弱激光生物刺激效應(yīng)的機(jī)理研究課件

弱激光生物刺激效應(yīng)的機(jī)理研究弱激光生物刺激效應(yīng)的機(jī)理研究激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用弱激光生物效應(yīng)弱激光調(diào)節(jié)血紅蛋白活性的機(jī)理分析弱激光提高生物酶活性的一種物理模型進(jìn)一步工作一、激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用1、激光的產(chǎn)生受激吸收、自發(fā)輻射和受激輻射產(chǎn)生激光的條件激光的產(chǎn)生2、激光器的分類(lèi)3、醫(yī)用激光系統(tǒng)的主要特征4、激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用5、激光醫(yī)學(xué)發(fā)展展望自發(fā)輻射處于高能態(tài)的原子不是穩(wěn)定的。在沒(méi)有外界的作用下，激發(fā)態(tài)原子會(huì)自發(fā)地向低能態(tài)躍遷，并發(fā)射出一個(gè)光子，光子的能量為，這稱(chēng)為自發(fā)輻射。普通光源的發(fā)光就屬于自發(fā)輻射。由于發(fā)光物質(zhì)中各個(gè)原子自發(fā)地、獨(dú)立地進(jìn)行輻射，因而各個(gè)光子的位相、偏振態(tài)和傳播方向之間沒(méi)有確定的關(guān)系。E1E2自發(fā)輻射

受激輻射

處于高能態(tài)的原子，如果在自發(fā)輻射以前受到能量為的外來(lái)光子的誘發(fā)作用，就有可能從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)，同時(shí)發(fā)射一個(gè)與外來(lái)光子頻率、位相、偏振態(tài)和傳播方向都相同的光子，這一過(guò)程稱(chēng)為受激輻射。在受激輻射中，一個(gè)入射光子的作用會(huì)得到兩個(gè)狀態(tài)全同的光子，如果這兩個(gè)光子再引起其他原子產(chǎn)生受激輻射，這樣繼續(xù)下去，就能得到大量的特征相同的光子，這就實(shí)現(xiàn)了光放大。E1E2受激輻射（2）產(chǎn)生激光的條件：有實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激活介質(zhì)；滿(mǎn)足閾值條件的諧振腔。

A激活介質(zhì)激光是通過(guò)受激輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)光放大的光。對(duì)光放大過(guò)程來(lái)說(shuō)，受激吸收和受激發(fā)射是相互矛盾的。吸收過(guò)程光子數(shù)減少，而輻射過(guò)程則使光子數(shù)增加。因此，光通過(guò)物質(zhì)時(shí)光子數(shù)是增加還是減少，取決于那個(gè)過(guò)程占優(yōu)勢(shì)，這又決定于處于高、低能態(tài)的原子數(shù)。正常分布：在正常狀態(tài)下，處于高能態(tài)的原子數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于處于低能態(tài)的原子數(shù)，這種分布稱(chēng)為正常分布。

正常分布下，受激吸收過(guò)程占優(yōu)勢(shì)，不可能實(shí)現(xiàn)光放大。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：要使受激輻射占優(yōu)勢(shì)，必須使處在高能態(tài)的原子數(shù)大于低能態(tài)的原子數(shù)，這種分布與正常分布相反，稱(chēng)為粒子數(shù)反居分布，簡(jiǎn)稱(chēng)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的條件（1）要實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反居分布，一定要有實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反居分布的物質(zhì)，稱(chēng)為激活介質(zhì)，這種介質(zhì)必須具有適當(dāng)?shù)哪芗?jí)結(jié)構(gòu)。（2）必須從外界輸入能量，使激活介質(zhì)有盡可能多的原子吸收能量后躍遷到高能態(tài)。這一能量供應(yīng)過(guò)程稱(chēng)為“激勵(lì)”，又稱(chēng)為“抽運(yùn)”或“泵浦”。激勵(lì)的方法一般有光激勵(lì)、氣體放電激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)、核能激勵(lì)等?；鶓B(tài)E1E3E2激發(fā)態(tài)亞穩(wěn)態(tài)抽運(yùn)無(wú)輻射躍遷（能量轉(zhuǎn)移給晶格）三能級(jí)系統(tǒng)處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，平均壽命約為10-8秒。有些物質(zhì)存在著比一般激發(fā)態(tài)穩(wěn)定的多的能級(jí)，其壽命可達(dá)到10-3~1秒的數(shù)量級(jí)。這種受激態(tài)稱(chēng)為亞穩(wěn)態(tài)。具有亞穩(wěn)態(tài)的物質(zhì)就有可能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)光放大。產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)有三能級(jí)和四能級(jí)系統(tǒng)。

