Слънчева радиация преминава през горната част на атмосферата и достига повърхността на земята се състои от електромагнитни вълни с дължина 300-10.000 нм.
75% от падащата светлина на Земята - е видимата част на спектъра - обхваща диапазон 390-760 пМ. Тази част се възприема от човешкото око.
20% - инфрачервеното излъчване (в близост) с # 955; вълни от 790 нм и по-долу (790-1100).
5% - с UV # 955; вълни 300-380 пМ.
Озоновият слой поглъща вълни с дължина на вълната 220-300 нм.
Влиянието на видима светлина на микроорганизми
Видимата светлина се използва от фотосинтезиращи микроорганизми. Спектралният състава на FAS е различен за различните групи от микроорганизми, и зависи от набор пигменти. Oxygenic фотосинтеза (цианобактерии prochlorophyta) е възможно в диапазона 300-750 нм. Тези бактерии и хлорофил а и б. с максимална абсорбция при 680-685 и 650-660 пМ, съответно. В цианобактерии fikobiliproteidy (червени и сини пигменти) абсорбира светлина с дължина на вълната 450-700 нм.
Anoxygenic фотосинтеза (пурпурни и зелени бактерии) - в обхвата 300-1100 пМ. Бактериохлорофил б абсорбира светлината с дължина на вълната от 1020-1040 до 1100 нм.
Всички фотосинтезиращи прокариоти допълнителни светлина събиращите пигменти - каротеноиди абсорбират светлина в синьо и синьо-зелено част на спектъра (450-550 нм).
Фототропични бактерии живеят в анаеробни езера област, където има Н2 S. В дълбочината на 10-30 m инфрачервено лъчение не прониква, максималната енергия пада светлината # 955; вълни 450-500 пМ.
Видимата светлина влияе на поведението на фототропични бактерии. Налице е феномен на phototaxis. F. - това е реакция на бактериите да променят спектрален състав на светлината или осветление. В еубактериум фоторецепторите са bacteriochlorophylls и каротеноиди. В архибактерии намерени специални сензорни пигменти (в halobacteria сензорни rhodopsins). Положителни phototaxis - бактерии движение на светлина, отрицателно - клетка движение в посока на намаляване на яркост.
За някои бактерии, които не използват енергията на светлина, служи като специфичен регулатор на метаболитни процеси. Така, водни P. putida бактерии видян от светлина активиране на някои ензими, които могат да се разглеждат като адаптация, защото тя започва с осветлението на фито- синтез продукти, които се използват от хетеротрофни бактерии.
За някои nonphotosynthetic бактерии, характерни за фотохромни. Фотохромичните - зависимостта на пигментите на осветлението. Характерно за myxobacteria, актиномицети и много от тях в близост до микроорганизми. Например, синтезът на каротеноиди се стимулира от някои микобактерии синьо. Фотохромни може да се наблюдава като хромозомни и плазмидни гени. Пигменти са в състояние да защитят тези организми от действието във видимия цвят.
Слънчевата светлина има силно антимикробно действие. Действието на видима светлина е отговорен по-малко от 1% летална увреждане (80% летална увреждане, свързано с излагане на светлина дължина на вълната по-малка от 312 пМ). Видимата светлина дължина на вълната 450 нм индуцира базова двойка замествания и на рамката мутации в E.coli. Светлината дължина на вълната 550 нм, особено 410 нм причина фотолиза Myxococcus Ксант. Ефектът се определя от абсорбцията на светлината ferroprotoporphyrin.
Има вещества фотосенсибилизатори в молекула, която има хромофор, който абсорбира светлина и изпращане на енергия към други молекули не могат да абсорбират светлина. Чрез безцветни клетки светлината преминава без последствия. Но ако се влиза в такива фоточувствителен клетка, той е повреден. Природни фотосенсибилазатори - хлорофил, phycobilins порфирини и др.
Ефект на инфрачервено излъчване на микроорганизми
За излъчване с дължина на вълната от 1100 пМ до момента не са регистрирани всички биологични ефекти. Основният ефект на инфрачервено излъчване - топлина.
Ефект на ултравиолетови лъчи на микроорганизми
За най-опасните микроорганизми UV радиация. Разграничаване близко, средно и далеч UV.
Близо UV - лъчение с дължина на вълната от 400-320 пМ.
Близо UV в малки дози, разбива механизмите на движение и таксита. В този случай, хромофорът е флавопротеин.
В сублетални дози предизвиква забавяне на растежа, скоростта на клетъчно делене се инхибира чрез индукция на ензими, способността да се подпомогне развитието на бактерии фаг.
Тези ефекти се определят от факта, че бактериалната т-РНК на 8 позиция е налице необичайно база 4-тиоуридин (отсъства в еукариоти). Тази база поглъща UV светлина има най-голям ефект с дължина на вълната 340 нм. Възбудени светлина 4-тиоуридин свързва с цитозин се намира в 13-позиция в m-RNA, че инхибира свързването на тРНК с аминокиселините и следователно води до спиране на синтеза на протеини.
При относително високи дози до UV - мутагенни и пагубни ефекти. увреждане на ДНК не е толкова ултравиолетовите лъчи като други възбудени молекули на светлина. Също в тези ефекти има стойност до UV абсорбция на 4-тиоуридин. В мутагенни и летален ефект зависи от присъствието на кислород.
В летален ефект се свързва не само с увреждане на ДНК, но и мембраните (техните транспортни системи).
