأن الخصائص الطيفية تعتمد على كل من التركيب الجزيئي والتغيرات الهيكلية. يتكون مسبار الألياف الضوئية في الإعداد من سبعة ألياف بصرية صغيرة: ستة ألياف للإضاءة موضوعة بطريقة دائرية حول ألياف تجميع مفردة مركزية. بشكل عام ، توضح القياسات التغييرات في أطياف الانعكاس المنتشرة وخصائص الأنسجة البصرية الدماغية (الامتصاص والتشتت) ومستويات الكروموفور. علاوة على ذلك ، تمكنا من تحديد الاختلافات بين مجموعات الذكور والإناث. أخيرًا ، تمت دراسة فعالية S-Adenosylmethionine كعلاج دوائي ووجد أنه يحسن نتيجة الدورة الدموية. لأول مرة ، على حد علمنا ، يتم استخدام LRS لدراسة الاختلافات في معلمات الدماغ في فئران نموذج التوحد VPA من خلال فروة رأس سليمة.

© 2020 جمعية البصريات الأمريكية

Huiyi Cheng و Jie Yu و Lingyu Xu و Jun Li
بيوميد. يختار، يقرر. التعبير 10(3) 1383-1392 (2019)

Huilin Zhu و Yuebo Fan و Huan Guo و Dan Huang و Sailing He
بيوميد. يختار، يقرر. التعبير 5(4) 1262-1274 (2014)

أورين شاؤول ، وميشال فنرازي - كاهانا ، وعمري ميتاف ، وجاد بنهاسي ، وديفيد أبوكاسيس
تطبيق يختار، يقرر. 56(32) 8880-8886 (2017)

Jun Li و Lina Qiu و Lingyu Xu و Ernest V. Pedapati و Craig A. Erickson و Ulas Sunar
بيوميد. يختار، يقرر. التعبير 7(10) 3871-3881 (2016)

Huilin Zhu و Jun Li و Yuebo Fan و Xinge Li و Dan Huang و Sailing He
بيوميد. يختار، يقرر. التعبير 6(3) 690-701 (2015)

مراجع

لم يكن لديك الوصول الاشتراك في هذه المجلة. قوائم الاقتباسات مع روابط الاقتباس الصادرة متاحة للمشتركين فقط. يمكنك الاشتراك إما كعضو في OSA ، أو كمستخدم مرخص لمؤسستك.

اتصل بأمين المكتبة أو مسؤول النظام
أو
تسجيل الدخول للوصول إلى اشتراك أعضاء OSA

استشهد بها

لم يكن لديك الوصول الاشتراك في هذه المجلة. استشهد عن طريق الروابط متاحة للمشتركين فقط. يمكنك الاشتراك إما كعضو في OSA ، أو كمستخدم مرخص لمؤسستك.

اتصل بأمين المكتبة أو مسؤول النظام
أو
تسجيل الدخول للوصول إلى اشتراك أعضاء OSA

شخصيات (4)

لم يكن لديك الوصول الاشتراك في هذه المجلة. ملفات الشكل متاحة للمشتركين فقط. يمكنك الاشتراك إما كعضو في OSA ، أو كمستخدم مرخص لمؤسستك.

اتصل بأمين المكتبة أو مسؤول النظام
أو
تسجيل الدخول للوصول إلى اشتراك أعضاء OSA

طاولات (2)

لم يكن لديك الوصول الاشتراك في هذه المجلة. جداول المادة متاحة للمشتركين فقط. يمكنك الاشتراك إما كعضو في OSA ، أو كمستخدم مرخص لمؤسستك.

اتصل بأمين المكتبة أو مسؤول النظام
أو
تسجيل الدخول للوصول إلى اشتراك أعضاء OSA

المعادلات (3)

لم يكن لديك الوصول الاشتراك في هذه المجلة. المعادلات متاحة للمشتركين فقط. يمكنك الاشتراك إما كعضو في OSA ، أو كمستخدم مرخص لمؤسستك.

اتصل بأمين المكتبة أو مسؤول النظام
أو
تسجيل الدخول للوصول إلى اشتراك أعضاء OSA

المقاييس

لم يكن لديك الوصول الاشتراك في هذه المجلة. مقاييس مستوى المادة متاحة للمشتركين فقط. يمكنك الاشتراك إما كعضو في OSA ، أو كمستخدم مرخص لمؤسستك.