B光學(xué)諧振腔

工作物質(zhì)激活后，為得到激光提供了必要的條件，但是還不可能得到方向性和單色性很好的激光。激發(fā)態(tài)原子基態(tài)自發(fā)輻射受激輻射在實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的工作物質(zhì)內(nèi)，初始誘發(fā)工作物質(zhì)原子發(fā)生受激輻射的光子來(lái)源于自發(fā)輻射，而原子的自發(fā)輻射是隨機(jī)的，所輻射的光的相位、偏振態(tài)、頻率和傳播方向都是互不相關(guān)，也是隨機(jī)的。無(wú)諧振腔時(shí)受激輻射的方向是隨機(jī)的一、激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用（3）激光的產(chǎn)生將在泵浦源激發(fā)下處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的工作物質(zhì)置于光學(xué)諧振腔內(nèi)，如圖所示。激光工作物質(zhì)泵浦源諧振腔光在諧振腔內(nèi)振蕩，抑制自發(fā)發(fā)射，增強(qiáng)受激發(fā)射，不斷獲得光放大，這時(shí)從諧振腔軸線方向透射出來(lái)的光就是激光。激光主要是受激發(fā)射產(chǎn)生的，所以是相干的。激光類(lèi)型波長(zhǎng)

典型脈沖持續(xù)時(shí)間激光類(lèi)型波長(zhǎng)典型脈沖持續(xù)時(shí)間氬離子氪離子氦－氖二氧化碳染料激光器二極管激光器紅寶石激光器Nd:YLFNd:YAG

Ho:YAGEr:YAG變頻晶體488/514nm531/568/647nm633nm10.6μm450~900nm670~900nm694nm1053nm1064nm2120nm2940nm720~800nm連續(xù)連續(xù)連續(xù)連續(xù)或脈沖連續(xù)或脈沖連續(xù)或脈沖1～250μs100ns～250μs100ns～250μs100ns～250μs100ns～250μs50ns～100μs

XeCIXeFKrFArFNd:YLFNd:YAG自由電子激光Ti:藍(lán)寶石

308nm351nm248nm193nm1053nm1064nm800~6000nm700~1000nm20~300ns10~20ns10~20ns10~20ns30~100ps30~100ps2~10ps10fs~100fs3、醫(yī)用激光系統(tǒng)的主要特征注：Nd:YAG摻釹釔鋁石榴石Nd:YLF摻釹氟鋰釔激光醫(yī)學(xué)臨床治療醫(yī)學(xué)測(cè)量和診斷顯微外科手術(shù)激光治療視網(wǎng)膜裂孔、眼底病變、矯正屈光不正，清除血管堵塞物，激光結(jié)合光敏藥物治療惡性腫瘤，激光美容等。激光多普勒流速計(jì)可以用非接觸地法測(cè)量血流速度；激光流式細(xì)胞計(jì)技術(shù)能對(duì)大量細(xì)胞的多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行快速測(cè)定；激光光譜分析法大大提高了分辨率、靈敏度；激光全息、激光透照等有獨(dú)特的檢查效果。激光聚焦照射并摧毀活細(xì)胞體內(nèi)的某個(gè)區(qū)域；激光誘導(dǎo)細(xì)胞融合；激光裁剪DNA生物大分子等。5、激光醫(yī)學(xué)發(fā)展展望激光醫(yī)學(xué)并不限于一個(gè)或幾個(gè)學(xué)科，它幾乎與所有的學(xué)科都有關(guān)，可以預(yù)期將來(lái)有更大的應(yīng)用前景。對(duì)激光醫(yī)學(xué)的新進(jìn)展應(yīng)謹(jǐn)慎看待。原因是：并不是每一個(gè)激光治療疾病的報(bào)道都能在其他的醫(yī)療機(jī)構(gòu)重現(xiàn)；同樣的效應(yīng)對(duì)某種疾病的治療是有效的，而對(duì)另一種疾病的治療則可能是災(zāi)難性的。國(guó)內(nèi)外激光醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開(kāi)始對(duì)激光醫(yī)療過(guò)程及其相應(yīng)的治療機(jī)理進(jìn)行研究，試圖從理論上對(duì)各種治療過(guò)程及相應(yīng)的治療效應(yīng)進(jìn)行解釋?zhuān)蚨纬闪思す馀c生物組織相互作用機(jī)理研究的學(xué)科，進(jìn)而發(fā)展成為生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)學(xué)科領(lǐng)域。二、弱激光生物效應(yīng)1、激光生物學(xué)效應(yīng)的分類(lèi)激光生物效應(yīng)光化學(xué)效應(yīng)熱作用光蝕除作用等離子體誘導(dǎo)蝕出作用光致破裂作用生物大分子吸收光子的能量受激活，產(chǎn)生受激原子、分子和自由基，引起體內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)。（如光化學(xué)治癌、皮膚鮮紅癍痣的治療等）主要是利用激光的熱量達(dá)到溫?zé)帷⒛Y(jié)、汽化、碳化和熔融效應(yīng)。由紫外光產(chǎn)生的切除作用，它是高能量的紫外激光直接打斷分子鍵的作用。（準(zhǔn)分子激光治療屈光不正）高功率激光產(chǎn)生等離子蝕除的現(xiàn)象。高功率激光器產(chǎn)生的機(jī)械分裂和切割作用。激光醫(yī)學(xué)中主要應(yīng)用激光生物效應(yīng)中的光和熱作用。

