行動スペクトル

作用スペクトルは、光の波長に対して生物学的効果の速度をプロットしたグラフです。^[1] 多くのシステムで吸収スペクトルに関連しています。数学的には、一定の反応を引き起こすために必要な光の量の逆数を表します。生物学的反応は強度に対して非線形であることが多いため、作用スペクトルが生物学的活動のレベルを表すことは非常にまれです。

作用スペクトルは通常、ピーク応答が 1 である単位のない応答として記述されますが、作用スペクトルが各波長の量子 (モルまたはログ光子) を参照しているのか、それともスペクトル電力 (W) を参照しているのかを区別することも重要です。

これは、特定の化学反応で最も効果的に使用される光の波長を示します。一部の反応物は、特定の光の波長をより効果的に使用して反応を完了することができます。たとえば、クロロフィルは光合成を行うために、光スペクトルの緑の領域よりも赤と青の領域をより効率的に使用します。したがって、作用スペクトルグラフでは、赤と青の色を表す波長より上にスパイクが表示されます。

最初の作用スペクトルはTWエンゲルマンによって作られました。彼はプリズムで光を成分に分割し、好気性細菌の懸濁液に入れたシオグサを照射しました。彼は細菌が分割スペクトルの青と赤の光の領域に集まることを発見しました。こうして彼は光の異なる波長が光合成に与える影響を発見し、光合成の最初の作用スペクトルをプロットしました。^[2]

作用スペクトルは、生物学および化学研究、特に紫外線（UV）が生体分子および生体システムに与える影響の理解において、多岐にわたり使用されています。UV光の波長は295 nm～400 nmの範囲にあり、皮膚やDNAに損傷を引き起こすことが知られています。^[3]そのため、作用スペクトルは、水の消毒におけるさまざまな光波長の効率、血液中の葉酸の光分解の速度とメカニズム、および二次構造を決定するための分子のキラリティーを測定するために使用されてきました。^[4]^[5]^[6]その他の例としては、波長によるメラトニンの抑制^[7]や、可視光および近可視光による組織損傷に関連するさまざまなハザード関数などがあります。^[8]

参照

参考文献

^ Gorton HL (2010年4月22日). 「生物学的作用スペクトル」. Photobiological Sciences Online . American Society for Photobiology . 2020年1月18日閲覧。
^ クマール V. クラス 11 向け生物学問題集 (第 4 版)。タタマグロウヒル。p. 311。ISBN 978-0-07-026383-3。
^ Lawrence, Karl P.; Douki, Thierry; Sarkany, Robert PE; Acker, Stephanie; Herzog, Bernd; Young, Antony R. (2018-08-24). 「UV/可視放射境界領域 (385–405 nm) は皮膚細胞にダメージを与え、生体内でヒト皮膚に「暗い」シクロブタンピリミジン二量体を誘導する」。Scientific Reports . 8 (1): 12722. doi :10.1038/s41598-018-30738-6. ISSN 2045-2322. PMC 6109054 . PMID 30143684.
^ Sun, Wenjun; Jing, Zibo; Zhao, Zhinan; Yin, Ran; Santoro, Domenico; Mao, Ted; Lu, Zedong (2023-07-25). 「紫外線Cスペクトル全体にわたる病原体および代替微生物の用量反応挙動：不活性化効率、作用スペクトル、メカニズム」.環境科学技術. 57 (29): 10891–10900. doi :10.1021/acs.est.3c00518. ISSN 0013-936X.
^ Juzeniene, Asta; Thu Tam, Tran Thi; Iani, Vladimir; Moan, Johan (2013-09-05). 「水溶液中の葉酸光分解の作用スペクトル」. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology . 126 : 11–16. doi :10.1016/j.jphotobiol.2013.05.011. ISSN 1011-1344.
^ Barran, Perdita (2020-06-26). 「キラル二次構造の作用スペクトル」. Science . 368 (6498): 1426–1427. doi :10.1126/science.abc1294. ISSN 0036-8075.
^ Brainard GC、Hanifin JP、Greeson JM、Byrne B、Glickman G、Gerner E、Rollag MD (2001 年 8 月)。「ヒトにおけるメラトニン調節の作用スペクトル: 新しい概日リズム光受容体の証拠」。The Journal of Neuroscience。21 ( 16 ): 6405–12。doi : 10.1523 /JNEUROSCI.21-16-06405.2001。PMC 6763155。PMID 11487664。
^国際非電離放射線防護委員会 (2013 年 7月)。「非干渉性可視光線および赤外線への曝露限度に関する ICNIRP ガイドライン」(PDF)。健康物理学。105 (1): 74–96。doi : 10.1097 /HP.0b013e318289a611。PMID 35606999。

外部リンク

植物生理学オンライン: 分光測光法の原理

[1] Gorton HL (2010年4月22日). 「生物学的作用スペクトル」. Photobiological Sciences Online . American Society for Photobiology . 2020年1月18日閲覧。

[2] クマール V. クラス 11 向け生物学問題集 (第 4 版)。タタマグロウヒル。p. 311。ISBN 978-0-07-026383-3。

[3] Lawrence, Karl P.; Douki, Thierry; Sarkany, Robert PE; Acker, Stephanie; Herzog, Bernd; Young, Antony R. (2018-08-24). 「UV/可視放射境界領域 (385–405 nm) は皮膚細胞にダメージを与え、生体内でヒト皮膚に「暗い」シクロブタンピリミジン二量体を誘導する」。Scientific Reports . 8 (1): 12722. doi :10.1038/s41598-018-30738-6. ISSN 2045-2322. PMC 6109054 . PMID 30143684.

[4] Sun, Wenjun; Jing, Zibo; Zhao, Zhinan; Yin, Ran; Santoro, Domenico; Mao, Ted; Lu, Zedong (2023-07-25). 「紫外線Cスペクトル全体にわたる病原体および代替微生物の用量反応挙動：不活性化効率、作用スペクトル、メカニズム」.環境科学技術. 57 (29): 10891–10900. doi :10.1021/acs.est.3c00518. ISSN 0013-936X.

[5] Juzeniene, Asta; Thu Tam, Tran Thi; Iani, Vladimir; Moan, Johan (2013-09-05). 「水溶液中の葉酸光分解の作用スペクトル」. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology . 126 : 11–16. doi :10.1016/j.jphotobiol.2013.05.011. ISSN 1011-1344.

[6] Barran, Perdita (2020-06-26). 「キラル二次構造の作用スペクトル」. Science . 368 (6498): 1426–1427. doi :10.1126/science.abc1294. ISSN 0036-8075.

[7] Brainard GC、Hanifin JP、Greeson JM、Byrne B、Glickman G、Gerner E、Rollag MD (2001 年 8 月)。「ヒトにおけるメラトニン調節の作用スペクトル: 新しい概日リズム光受容体の証拠」。The Journal of Neuroscience。21 ( 16 ): 6405–12。doi : 10.1523 /JNEUROSCI.21-16-06405.2001。PMC 6763155。PMID 11487664。

[8] ^国際非電離放射線防護委員会 (2013 年 7月)。「非干渉性可視光線および赤外線への曝露限度に関する ICNIRP ガイドライン」(PDF)。健康物理学。105 (1): 74–96。doi : 10.1097 /HP.0b013e318289a611。PMID 35606999。