اتصل بأمين المكتبة أو مسؤول النظام
أو
تسجيل الدخول للوصول إلى اشتراك أعضاء OSA


STARK SPECTROSCOPY: تطبيقات في الكيمياء والبيولوجيا وعلوم المواد

الملخصتم تطبيق مطيافية ستارك على مجموعة واسعة من الأنظمة والمواد الجزيئية. يتم وصف طريقة مفيدة بشكل عام للحصول على أطياف Stark الإلكترونية والاهتزازية التي لا تتطلب معدات متطورة. من خلال العمل مع الزجاج المجمد ، من الممكن دراسة أي نظام جزيئي تقريبًا ، بما في ذلك الأيونات والبروتينات. يوفر التحليل الكمي للأطياف معلومات عن التغيير في العزم ثنائي القطب وقابلية الاستقطاب المرتبطة بالانتقال. يعكس التغيير في العزم ثنائي القطب درجة فصل الشحنة لعملية الانتقال ، وهي كمية مهمة لمجموعة متنوعة من المجالات. يصف تغيير الاستقطاب حساسية الانتقال إلى مجال إلكتروستاتيكي مثل ذلك الموجود في بروتين أو مادة اصطناعية مرتبة. تتم مراجعة التطبيقات على البوليينات المتبرع بها ، والمجمعات المعدنية الانتقالية (انتقالات التكافؤ المختلط من المعدن إلى اللجند والمعدن إلى المعدن) ، والأنظمة البيولوجية غير الاصطناعية.


مناقشة

تشير نتائجنا إلى أن تركيب تقنيات إضاءة واسعة النطاق في الموائل ذات الإضاءة الاصطناعية من المرجح أن يؤدي إلى تحسين قدرة الحيوانات على اكتشاف الضوء المنعكس من الكائنات في بيئتها في الليل ، ولديه القدرة على توليد تباينات أكبر في هذه القدرة بين فئات مختلفة من حيوان. من المحتمل أن تؤثر هذه التحسينات في اكتشاف الكائنات تحت أضواء الشوارع واسعة الطيف على تنفيذ السلوكيات الموجهة بصريًا في الحيوانات ، مما يؤدي إلى تغيير أوقات نشاطها الطبيعي وتوسيع الموائل أو تجزئتها مكانيًا. قدمت تقنيات الإضاءة الواسعة الطيف الثلاث تحسينات كبيرة في٪0.5 النطاق مقارنة بمصابيح LPS ذات الطيف الضيق. قدمت مصابيح MH أكبر التحسينات في جميع الفئات التصنيفية الخمس. ومن ثم ، في حالة استخدامها ، ستظهر مجموعة متنوعة أكبر من الكائنات التي تعكس الضوء في مناطق مختلفة من طيف الضوء أكثر إشراقًا وأكثر ألوانًا للحيوانات مقارنة بتقنيات مصابيح الشوارع البديلة. بينما تضيء مصابيح LPS الأجسام التي تعكس الضوء عبر أصغر منطقة من طيف الضوء ، تشير نتائجنا إلى أنه في المناطق المضاءة بمصابيح LPS ، تكون الطيور والثدييات أكثر قدرة على اكتشاف الكائنات التي تعكس الضوء في هذه المنطقة مقارنة بالعناكب والحشرات والزواحف. ومع ذلك ، فإن إدخال تقنيات الطيف الأوسع يزيد من عدد وحجم الاختلافات بين فئات الحيوانات ، في نسبة طيف الضوء الذي يمكن اكتشافه بصريًا المضاء ، مع عرض الثدييات والطيور أكبر التحسينات. تمتلك معظم الثدييات رؤية ثنائية اللون تغطي نطاقًا أقل امتدادًا من طيف الضوء مقارنةً بالطيور والزواحف والعناكب والحشرات (الشكل 2 أ انظر الجدول S1) التي يمكنها عادةً اكتشاف الضوء عند أطوال موجية أقل من 400 نانومتر (UV) (Tovée ، 1995 Briscoe & Chittka، 2001 Hart & Hunt، 2007 Osorio & Vorobyev، 2008). تمتلك الطيور مستقبلات ضوئية حساسة للأشعة فوق البنفسجية ، لكن حساسيتها تمتد بشكل أقل إلى الأطوال الموجية الأقصر مقارنة بالحشرات والعناكب والزواحف (الشكل 2 أ). وبالتالي ، فإن أنواع المصابيح ذات الطيف الواسع تحفز نسبة أكبر من λ0.5 في الثدييات والطيور بشكل عام ، مقارنة بفئات الحيوانات الأخرى ، مما يحسن قدرتها على أداء السلوكيات الموجهة بصريًا بحدة أكبر ويحتمل أن تخل بتوازن التفاعلات بين الأنواع.