弱激光的刺激作用，有人認(rèn)為是光化學(xué)作用，其作用時(shí)間和功率密度與化學(xué)作用差不多。2、弱激光的生物刺激作用（1）弱激光（lowlevellaser）：照射不會(huì)對(duì)生物組織直接造成不可逆損傷的激光稱(chēng)為弱激光。（2）弱激光刺激作用弱激光照射可以影響機(jī)體免疫功能，對(duì)神經(jīng)組織和功能有刺激作用，還可以引起生物機(jī)體內(nèi)一系列其他的生物效應(yīng)。激光生物刺激作用具有如下特點(diǎn)：(a)刺激或抑制：激光照射小劑量起刺激作用，而大劑量反而起抑制作用；大小劑量的劃分則隨生物的結(jié)構(gòu)和機(jī)能的不同而不同。(b)積累作用：小劑量He-Ne激光有積累作用，即以一次大劑量照射或?qū)⒃搫┝糠殖尚┝慷啻握丈?，所起的生物效?yīng)一樣大。(c)拋物線效應(yīng)：即照射次數(shù)有閥值，效應(yīng)不隨次數(shù)正比增大，有一極大值，達(dá)極大值后，再增加照射次數(shù)，刺激作用反而減弱，甚至變成抑制作用。3、弱激光刺激作用的機(jī)理對(duì)弱激光刺激作用的機(jī)理研究，人們提出了很多假說(shuō)，主要有（1）Gurvich生物場(chǎng)理論這種理論認(rèn)為，完整機(jī)體的組織和器官的聯(lián)系并不限于體液的作用和神經(jīng)系統(tǒng)的控制機(jī)制。由于每一細(xì)胞、組織、器官及其周?chē)即嬖谥飯?chǎng)，從而使高級(jí)水平的結(jié)構(gòu)（機(jī)體、器官）能夠?qū)Φ图?jí)水平的結(jié)構(gòu)（組織、細(xì)胞）施加正常的影響。（2）Mester的線偏振光定向電場(chǎng)力改變細(xì)胞膜的構(gòu)想假說(shuō)這種理論認(rèn)為，細(xì)胞膜是類(lèi)脂雙分子層結(jié)構(gòu)，而類(lèi)脂分子是電偶極子。當(dāng)用線偏振光照射細(xì)胞時(shí)，線偏振光的電場(chǎng)力強(qiáng)迫類(lèi)脂分子極化方向沿著偏振光的電場(chǎng)方向重新排列，結(jié)果改變了細(xì)胞膜上類(lèi)脂雙分子層的構(gòu)象，從而影響到了與細(xì)胞膜有關(guān)的每一個(gè)過(guò)程，如細(xì)胞的能量代謝、免疫過(guò)程的和酶的反應(yīng)等。另外還有Lnyushin的生物等離子體學(xué)說(shuō)、光色素吸收激光能量調(diào)節(jié)生命過(guò)程假說(shuō)、細(xì)胞膜受體作用導(dǎo)致細(xì)胞的光照活化效應(yīng)假說(shuō)等，但是沒(méi)有一種假說(shuō)能得到普遍接受。2、血液中蛋白質(zhì)活性的自然調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)是氨基酸的多聚體，其中執(zhí)行酶學(xué)功能的稱(chēng)為酶。蛋白質(zhì)的激活與抑制如圖1所示：

