Ультрафиолетовое излучение

 

Омская государственная медицинская академия

Кафедра физики, математики и медицинской информатики

 

 

 

Реферат на тему:

«Ультрафиолетовое излучение»

 

 

 

 

Выполнила:

Студентка 1 курса

Педиатрического факультета

140 группы

Карнаушенко Алина Сергеевна

Преподаватель :

Кочережко Любовь Михайловна

Оценка ______________________

Подпись преподавателя ______________________

 

 

 

Омск 2015

 

Содержание

1.Введение

2. Действие ультрафиолетового излучения на клетку

3. Действие ультрафиолетового  излучения на кожу

4. Бактерицидное действие ультрафиолетового излучения

5. Воздействие на человека

6. Применение в медицине

7.Заключение

8.Список используемой  литературы 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

       Понятие об  ультрафиолетовых лучах впервые  встречается у индийского философа 13-го века Shri Madhvacharya в его труде Anuvyakhyana. Атмосфера описанной им местности Bhootakasha содержала фиолетовые лучи, которые невозможно увидеть обычным глазом.

     Вскоре после того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и в противоположном конце спектра, с длиной волны короче, чем у фиолетового цвета. В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Тогда, многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента. В то время ультрафиолетовое излучение называли также «актиническим излучением».

    Излучение солнца  имеет электромагнитную колебательную  природу и носит непрерывный  характер. Этот спектр излучений  можно разделить на несколько  областей– рентгеновское излучение  – ниже 2 нм, УФ-излучение – от 2 нм до 400 нм, видимый участок спектра  – от 400 нм до 750 нм и инфракрасное  излучение – выше 750 нм. Энергия  квантов УФ-излучения (70-140 ккал/моль) превосходит энергию активации  большинства химических реакций. Поэтому УФ-радиация является  весьма фотохимически активной  частью спектра. Ультрафиолетовое  излучение в области от 180 нм  до 2 нм интенсивно поглощается  кислородом воздуха. Поэтому оно  реально существует лишь в  космическом пространстве или  в специальных лабораторных условиях.

      УФ-излучение является постоянно действующим фактором внешней среды, оказывающим мощное воздействие на многие физиологические процессы, протекающие в организме. Также оно сыграло важную роль в эволюционных процессах, протекавших на Земле. Прежде всего УФ-излучение наряду с космическими лучами и радиоактивными элементами земной коры, с электрическими разрядами в атмосфере, извержениями вулканов и ударами метеоритов, было важнейшим фактором, способствовавшим абиогенному синтезу органических соединений на Земле.

 

 

 

Действие ультрафиолетового излучения на клетку

        Процессы фотолиза и денатурации белков идут параллельно и независимо друг от друга. Они вызываются разными диапазонами излучения: лучи 280...302 нм вызывают главным образом фотолиз, а 250...265 нм - преимущественно денатурацию. Сочетание этих процессов определяет картину действия на клетку ультрафиолетовых лучей.

         Самая чувствительная к действию  ультрафиолетовых лучей функция  клетки - деление. Облучение в дозе 10(-19) дж/м2 вызывает остановку деления около 90% бактериальных клеток. Но рост и жизнедеятельность клеток при этом не прекращается. Со временем восстанавливается их деление. Чтобы вызвать гибель 90% клеток, подавление синтеза нуклеиновых кислот и белков, образование мутаций, необходимо довести дозу облучения до 10(-18) дж/м2. Ультрафиолетовые лучи вызывают в нуклеиновых кислотах изменения, которые влияют на рост, деление, наследственность клеток, т.е. на основные проявления жизнедеятельности.

      Значение  механизма действия на нуклеиновую  кислоту объясняется тем, что  каждая молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновой  кислоты) уникальна. ДНК - это наследственная  память клетки. В ее структуре  зашифрована информация о строении  и свойствах всех клеточных  белков. Если любой белок присутствует  в живой клетке в виде десятков  и сотен одинаковых молекул, то  ДНК хранит информацию об устройстве  клетки в целом, о характере  и направлении процессов обмена  веществ в ней. Поэтому нарушения  в структуре ДНК могут оказаться  непоправимыми или привести к  серьезному нарушению жизнедеятельности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Действие ультрафиолетового излучения на кожу