تقدم نتائجنا نظرة عامة على كيفية تأثير أطياف الضوء الاصطناعي المتغيرة على السلوكيات الموجهة بصريًا في مجموعات تصنيفية واسعة من الحيوانات. ومع ذلك ، فإن λ0.5 يمكن أن يكون نطاق الأنواع الفردية متغيرًا داخل كل مجموعة تصنيفية ، وبالتالي يجب توخي الحذر عند تطبيق نتائج مجموعة بشكل عام على أي نوع محدد داخل تلك المجموعة. على سبيل المثال ، عدد أنواع المستقبلات الضوئية في عيون الحشرات متغير بين الطلبات المختلفة (الجدول S1) مما يؤدي إلى التباين في نسبة0.5 نطاق مضاء بواسطة كل نوع من أنواع الضوء الاصطناعي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عدد الأنواع التيالأعلى القيم المتوفرة في الأدبيات تختلف بين المجموعات التصنيفية (الجدول S1) ، وبينما من غير المحتمل أن تتأثر النتائج الرئيسية لهذه الدراسة ، فإن λ0.5 سيتم تعديل النطاق حتمًا عندما تصبح البيانات متاحة لمزيد من الأنواع ومستقبلات ضوئية إضافية في تلك المجموعات التي لم يتم فحصها جيدًا حاليًا (على سبيل المثال العناكب). وبالتالي ، فإن هذه النتائج ليست قاطعة ، بل يجب اعتبارها منصة للتنبؤات التي تحفز المزيد من الدراسات حول تأثير توسيع أطياف الضوء الاصطناعي على السلوكيات الموجهة بصريًا في الحيوانات.

يتم التعرف على التأثيرات البيئية للإضاءة الاصطناعية للبيئة الليلية بشكل متزايد (Frank، 2006 Stone وآخرون. ، 2012 Titulaer وآخرون. ، 2012) ، مع بعض الدراسات التي تلفت الانتباه إلى التأثير المحتمل لتحول التواقيع الطيفية (Eisenbeis، 2006 Stone وآخرون. ، 2012). سلطت هذه الدراسة الضوء على أن مثل هذه التغييرات قد تؤثر على السلوكيات الموجهة بصريًا في الأنواع في جميع أنحاء المملكة الحيوانية. يتنوع نطاق التأثيرات المحتملة وقد يشمل إطالة أوقات البحث عن الطعام والمنافسة الجنسية للحيوانات النهارية والشفقية حتى الليل (روبرتسون ومونتيرو ، 2005 سوماناثان وآخرون. ، 2009 Titulaer وآخرون. وآخرون. ، 2004 ، سوماناثان وآخرون. ، 2008 ستون وآخرون. ، 2009 فان لانجفيلدي وآخرون. ، 2011) ويؤثر على قدرة التلقيح على اكتشاف موارد الرحيق (Kelber وآخرون، 2002 همبل دي إبارا وفوروبييف ، 2009). ما إذا كان توسيع أطياف الضوء الاصطناعي سيؤدي إلى استجابات إيجابية أو سلبية للأنواع ، فمن المرجح أن يعتمد على الأنواع والسلوك الذي يتم النظر فيه. على سبيل المثال ، يزيد وجود إضاءة LED من معدلات التغذية في تداخل Great Tits باروس الكبرى (Titulaer وآخرون. ، 2012) ، بينما الخفافيش Rhinolophus hipposideros يتجنب المناطق المضاءة بواسطة HPS وإضاءة LED (Stone وآخرون. ، 2009 ، 2012) يحتمل أن يكون بسبب خطر الافتراس المتصور (Rydell ، 1992). من المرجح أن توفر مصابيح الهاليد المعدنية (MH) أكبر تحسينات في رؤية الحيوانات لأنها تبعث ضوءًا واسعًا ويحتوي على الأشعة فوق البنفسجية في تكوينها الطيفي. تعتمد العديد من المهام المذكورة أعلاه على إدراك الضوء فوق البنفسجي المنعكس من الكائنات بواسطة الحيوانات التي يمكنها اكتشاف الضوء عند هذه الأطوال الموجية. ومن ثم ، فإن إدخال تقنيات الإضاءة ذات الطيف الأوسع التي تحتوي على الأشعة فوق البنفسجية قد يكون له عواقب أكثر عمقًا على الأنظمة البيولوجية من تقنيات الإضاءة ذات الطيف الواسع التي لا تعتمد على الأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك ، فإن جميع تقنيات الطيف العريض الثلاثة تخلق تباينات أكبر في٪0.5 بين مجموعات الحيوانات مقارنة بمصابيح LPS ضيقة الطيف ، وبالتالي لديها إمكانية أكبر لتغيير توازن التفاعلات بين الأنواع في البيئة. من الواضح أن تقييم التأثيرات البيئية المباشرة لكل نوع من أنواع المصابيح المختلفة هذه أمر ضروري في عالم تصبح فيه بيئة الليل المضاءة اصطناعيًا "بيضاء" بشكل متزايد.


شاهد الفيديو: 4402 شرح تحليل نظري الوحدة 3 التحليل الطيفي - أ رضا ال معتوق (كانون الثاني 2023).