(a)stimulation(b)restraint圖1蛋白質(zhì)分子的激活與抑制

Fig.1Theactivationandrestraintofproteinmolecules

無(wú)活性形式的蛋白質(zhì)底物分子不能直接參與生物化學(xué)反應(yīng)，它必須先與激活物結(jié)合，引起其形狀改變，即變構(gòu)，使其形狀與酶的活性位點(diǎn)形狀接近互補(bǔ)，變?yōu)榛钚孕问降牡孜铩６钚孕问降牡孜镆部梢酝种莆镞M(jìn)行結(jié)合，通過(guò)變構(gòu)，使底物分子變得無(wú)活性。生物通過(guò)釋放一定量的激活因子或抑制因子從而達(dá)到對(duì)生物化學(xué)反應(yīng)的控制。

3、激光的作用3.1血液在弱激光照射時(shí)的拉曼散射吸收

圖2弱激光照射時(shí)血液的拉曼散射吸收Fig.2TheRamanscatteringabsorptionofbloodirradiatingbylowlevellaser當(dāng)頻率為的單色弱激光在血管內(nèi)照射時(shí)，它與蛋白質(zhì)分子相互作用，部分被吸收，部分向各個(gè)方向散射，散射光立刻分裂為若干不同波長(zhǎng)的譜線，如圖2所示3.2激光的光壓作用由于激光的光壓作用，部分光子的動(dòng)能將傳遞給蛋白質(zhì)分子，使其動(dòng)能增加，平均速率變大。計(jì)算方法如下：設(shè)激光的頻率為ν。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的反射率為ρ時(shí)，則在每s照射到某個(gè)蛋白質(zhì)分子上的N個(gè)光子中，有個(gè)被吸收,而ρN個(gè)被反射，所以作用于此分子的壓力為:假設(shè)此分子的質(zhì)量為m，f為分子所受的阻力，則由光壓可以得到此蛋白質(zhì)分子在照射一秒的情況下獲得的加速度為：

由此加速度以及光照時(shí)間，可以求得分子動(dòng)能的增加量。

4、機(jī)理分析由前面的討論可知在激光的照射下，血液中的蛋白質(zhì)大分子的總能量E增加了，其中E=ET+ER+EV，ET、ER、EV分別為分子的平動(dòng)動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和振動(dòng)動(dòng)能。4、1蛋白質(zhì)分子平動(dòng)動(dòng)能增加的情形對(duì)血管中蛋白質(zhì)分子之間的碰撞進(jìn)行粗略的估算。用分子運(yùn)動(dòng)論可以推算出每s碰到單位立體角內(nèi)血管壁上的蛋白質(zhì)分子數(shù)為。

因此：(1)酶與底物碰撞結(jié)合的幾率增加。如：磷酸化酶與底物蔗糖，琥珀酸脫氫酶與底物琥珀酸鹽等。這樣如同激活了糖代謝及線粒體呼吸鏈所需的這幾種酶，促進(jìn)了糖的利用和三磷酸腺苷（ATP）的產(chǎn)生。

(2)蛋白質(zhì)底物分子和酶原與激活因子結(jié)合的速率加快，數(shù)量增多，明顯地提高了超氧化物岐化酶(SOD)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSHPX)及過(guò)氧化氫酶(CAT)的活性，增強(qiáng)了機(jī)體清除自由基的能力。

(3)血液中各種分子的運(yùn)動(dòng)加劇有助于血液粘度下降，使血液處于低凝態(tài)。試驗(yàn)表明向血液中注光，可以激活血液中的多種酶，這些酶可以消融、分解血液中過(guò)多的脂肪，從而起到降低血脂的作用。另外，向血液注光，血液中的葡萄糖的某些分子鍵在光子作用下斷裂，啟動(dòng)葡萄糖醇解的化學(xué)過(guò)程，產(chǎn)生ATP能量，紅細(xì)胞獲得足夠的能量，其變形能力隨之增加，降低紅細(xì)胞及血小板的凝聚性，使得血粘度及血流變指標(biāo)明顯好轉(zhuǎn)。4.2轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能增加的情形

在小劑量照射情況下，對(duì)底物分子和酶原而言，激活因子在其4立體角內(nèi)出現(xiàn)的幾率是平均的，無(wú)論是轉(zhuǎn)動(dòng)還是靜止，在單位時(shí)間內(nèi)底物分子和酶原的結(jié)合點(diǎn)得到激活因子的幾率相同，所以轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)蛋白質(zhì)（包括酶）的活性無(wú)影響。

