Біологічна дія УФ випромінювання

1. Вступ. Ультрафіолетове випромінювання та його природа
2. Спектр сонячного випромінювання і зони УФ
3. Біологічне значення УФ-випромінювання
4. Позитивний вплив на організм
5. Негативна дія УФ-променів
6. Часті запитання

Вступ. Ультрафіолетове випромінювання та його природа

Сонячне випромінювання — це електромагнітні хвилі з безперервним спектром, що включає різні діапазони. Кожен із них має свою біологічну роль. У цьому огляді ми зосередимося на біологічній дії ультрафіолетового (УФ) випромінювання, яке займає частину спектра від 180 до 400 нм. УФ-промені мають високу енергію і здатні запускати фотохімічні реакції в організмах.

Ультрафіолет впливає на еволюцію, фізіологію і медицину. Ми розглянемо його властивості, ефекти на людину і природу, а також позитивні та негативні сторони.

Спектр сонячного випромінювання і зони УФ

Сонячний спектр поділяється на зони:

• Рентгенівське випромінювання: довжина хвиль нижче 2 нм;
• Ультрафіолетове випромінювання: від 2 до 400 нм;
• Видиме світло: від 400 до 750 нм;
• Інфрачервоне випромінювання: вище 750 нм.

Енергія УФ-променів (70–140 ккал/моль) перевищує енергію активації багатьох реакцій, роблячи їх найактивнішою частиною спектра. Діапазон 2–180 нм поглинається киснем атмосфери і доступний лише в космосі чи лабораторіях. На Землі важливі промені від 180 до 400 нм.

УФ поділяють на три піддіапазони:

• Область А (UVA): 320–400 нм — м’яке, проникає глибоко;
• Область В (UVB): 275–320 нм — середня активність, впливає на шкіру;
• Область С (UVC): 180–275 нм — агресивне, поглинається озоном.

Фотобіологія виділяє екологічний діапазон (295–400 нм) і штучні джерела UVC (коротше 295 нм).

Біологічне значення УФ-випромінювання

Озоновий шар на висоті 20–30 км поглинає промені коротше 295 нм, захищаючи Землю. Короткохвильове УФ (UVC) і рентген перетворюють кисень в озон, створюючи бар’єр. Але UVA і UVB доходять до поверхні і впливають на біологічні процеси.

УФ-випромінювання сприяло еволюції, беручи участь в абіогенному синтезі органічних сполук разом із космічними променями, вулканами і блискавками. Його мутагенна дія на прості організми прискорила розвиток життя. З часом організми навчилися використовувати сонячне світло, включаючи ультрафіолет.

Позитивний вплив на організм

УФ-промені впливають на фізіологію людини. Головна функція — синтез вітаміну D, який регулює обмін кальцію і фосфору. Провітаміни (7,8-дегідрохолестерин, ергостерин) із їжі виводяться на шкіру, де під дією UVB перетворюються на вітамін D і всмоктуються в кров.

Цей процес застосовують у промисловості, збагачуючи продукти (наприклад, китовий жир) УФ-обробкою. Нестача вітаміну D викликає:

• Рахіт у дітей: порушення росту кісток;
• Остеопороз у дорослих: крихкість кісток;
• Симптоми: втома, мігрені, слабкий імунітет.

Профілактика включає сонячні ванни, еритемні лампи і добавки. Жителі півночі, геологи та містяни з низькою прозорістю атмосфери страждають від «світлового голоду».

У дозах 0,1–1,5 еритемного порога УФ стимулює:

• Швидше загоєння ран і переломів;
• Підвищення імунітету;
• Скорочення відновлення після променевої терапії на 40–50%.

Дослідження підтверджують: УФ покращує стан шкіри, обмін речовин і реактивність органів.

Негативна дія УФ-променів

Надмірне УФ-випромінювання небезпечне через:

• Бактерицидність: знищує мікроорганізми, але шкодить при надлишку;
• Мутагенність: пошкоджує ДНК;
• Канцерогенність: викликає рак шкіри.

Ці властивості застосовують у УФ-знезаражувачах та УФ-озонаторах для води, але потребують обережності.

Часті запитання