fotobiologia
Studio degli effetti delle radiazioni luminose sui sistemi biologici. Sono comprese nel campo di studio della f. le radiazioni elettromagnetiche normalmente percepite dall’occhio umano, di lunghezza d’onda che va da circa 7000 Å a circa 4000 Å e le radiazioni ultraviolette (da 4000 a 100 Å). Pertanto il campo d’indagine della f. si estende a quasi tutte le radiazioni eccitanti (ossia quelle che determinano transizioni intra-atomiche degli elettroni), escludendo le radiazioni ionizzanti, che sono di pertinenza della radiobiologia.
Una caratteristica delle radiazioni eccitanti è quella di essere assorbite secondo gli spettri di assorbimento dei substrati irraggiati. Ne consegue che largo interesse fotobiologico presenta lo studio degli effetti biologici dell’ultravioletto poiché gli spettri di assorbimento delle molecole più importanti della cellula, ossia acidi nucleici e proteine, hanno i loro massimi di assorbimento proprio nell’ultravioletto, rispettivamente a 2600 e 2800 Å. La luce ultravioletta determina danni alla molecola del DNA, come per es. la formazione di dimeri di timina. Tali danni sono riparati nelle cellule da specifici sistemi multienzimatici.
Un secondo campo di indagine della f. è rappresentato dagli effetti fotodinamici, cioè da quegli effetti che la luce determina nel caso che l’irraggiamento sia effettuato in presenza di sostanze colorate (pigmenti naturali o artificiali). In questo caso, le radiazioni visibili, di per sé inefficienti poiché non sono normalmente assorbite dai substrati cellulari, possono invece essere assorbite dai pigmenti e quindi l’energia può essere trasferita al substrato provocando alterazioni notevoli. Basta pensare a tutti i casi di malattie metaboliche in cui compaiono a livello cutaneo pigmenti normalmente assenti, la cui presenza si rivela in seguito a esposizione dell’individuo alla luce solare. Effetti fotobiologici sono stati ricostruiti e descritti nella patologia spontanea dell’uomo e degli animali. Tipici esempi sono rappresentati dalle sindromi cutanee nelle porfirie, malattie del metabolismo porfirinico con accumulo di queste sostanze a livello cutaneo e dal fagopirismo degli ovini. Nella patologia sperimentale è stata descritta e studiata una malattia fotodinamica sperimentale che si ottiene esponendo alla luce animali inoculati con sostanze fotodinamiche. Per es., se si inietta eosina (colorante derivato dall’anilina) in un coniglio, questo rimane in buona salute finché è tenuto al buio, ma muore se esposto alla luce. Nell’uomo si conoscono forme morbose conseguenti alla somministrazione di farmaci fotosensibilizzanti.
La fotosintesi clorofilliana rientra nel campo di studio della f., almeno per ciò che riguarda la fase iniziale del fenomeno e cioè l’assorbimento di energia luminosa da parte della clorofilla e la conversione della energia radiante in energia chimica, che sarà utilizzata dalle piante per i processi di sintesi. Il più importante evento di vita organica nel nostro pianeta presenta quindi le caratteristiche di un processo fotobiologico.