但當(dāng)大劑量激光照射時(shí)，底物分子和酶原轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)快，可能甩掉剛剛結(jié)合，但結(jié)合不牢的激活因子，從而出現(xiàn)蛋白質(zhì)的活性被抑制的現(xiàn)象。酶與底物在弱激光照射下的作用過(guò)程也同蛋白質(zhì)與激活因子一樣。實(shí)驗(yàn)證明：激光照射小劑量起刺激作用，而大劑量反而起抑制作用；照射次數(shù)有閾值，效應(yīng)不隨次數(shù)正比增大，有一極大值，達(dá)到極大值之后，再增加照射次數(shù)，刺激作用反而減弱，甚至變成抑制作用。4.3振動(dòng)動(dòng)能增加的情形某蛋白質(zhì)分子與其它分子的結(jié)合是靠它的結(jié)合位點(diǎn)用電荷作用、疏水作用、氫鍵、范德華力中的一種或幾種的吸引來(lái)解決的，當(dāng)振動(dòng)動(dòng)能增加時(shí)，這些結(jié)合位點(diǎn)將發(fā)生更大范圍的振動(dòng)，故其引力范圍也必將擴(kuò)大，更易于吸住旁邊飛過(guò)的激活因子，使無(wú)活性的蛋白質(zhì)底物和酶原激活，也使酶更迅速地通過(guò)結(jié)合位點(diǎn)引力范圍的擴(kuò)大，捕捉到它催化的參于生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)。同樣，當(dāng)大劑量照射時(shí)，振動(dòng)過(guò)快可能甩掉結(jié)合不牢的激活因子，使蛋白質(zhì)的活性被抑制.四、弱激光提高生物酶活性的一種物理模型1、模型的建立1.1問(wèn)題的提出激光血管內(nèi)照射幾個(gè)方面的生物學(xué)效應(yīng)，每一方面都與激活酶活性密不可分，可以說(shuō)提高酶活性是生物學(xué)效應(yīng)的微觀基礎(chǔ)，也就是激光血管內(nèi)照射的微觀基礎(chǔ)。酶是執(zhí)行酶學(xué)功能的蛋白質(zhì)，氨基酸是蛋白質(zhì)分子的基本單位。兩個(gè)氨基酸分子結(jié)合在一起釋放出一個(gè)水分子，靠肽鍵結(jié)成一個(gè)長(zhǎng)鏈，組成了蛋白質(zhì)的一維結(jié)構(gòu)。對(duì)于蛋白質(zhì)來(lái)講，其活性和功能的能量供給主要由附著在蛋白質(zhì)分子上的三磷酸腺苷（ATP）分子所發(fā)生的水解反應(yīng)時(shí)所釋放的能量，但能量是如何傳遞到生物組織和細(xì)胞核內(nèi)的DNA，引起肌肉的收縮和DNA的復(fù)制？它是通過(guò)一個(gè)非平衡態(tài)過(guò)程而被使用，還是通過(guò)平衡過(guò)程而轉(zhuǎn)化為滿(mǎn)足經(jīng)典熱力學(xué)關(guān)系？一種可能的能量傳遞機(jī)制是，這個(gè)能量可以轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)分子內(nèi)的振動(dòng)激發(fā)。以此為基礎(chǔ)，可以建立蛋白質(zhì)分子的振動(dòng)模型。1.2模型建立蛋白質(zhì)分子并不是準(zhǔn)一維的分子鏈，而是由α螺旋，β片，球狀等空間組態(tài)連成的復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，可以用適當(dāng)?shù)姆椒ò哑浞殖珊芏嘈《?，使每段可近似看成是?zhǔn)一維分子鏈。在此分子鏈上，由于氨基酸分子的相似性，可以將其看作質(zhì)量均為m的諧振子，而把肽鍵看作為倔強(qiáng)系數(shù)為k的彈性振子。設(shè)在某個(gè)時(shí)刻，某一諧振子與相鄰諧振子之間的位置如圖1所示:

圖1相鄰諧振子的位置fig.1Thepositionofneighborharmonicvibrator并假定某時(shí)刻從左到右三個(gè)諧振子距其平衡位置的位移依次為x1、x2、x3,,則它們的運(yùn)動(dòng)方程為：設(shè)具有復(fù)數(shù)形式（i=1,2,3）（1）代入方程（1），并且注意到，求導(dǎo)算符相當(dāng)于(iω)2=﹣ω2，消去公共因子eiωt，經(jīng)移項(xiàng)并整理，得?i的線性齊次聯(lián)立代數(shù)方程組（2）由方程(2)有解的條件可以得到諧振子振動(dòng)的圓頻率ω為也就是說(shuō)，諧振子的振動(dòng)有三種模式。將三個(gè)ω分別代到方程（2），則得到每個(gè)運(yùn)動(dòng)模式振幅之間的比例關(guān)系對(duì)于ω1：

