Ультрафиолет и его мутагенное действие. Причины его вредного влияния на наследственный аппарат клетки. Способы защиты от ультрафиолета

Биологическое действие Ультрафиолетовое излучение При действии на живые организмы Ультрафиолетовое излучение поглощается верхними слоями тканей растений или кожи человека и животных. В основе биологического действия Ультрафиолетовое излучение лежат химические изменения молекул биополимеров. Эти изменения вызываются как непосредственным поглощением ими квантов излучения, так и (в меньшей степени) образующимися при облучении радикалами воды и др. низкомолекулярных соединений.

На человека и животных малые дозы Ультрафиолетовое излучение оказывают благотворное действие — способствуют образованию витаминов группы D (см. Кальциферолы), улучшают иммунобиологические свойства организма. Характерной реакцией кожи на Ультрафиолетовое излучение является специфическое покраснение — эритема (максимальным эритемным действием обладает Ультрафиолетовое излучение с l = 296,7 нм и l = 253,7 нм), которая обычно переходит в защитную пигментацию (загар). Большие дозы Ультрафиолетовое излучение могут вызывать повреждения глаз (фотоофтальмию) и ожог кожи. Частые и чрезмерные дозы Ультрафиолетовое излучение в некоторых случаях могут оказывать канцерогенное действие на кожу.

В растениях Ультрафиолетовое излучение изменяет активность ферментов и гормонов, влияет на синтез пигментов, интенсивность фотосинтеза и фотопериодической реакции. Не установлено, полезны ли и тем более необходимы ли для прорастания семян, развития проростков и нормальной жизнедеятельности высших растений малые дозы Ультрафиолетовое излучение Большие дозы Ультрафиолетовое излучение, несомненно, неблагоприятны для растений, о чём свидетельствуют и существующие у них защитные приспособления (например, накопление определённых пигментов, клеточные механизмы восстановления от повреждений).

На микроорганизмы и культивируемые клетки высших животных и растений Ультрафиолетовое излучение оказывает губительное и мутагенное действие (наиболее эффективно Ультрафиолетовое излучение с l в пределах 280—240 нм). Обычно спектр летального и мутагенного действия Ультрафиолетовое излучение примерно совпадает со спектром поглощения нуклеиновых кислот — ДНК и РНК (рис. 3, А), в некоторых случаях спектр биологического действия близок к спектру поглощения белков (рис. 3, Б). Основная роль в действии Ультрафиолетовое излучение на клетки принадлежит, по-видимому, химическим изменениям ДНК: входящие в её состав пиримидиновые основания (главным образом тимин) при поглощении квантов Ультрафиолетовое излучение образуют димеры, которые препятствуют нормальному удвоению (репликации) ДНК при подготовке клетки к делению. Это может приводить к гибели клеток или изменению их наследственных свойств (мутациям). Определённое значение в летальном действии Ультрафиолетовое излучение на клетки имеют также повреждение биолеских мембран и нарушение синтеза различных компонентов мембран и клеточной оболочки.

Большинство живых клеток может восстанавливаться от вызываемых Ультрафиолетовое излучение повреждений благодаря наличию у них систем репарации. Способность восстанавливаться от повреждений, вызываемых Ультрафиолетовое излучение, возникла, вероятно, на ранних этапах эволюции и играла важную роль в выживании первичных организмов, подвергавшихся интенсивному солнечному ультрафиолетовому облучению.

По чувствительности к Ультрафиолетовое излучение биологические объекты различаются очень сильно. Например, доза Ультрафиолетовое излучение, вызывающая гибель 90% клеток, для разных штаммов кишечной палочки равна 10, 100 и 800 эрг/мм2, а для бактерий Micrococcus radiodurans — 7000 эрг/мм2 (рис. 4, А и Б). Чувствительность клеток к Ультрафиолетовое излучение в большой степени зависит также от их физиологического состояния и условий культивирования до и после облучения (температура, состав питательной среды и др.). Сильно влияют на чувствительность клеток к Ультрафиолетовое излучение мутации некоторых генов. У бактерий и дрожжей известно около 20 генов, мутации которых повышают чувствительность к Ультрафиолетовое излучение В ряде случаев такие гены ответственны за восстановление клеток от лучевых повреждений. Мутации других генов нарушают синтез белка и строение клеточных мембран, тем самым повышая радиочувствительность негенетических компонентов клетки. Мутации, повышающие чувствительность к Ультрафиолетовое излучение, известны и у высших организмов, в том числе у человека. Так, наследственное заболевание — пигментная ксеродерма обусловлено мутациями генов, контролирующих темновую репарацию.

Генетические последствия облучения Ультрафиолетовое излучение пыльцы высших растений, клеток растений и животных, а также микроорганизмов выражаются в повышении частот мутирования генов, хромосом и плазмид. Частота мутирования отдельных генов, при действии высоких доз Ультрафиолетовое излучение, может повышаться в тысячи раз по сравнению с естественным уровнем и достигает нескольких процентов. В отличие от генетического действия ионизирующих излучений, мутации генов под влиянием Ультрафиолетовое излучение возникают относительно чаще, чем мутации хромосом. Благодаря сильному мутагенному эффекту Ультрафиолетовое излучение широко используют как в генетических исследованиях, так и в селекции растений и промышленных микроорганизмов, являющихся продуцентами антибиотиков, аминокислот, витаминов и белковой биомассы. Генетическое действие Ультрафиолетовое излучение могло играть существенную роль в эволюции живых организмов.

Date: 2015-09-02; view: 3003; Нарушение авторских прав