Биологичните ефекти на средносрочен и дългосрочен UV подобни. ДНК поглъща UV около 240-300 нм. т.е. в Близкия и Далечния връх UV абсорбция в района на 254 нанометра в лаборатория. UV радиация лампи преобладава в 260 нм (долна граница на дължината на вълната на светлина, падаща върху земната повърхност, около 290 нм).
Близкия и Далечния UV е мутагенни и смъртоносни последици. Основният механизъм на увреждащото действие - образуването на пиримидинови димери. Структурата на димера може да съдържа два съседни тимин (Т-Т) или цитозин (С) или тимин и цитозин (Т-С). образуване на димер се дължи на ковалентни взаимодействия между ДНК бази. Освен това, има разкъсване на водородните връзки в ДНК. Това (1 и 2) води до появата на нежизнеспособни мутанти. Също така под UV хидроксилиране настъпва цитозин и урацил ДНК образуване на напречна връзка с протеин, образуването на напречни връзки ДНК, ДНК денатурация.
Благодарение на вредни и смъртоносно действие на ултравиолетовите лъчи, независимо от факта, че тя е най-богатите на енергийни лъчи, не се използват в процеса на фотосинтеза. Долната граница фотосинтезата - е да се използва дължина на вълната 450 нм.
Ефект на йонизиращо лъчение на организми
Йонизиращо лъчение - на лъчение с много висока енергия, може да прати електрони от атомите и ги прилага към други атоми за образуване на положителни и отрицателни йони. Смята се, че йонизация - основна причина радиационно увреждане на цитоплазмата, и степента на увреждане е пропорционална на броя на йонни двойки.
Светлината и най-слънчевата радиация не разполага с тази способност.
Източникът на йонизиращо лъчение са радиоактивни вещества в скали. Също така идва от космоса. По време на слънчевите изригвания, ниво на радиация увеличава.
Изкуствен йонизиращо лъчение се появява в резултат на ядрен опит, експлоатация атомната електроцентрала, използването на радиоизотопи в медицината, науката и т.н.
Голям екологично значение са следните видове йонизиращи лъчения:
1. # 945; радиация - еритроцитите радиация - е ядрото на хелий атом. Дължината на пътя във въздуха няколко сантиметра. Тяхната спира лист хартия или в роговия слой на кожата на човек, на. Въпреки това, той е спрян от местната кауза силна йонизация.
2. # 946; радиация - еритроцитите радиация - е най-бързи електрони. дължина на пътя във въздуха на няколко метра и на няколко сантиметра от тъкан.
# 945; радиация и # 946; радиация имат най-голям ефект, се абсорбира от живата тъкан.
3. # 947 у радиация - йонизиращо електромагнитно излъчване. Той има висока способност на проникване. Лесно прониква в живата тъкан. Тя може да има ефект, когато източникът на лъчение се намира извън тялото.
4. рентгенови лъчи - електромагнитно излъчване, в непосредствена близост до # 947; радиация.
Чрез йонизиращо лъчение най-резистентни микроорганизми (повече от 10 6 RAD). Радвам 1 - е такава доза облъчване, при която един грам тъкан има 100 ерговете на енергия. 1 рентгенов = 1 рад. Бозайниците податливи на доза от 100 рад.
Механизмът на увреждащото действие
Основната цел на йонизиращо лъчение - ДНК. увреждане на ДНК може да бъде пряко или непряко. Direct - едноверижна или двойноверижна ДНК паузи. Са рядкост.
По-често, медиирано увреждане. Възникват във връзка с образуването на свободни радикали, които причиняват едно- и двойно-верижен прекъсвания (модифицирани пиримидинови бази), което води до денатуриране на ДНК. В допълнение, възникващи свободните радикали предизвикват разграждането на протеина. Всичко това води до смъртта на микроорганизми, включително вируси.
1. Основният механизъм на радиорезистентността (както UV и йонизиращо лъчение) е добре функционираща система за възстановяване на ДНК.
2. пигменти (каротиноиди) имат радиозащитните свойства, но осигуряват ефективна защита от излагане на ултравиолетови лъчи.
3. Наличието на веществата в клетките, radioprotectors (например, сяра-съдържащи аминокиселини в D. radiophilus), предпазва клетките от радиация, но този механизъм е недостатъчно.
4. стена клетка може да играе роля при възстановяване на ДНК системи. В D. radiophilus от радиация освободен ензим екзонуклеаза, че участва във възстановяването на ДНК.
Радиорезистентността микроорганизми варира широко. Степента на резистентност към всеки тип на радиация, по-специално UV и йонизиращо лъчение могат да бъдат различни.
Един от най-устойчиви на UV радиация се счита морската камшичести Бодо яхтеното пристанище. Резистентността може да се дължи на характерните черти на местообитанието. По този начин, микроорганизми, изолирани от радон източници са 3-10 пъти по-устойчиви на радиация от техните близки от обичайната местообитанието.
При охлаждане на ядрени реактори, където дозата на лъчение е по-голяма от 10 юни FER (физически еквивалент рентген) обитавани от различни бактерии, включително род Pseudomonas.
Един от най-резистентни бактерии както и UV # 947; радиация отнася до deynokokkam - D. radiophilus (р Deinococcus.). Тази бактерия е очевидно в състояние да поправи на двойната верига на ДНК сегменти, дори смъртоносна за повечето микроорганизми.
Свързани статии