對(duì)于

ω2：

對(duì)于

：（3）由此可見(jiàn)，對(duì)于ω1代表的振動(dòng)模式，中間諧振子不動(dòng)，而兩側(cè)諧振子相對(duì)運(yùn)動(dòng)；對(duì)于ω2代表的振動(dòng)模式，兩側(cè)諧振子相對(duì)靜止，它們整體與中央振子作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；對(duì)于ω3代表的振動(dòng)模式，則是整個(gè)分子的剛形平動(dòng)，并非內(nèi)部的振動(dòng)模式。模式1模式2剛形平動(dòng)

圖2幾種振動(dòng)模式fig.2somevibrationmodels這里討論的是中央分子的運(yùn)動(dòng)，只能是模式2，中央諧振子以頻率作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，根據(jù)量子力學(xué)計(jì)算結(jié)果，該諧振子能級(jí)可表示為：n=0,1,2,3,……相鄰能級(jí)間隔為ΔΕ=?ω。假設(shè)ωL，ωD分別為激光頻率以及在雙鍵作用下諧振子的振動(dòng)頻率，由上面的討論可知而在單鍵作用下，根據(jù)振動(dòng)規(guī)律有：

即得到

ωs是單鍵作用下諧振子的振動(dòng)頻率，

所以肽鍵能為84～125KJ/mol,He-Ne激光器所發(fā)光子能量為1.94eV。為了取平均值附近又利于計(jì)算，我們?nèi)℃I能為108KJ/mol，單個(gè)鍵能1.125(eV)，所以

即（5）也就是說(shuō)，這種情況下，激光頻率與雙鍵作用下的振動(dòng)頻率相同。（4）2對(duì)模型的討論根據(jù)上面的結(jié)果，我們可以作如下討論：

1、從振動(dòng)的觀點(diǎn)看

（1）如果是He-Ne激光入射，由于有，所以對(duì)于氨基酸分子的實(shí)際振動(dòng)，策動(dòng)力頻率等于固有頻率，發(fā)生共振現(xiàn)象，此時(shí)，氨基酸分子振動(dòng)振幅達(dá)到最大。（2）由于氨基酸分子、肽鍵的差異，也有可能，此時(shí)氨基酸分子不是以固有頻率振動(dòng)，而是以策動(dòng)力頻率振動(dòng)，振動(dòng)頻率增強(qiáng)。（3）若，此時(shí)氨基酸分子以固有頻率振動(dòng)，但策動(dòng)力到來(lái)時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)一次，而后又回到固有頻率，頻率依然是加強(qiáng)的。

綜合所述，當(dāng)有弱激光照入時(shí)，氨基酸分子的振動(dòng)有的振幅達(dá)到最大，有的頻率增強(qiáng)，這樣酶的活性就會(huì)得以顯著提高。

2、從能級(jí)躍遷觀點(diǎn)看當(dāng)氨基酸分子振動(dòng)時(shí)，由于病變導(dǎo)致活性降低，一般都處于能級(jí)較低的狀態(tài)。從計(jì)算結(jié)果可以看出，其能級(jí)之間隔,而根據(jù)能級(jí)躍遷規(guī)律，當(dāng)吸收一個(gè)光子時(shí)，如果原來(lái)氨基酸分子處在基態(tài)，就會(huì)躍遷到第一激發(fā)態(tài)；若原來(lái)在第一激發(fā)態(tài)，則會(huì)躍遷到第二激發(fā)態(tài)……，總之，會(huì)向上躍遷一個(gè)能級(jí)。由于每個(gè)能級(jí)向上躍遷一個(gè)能級(jí)，原來(lái)“凍結(jié)”在較低能級(jí)的氨基酸分子能級(jí)提高，因此氨基酸分子活性得以提高。3、3提高酶活性的波長(zhǎng)范圍在討論之問(wèn)題之前，讓我們先看兩個(gè)事實(shí)。第一，采用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)比較了五種激光波長(zhǎng)血管內(nèi)照射對(duì)小鼠血清No,β內(nèi)啡吠(β-End)含量及No合成