    Воздействие ультрафиолета  на кожу заметно влияет на  метаболизм нашего организма. Общеизвестно, что именно УФ-лучи инициируют  процесс образования эргокальциферола (витамина Д), необходимого для  всасывания кальция в кишечнике  и обеспечения нормального развития  костного скелета. Кроме того, ультрафиолет  активно влияет на синтез мелатонина  и серотонина - гормонов, отвечающих  за циркадный (суточный) биологический  ритм. Исследования немецких ученых  показали, что при облучении УФ-лучами  сыворотки крови в ней на 7 % увеличивалось содержание серотонина - "гормона бодрости", участвующего  в регуляции эмоционального состояния. Его дефицит может приводить  к депрессии, колебаниям настроения, сезонным функциональным расстройствам. При этом количество мелатонина, обладающего тормозящим действием  на эндокринную и центральную  нервную системы, снижалось на 28%. Именно таким двойным эффектом  объясняется бодрящее действие  весеннего солнца, поднимающего  настроение и жизненный тонус.

     Действие излучения  на эпидермис - наружный поверхностный  слой кожи позвоночных животных  и человека, состоящий из многослойного  плоского эпителия человека, представляет  собой воспалительную реакцию  называемую эритемой. Различают калорическую и ультрафиолетовую эритему. Калорическая эритема обусловлена воздействием видимых и инфракрасных лучей на кожу и прилива к ней крови. Она исчезает почти сразу после прекращения действия облучения.

    Если падающие на кожу лучи поглощаются мертвыми клетками рогового слоя, они не оказывают на организм никакого влияния. Эффект облучения зависит от проникающей способности лучей и от толщины рогового слоя. Чем короче длина волны излучения, тем меньше их проникающая способность. Лучи короче 310 нм не проникают глубже эпидермиса. Лучи с большей длиной волны достигают сосочкового слоя дермы, в котором проходят кровеносные сосуды. Таким образом, взаимодействие ультрафиолетовых лучей с веществом происходит исключительно в коже, главным образом в эпидермисе. 
Основное количество ультрафиолетовых лучей поглощается в ростковом (основном) слое эпидермиса. Процессы фотолиза и денатурации приводят к гибели шиловидных клеток зародышевого слоя. Активные продукты фотолиза белков вызывают расширение сосудов, отек кожи, выход лейкоцитов и другие типичные признаки эритемы. 
        Эритема рассматривается как сложный рефлекс, в возникновении которого участвуют активные продукты фотолиза. Степень выраженности эритемы и возможность ее образования зависит от состояния нервной системы. На пораженных участках кожи, при обморожении, воспалении нервов эритема либо вовсе не появляется, либо выражена очень слабо, несмотря на действие ультрафиолетовых лучей. Угнетает образование эритемы сон, алкоголь, физическое и умственное утомление.        Таким образом, кривая эритемной чувствительности кожи имеет два максимума. Впадина между двумя максимумами обеспечивается экранирующим действием ороговевшего слоя кожи.

        Под  действием ультрафиолетового излучения  в коже человека из стероидных  веществ образуется жирорастворимый  витамин D. В отличие от других  витаминов он может поступать  в организм не только с пищей, но и образовываться в нем  из провитаминов. Под влиянием  ультрафиолетовых лучей с длиной  волны 280...313 нм провитамины, содержащиеся  в кожной смазке выделяемой  сальными железами, превращаются  в витамин D и всасываются в  организм. Физиологическая роль витамина D заключается в том, что он способствует усвоению кальция.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бактерицидное действие ультрафиолетового излучения

        Нельзя  не отметить и бактерицидную  функцию УФ-лучей. В медицинских  учреждениях активно пользуются  этим свойством для профилактики  внутрибольничной инфекции и  обеспечения стерильности оперблоков  и перевязочных. Воздействие ультрафиолета  на клетки бактерий, а именно  на молекулы ДНК, и развитие  в них дальнейших химических  реакций приводит к гибели  микроорганизмов.

