“生物光學(xué)”是什么
生物光學(xué)可分為13個(gè)主要專業(yè)領(lǐng)域。其中12個(gè)涉及到生物系統(tǒng)中光的吸收，另外一個(gè)則研究通過(guò)生物系統(tǒng)發(fā)出的光（生物發(fā)光）。這些區(qū)域在下面簡(jiǎn)要定義，并將在適當(dāng)?shù)哪K中進(jìn)行更充分的描述。下面是小編為大家整理的“生物光學(xué)”是什么，僅供參考，歡迎閱讀。
生物光學(xué)是一個(gè)很大的學(xué)科，包括對(duì)光的有益和有害影響的研究，被廣泛地定義為包括所有涉及非電離輻射的生物現(xiàn)象，生物光學(xué)反應(yīng)是非電離輻射在生物系統(tǒng)中引起的化學(xué)和/或物理變化的結(jié)果。陽(yáng)光是我們環(huán)境中最重要的元素之一。植物收獲陽(yáng)光的能量以生長(zhǎng)，從而為其他生物提供食物。陽(yáng)光還提供生物體所需的信息以觸發(fā)許多生物反應(yīng)。這些是陽(yáng)光的有益波長(zhǎng)。陽(yáng)光也有不好的一面。較短的波長(zhǎng)（或較長(zhǎng)波長(zhǎng)加上光敏劑）可以殺死植物和其他生物，并使人患上癌癥和其他衰弱的病癥。生物光學(xué)是對(duì)光的有益和有害影響的研究，研究范圍從原子水平一直到生物群落水平。生物光學(xué)是一個(gè)激動(dòng)人心且具有挑戰(zhàn)性的科學(xué)領(lǐng)域，光生物學(xué)家使用所有的科學(xué)工具來(lái)研究光的化學(xué)和生物學(xué)效應(yīng)。生物光學(xué)可分為13個(gè)主要專業(yè)領(lǐng)域。其中12個(gè)涉及到生物系統(tǒng)中光的吸收，另外一個(gè)則研究通過(guò)生物系統(tǒng)發(fā)出的光（生物發(fā)光）。這些區(qū)域在下面簡(jiǎn)要定義，并將在適當(dāng)?shù)哪K中進(jìn)行更充分的描述。
光物理學(xué)
這個(gè)專業(yè)領(lǐng)域涉及光與物質(zhì)在原子和分子水平上的物理相互作用。這些包括分子的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。
光化學(xué)
這是對(duì)直接吸收光能后分子中發(fā)生的化學(xué)變化的'研究（與光敏作用相比）。這些包括了吸收分子中的改變和在其激發(fā)態(tài)的吸收分子與相鄰分子之間發(fā)生的反應(yīng)。光化學(xué)第一定律指出：“光必須在發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)之前被吸收”。這個(gè)定律的影響在于，通過(guò)了解分子的吸收光譜，即通過(guò)了解哪些波長(zhǎng)的光可被一個(gè)分子吸收，就可以立即預(yù)測(cè)什么波長(zhǎng)的光可以對(duì)該分子具有光化學(xué)作用，而且什么波長(zhǎng)的光將沒有效果（因?yàn)樗鼈儾槐晃眨?/p>
光譜
研究物質(zhì)對(duì)光的吸收和釋放，與這些過(guò)程對(duì)輻射波長(zhǎng)的依賴有關(guān)。動(dòng)作頻譜是電磁輻射產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)的效率，作為輻射波長(zhǎng)的函數(shù)繪制。它顯示哪些波長(zhǎng)的光在特定化學(xué)反應(yīng)（例如光合作用）中被最有效地使用，并且有助于識(shí)別吸收分子。
光敏
在這個(gè)過(guò)程中，光能被一種類型的分子（敏化劑）吸收，導(dǎo)致敏化劑達(dá)到富能狀態(tài)并產(chǎn)生反應(yīng)，最終導(dǎo)致系統(tǒng)中另一種分子的化學(xué)變化（底物分子）。敏化劑在某些類型的光敏反應(yīng)中不會(huì)改變。幾乎所有的生物體都含有潛在的光敏劑（例如膽紅素，葉綠素和卟啉）的分子。使用光敏藥物和光的光動(dòng)力療法在癌癥治療中具有重要的應(yīng)用，其原理是通過(guò)光動(dòng)力學(xué)來(lái)靶向破壞癌細(xì)胞以治療某些形式的肺癌和食管腫瘤。
影響
該領(lǐng)域涉及脫氧核糖核酸（DNA），核糖核酸（RNA）和蛋白質(zhì)的紫外線輻射光化學(xué)，以及這些分子中光化學(xué)和光物理變化產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)（如致死率、突變）。該領(lǐng)域還研究細(xì)胞對(duì)這種光化學(xué)損傷進(jìn)行修復(fù)的復(fù)雜生化系統(tǒng)。
環(huán)境光生物學(xué)
不同波長(zhǎng)的陽(yáng)光不僅對(duì)個(gè)體細(xì)胞和生物體產(chǎn)生有益和有害的影響，更重要的是對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的影響，例如光對(duì)物種構(gòu)成和生產(chǎn)力的影響。
光醫(yī)學(xué)
這個(gè)領(lǐng)域涉及非電離輻射的有害影響和有益效果。在光醫(yī)學(xué)中，最常見的就是陽(yáng)光誘發(fā)的皮膚癌，但光還有許多有益的區(qū)域，其中有僅使用光的治療，例如弱光治療（LLLT）或敏化劑加光線來(lái)治療某些臨床病癥，例如牛皮癬和癌癥。光醫(yī)學(xué)還包括光免疫領(lǐng)域，例如，光的吸收可以調(diào)節(jié)身體的免疫系統(tǒng)，從而防止腫瘤的免疫排斥。