       Загрязнение  воздуха пылью, газами, водяными  парами оказывает вредное влияние  на организм. Ультрафиолетовые лучи  Солнца усиливают процесс естественного  самоочищения атмосферы от загрязнений, способствуя быстрому окислению  пыли, частичек дыма и копоти, уничтожая на пылинках микроорганизмы. Природная способность к самоочищению  имеет пределы и при очень  сильном загрязнении воздуха  оказывается недостаточной. 
Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 253...267 нм наиболее эффективно уничтожает микроорганизмы. Если принять максимум эффекта за 100%, то активность лучей с длиной волны 290 нм составит 30%, 300 нм - 6%, а лучей лежащих на границе видимого света 400 нм,- 0,01% максимальной.  
      Бактерицидные свойства ультрафиолетовых лучей используются для дезинфекции воздуха, инструмента, посуды, с их помощью увеличивают сроки хранения пищевых продуктов, обеззараживают питьевую воду, инактивируют вирусы при приготовлении вакцин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Воздействие на человека

1. Положительное.

В солнечном свете 40% спектра составляет видимый свет, 50% — инфракрасное излучение и 10% — ультрафиолет. Общеизвестно, что именно УФ-лучи инициируют процесс образования витамина Д, который необходим для усвоения организмом кальция и обеспечения нормального развития костного скелета. Кроме того, ультрафиолет активно влияет на синтез гормонов, отвечающих за суточный биологический ритм. Исследования показали, что при облучении УФ-лучами сыворотки крови в ней на 7 % увеличивалось содержание серотонина — «гормона бодрости», участвующего в регуляции эмоционального состояния. Его дефицит может приводить к депрессии, колебаниям настроения. При этом количество мелатонина, обладающего тормозящим действием на эндокринную и центральную нервную системы, снижалось на 28%. Еще один аспект положительного влияния УФ-лучей на организм - их бактерицидная функция.

2) Негативное.

Существует ряд эффектов, возникающих при воздействии УФ-излучения на организм человека, которые могут приводить к ряду серьезных структурных и функциональных повреждений. Как известно, эти повреждения можно разделить на:

— вызванные большой дозой облучения, полученной за короткое время (например, солнечный ожог). Они происходят преимущественно за счет лучей UVB, энергия которых многократно превосходит энергию лучей UVA.

— вызванные длительным облучением умеренными дозами. Они возникают преимущественно за счет лучей спектра UVA, которые несут меньшую энергию, но способны глубже проникать в кожу, и их интенсивность мало меняется в течение дня и практически не зависит от времени года.

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

      Таким образом, УФ-излучение является очень важным природным фактором, обеспечивающим нормальную жизнедеятельность организма и соответствующие рост и развитие.

   Различают три  участка спектра ультрафиолетового  излучения, имеющего различное биологическое  воздействие. Слабое биологическое  воздействие имеет ультрафиолетовое  излучение с длиной волны 0,39-0,315 мкм. Противорахитичным действием  обладают УФ-лучи в диапазоне 0,315-0,28 мкм, а ультрафиолетовое излучение  с длиной волны 0,28-0,2 мкм обладает  способностью убивать микроорганизмы.

      Для организма  человека вредное влияние оказывает  как недостаток ультрафиолетового  излучения, так и его избыток. Воздействие на кожу больших  доз УФ-излучения приводит к  кожным заболеваниям (дерматитам). Повышенные  дозы УФ-излучения воздействуют  и на центральную нервную систему, отклонения от нормы проявляются  в виде тошноты, головной боли, повышенной утомляемости, повышения  температуры тела и др.

      Ультрафиолетовое  излучение с длиной волны менее 0,32 мкм отрицательно влияет на  сетчатку глаз, вызывая болезненные  воспалительные процессы. Уже на  ранней стадии этого заболевания  человек ощущает боль и чувство  песка в глазах. Заболевание сопровождается  слезотечением, возможно поражение  роговицы глаза и развитие  светобоязни ("снежная" болезнь). При прекращении воздействия  ультрафиолетового излучения на  глаза симптомы светобоязни обычно  проходят через 2-3 дня.

      Недостаток УФ-лучей  опасен для человека, так как  эти лучи являются стимулятором  основных биологических процессов  организма. Наиболее выраженное  проявление "ультрафиолетовой недостаточности" - авитаминоз, при котором нарушается  фосфорно-кальциевый обмен и процесс  костеобразования, а также происходит  снижение работоспособности и  защитных свойств организма от  заболеваний. Подобные проявления  характерны для осенне-зимнего  периода при значительном отсутствии  естественной ультрафиолетовой  радиации ("световое голодание").