非視覺光接收
與病例相反，光被生物體中的受體接收以監(jiān)測(cè)環(huán)境而不形成視覺圖像。例子是控制鳥類和動(dòng)物激素水平的晝夜節(jié)律鐘，以及控制植物和動(dòng)物季節(jié)性生長(zhǎng)的光周期。
視覺
導(dǎo)致形成圖形的視覺感受。該領(lǐng)域涵蓋了眼睛中棒狀和錐形光感受器中視色素的結(jié)構(gòu)和光化學(xué)。
光形態(tài)發(fā)生
有機(jī)體的發(fā)育可以受到光照信息的影響。這些信息來(lái)自光通量、光質(zhì)（即波長(zhǎng)）、空間不對(duì)稱性（即光的出現(xiàn)方向）以及光的周期性。光形態(tài)發(fā)生的一些實(shí)例是光敏種子的發(fā)芽和長(zhǎng)日植物的開花。
光運(yùn)動(dòng)
植物和生物依靠于光質(zhì)和光的方向來(lái)刺激他們的光感受器來(lái)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。例如趨光性的解釋就是有機(jī)體朝向或遠(yuǎn)離光線的移動(dòng)。植物中的光向曲率可以朝向或遠(yuǎn)離光發(fā)生，最好的例子就是向日葵。查爾斯·達(dá)爾文（Charles Darwin）以進(jìn)化論而聞名，早期曾與他的兒子弗朗西斯（Francis）合作，撰寫了一本關(guān)于光相作用的書，《植物運(yùn)動(dòng)的力量》（1880）。這本書一直很有影響力，即使達(dá)爾文沒有寫出關(guān)于進(jìn)化論的偉大著作，達(dá)爾文也會(huì)被生物學(xué)家所熟知。
光合作用
它不是光合作用中所使用的光的信息，而是轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能的光的能量。這包括通過(guò)色素吸收光、能量轉(zhuǎn)移、能量獲取或通過(guò)反應(yīng)中心的穩(wěn)定化，以及從供體到受體分子的化學(xué)反應(yīng)的引發(fā)。這是一個(gè)采光反應(yīng)，大多數(shù)光合作用反應(yīng)只需要幾個(gè)光子就可以觸發(fā)反應(yīng)。
生物發(fā)光
對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，生物發(fā)光往往想到螢火蟲發(fā)光或在海洋表面的熒光水藻。生物發(fā)光是具有生物功能的高效冷光發(fā)射，其目的是尋找伴侶或食物。動(dòng)物王國(guó)中所有門的一半以上都含有生物發(fā)光的成員。在Natures Light雜志中中，弗朗辛·雅各布斯（Francine Jacobs）講述了一種生物發(fā)光螢火蟲（Pyrophorus noctilucus）可能改變了美洲的歷史的故事。1634年，當(dāng)英國(guó)人晚上在古巴登陸時(shí)，他們看到很多燈光并認(rèn)為那是是西班牙軍隊(duì)已經(jīng)在島上的火炬手，以為西班牙已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了英國(guó)，但他們觀察到的可能是螢火蟲的光芒。植物和光的關(guān)系，可以追溯到遠(yuǎn)古的年代。
在白堊紀(jì)中葉以前，根據(jù)當(dāng)時(shí)植物的特征進(jìn)行判斷，地球上還沒有直射的陽(yáng)光，那時(shí)地球的表面是一片水汽霧和密密層層的云海。但自從白堊紀(jì)中葉起，地球上開始有直射的陽(yáng)光后，這種渾濁的局面才逐步澄清，大地也漸漸變得暖和起來(lái)了。環(huán)境的改變，對(duì)于植物的進(jìn)化起著決定性的作用。一種完全新穎的植物類型——被子植物，就是在這種形勢(shì)下誕生的。它一經(jīng)出現(xiàn)，就非常迅速地在地球大陸上排擠裸子植物而大量地進(jìn)行繁殖。對(duì)于植物來(lái)說(shuō)，光的作用是一種非常有用的刺激劑。它不僅對(duì)于植物莖的大小、形狀、生長(zhǎng)方向、生長(zhǎng)程度以及莖上芽和分枝的產(chǎn)生能起到很大的影響，而且能以直接的光壓和輻射能。為植物的生長(zhǎng)創(chuàng)造最適宜的條件，促使植物兩種最基本的生命活動(dòng)過(guò)程——同化作用（光合作用）與蒸騰作用（水分的吸收和蒸發(fā)）順利的進(jìn)行。植物生命和光的關(guān)系，還表現(xiàn)在其他的許多方面。如植物的開花時(shí)節(jié)，與光照的關(guān)系就很密切：為什么鮮艷華麗的桃花，必須在春回大地、群鶯亂飛的清明時(shí)節(jié)開放？為什么雅致素淡的荷花和燦爛多嬌的蘭花，必須在炎熱的夏季開放？為什么馥郁芬芳的桂花和瑰麗多姿的菊花，必須在秋高氣爽的中秋佳節(jié)開放？為什么清香貞潔的梅花，必須在已是懸崖百丈冰的數(shù)九寒天開放？這種情形的出現(xiàn)除了和溫度、水、肥料等因素有密切的關(guān)系之外，有關(guān)的研究表明，在很大的程度上，光照的周期、光照的顏色對(duì)開花的時(shí)節(jié)，能起到?jīng)Q定性的作用。通過(guò)生物光學(xué)等技術(shù)，在未來(lái)我們甚至可能會(huì)對(duì)植物有一種新的認(rèn)識(shí)，因?yàn)樗麄儠?huì)像《阿凡達(dá)》中潘多拉星球上發(fā)光的神樹那樣擁有直達(dá)人類心靈的魅力。
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