Летальное действие света

Глава XV. Летальное действие света [c.276]

Глава XV. ЛЕТАЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ СВЕТА [c.276]

В данном параграфе рассматриваются некоторые проявления фотодинамического действия у многоклеточных животных и растительных организмов. Описано летальное действие света на личинки москитов и даже некоторые виды взрослых насекомых. [c.349]

При ультрафиолетовом облучении максимальный бактерицидный эффект дают волны с длиной 253—257 нм. Проникающая сила ультрафиолетовых лучей невелика и летальное действие ограничивается только поверхностными слоями при прямом попадании лучей на объект. Ультрафиолетовые лучи легко рассеиваются и экранируются различными аэрозолями. Бактерии, взвешенные в воздухе, менее устойчивы к действию ультрафиолетовых лучей, чем идентичные микроорганизмы, находящиеся на твердых поверхностях и в водных растворах. Поэтому УФ-облучение используется при деконтаминации воздуха и упаковочных материалов. Достаточных оснований для деконтаминации лекарственных средств и сырья ультрафиолетовыми лучами нет. Имеются сведения о том, что мука, крахмал, сахар, тальк, карбонат магния и др., подвергнутые в дисперсном состоянии при перемешивании обработке бактерицидным ультрафиолетовым светом, практически не меняют своих технологических свойств. К препаратам и веществам, разлагающимся на свету или имеющим ограниченный срок хранения на свету, такая обработка неприменима. [c.531]

На существование такого процесса исправления (репарации) ДНК впервые обратили внимание исследователи, изучавшие летальное действие ультрафиолетовых лучей на бактерии. Еще с 1877 г. известно, что ультрафиолетовое излучение убивает бактерии, и теперь всем хорошо известен характерный синий свет бактерицидных ламп, используемых для [c.373]

Механизм действия ближнего света изучен недостаточно. Имеются лишь данные о том, что летальный эффект света с длиной волны более 320 нм может быть связан с непрямым повреждением ДНК. Дальний ультрафиолетовый свет (Х<200 нм), наоборот, весьма эффективен, что может быть обусловлено его ионизирующим действием. [c.278]

Решающая роль ДНК в летальном эффекте УФ-лучей находит отражение в спектрах летального действия самых разнообразных одноклеточных биологических объектов (рис. 53). Как правило, в спектрах действия выявляется отчетливая полоса при 260—270 нм, иногда с дополнительным белковым максимумом при 280 нм. При этом очевидно, что кванты света, адресованные белку и ДНК, вызывают гибель клетки совсем по-разному. Действительно, облучение дрожжей светом с длиной волны [c.284]

Обладает ли лазерный луч каким-либо специфическим действием на биологические объекты по сравнению с видимым светом Естественно, что сжигающий эффект не обладает какой-либо биологической спецификой, а зависит только от плотности энергии. При лазерном облучении возможно двухфотонное заселение высших электронных уровней. Первые указания на возможную биологическую роль подобного рода процессов были получены Л. Б. Рубиным с сотр. На примере дрожжей, бактерий, водорослей и вирусов ими было показано, что после достижения определенной мощности лазерного импульса УФ-света (около 100 кВт/см ) квантовый выход летального действия возрастает почти на порядок. Одновременно в опытах на ДНК в растворе при тех же мощностях зарегистрировано десятикратное увеличение квантового выхода димеризации тимина. Характерно, что, согласно специальным расчетам, при мощностях УФ-излучения, превышающих 50 кВт/см действительно создаются условия для осуществления двухквантовых фотохимических реакций. Приведенные данные, по мнению Л. Б. Рубина, указывают на то, что дважды возбужденные молекулы тимина обладают повышенной вероятностью вступления в химическую реакцию димеризации. [c.362]

Сравнивая фиг. 94 с графиками, приведенными в предыдущем разделе, мы видим, что наш новый график охватывает более широкий участок спектра. Дело в том, что в предыдущих разделах мы интересовались главным образом неорганическими фотохимическими реакциями синтеза органических соединений. Такие реакции протекают под действием света с длиной волны до 210 нм. Теперь же нас интересует летальное действие солнечного ультрафиолета на живое вещество, т. е. речь идет уже не о возможности синтеза, а о возможности избежать распада. Живые клетки сильнее всего поглощают ультрафиолет с длиной волны от 240 до 280 нм. Облучение таким светом может быть смертельным даже при энергии ниже установленного нами предела поглощения, т. е. ниже 1 эрг на 1 см в спектральном интервале шириной 5 нм. Вот почему сейчас мы будем говорить об ультрафиолете с несколько большей длиной волны. [c.343]

Все живые организмы находятся под воздействием разных видов излучения. Эффекты, вызываемые облучением живых организмов, зависят от длины волны излучения и его дозы, т.е. от энергии и количества поглощенных квантов (рис. 35). Излучение в области длин волн от 300 до 1100 нм, приходящееся в основном на видимый свет, обеспечивает возможность осуществления упорядоченных реакций при поглощении его подходящими для этого системами. В организмах излучение в этом диапазоне индуцирует такие процессы, как фотосинтез, фототаксис, фотореактивацию ДНК, синтез некоторых макромолекул. Для излучений с длиной волны больше 1100 нм к настоящему времени не зарегистрировано каких-либо биологических эффектов. Основное действие ИК-излучения — ускорение движения молекул (нагревание). Действие коротковолнового излучения на организмы приводит к возникновению мутаций или вызывает смертельный (летальный) исход из-за необычайно высокой фотохимической активности этого вида излучения, приводящего к модификации или разрушению поглотивших его органических молекул. [c.130]

Ультрафиолетовые лучи и ионизирующее излучение. УФ-свет, рентгеновские лучи и другие виды ионизирующего излучения оказывают на микроорганизмы как подавляющее жизнедеятельность (летальное), так и мутагенное воздействие. Их специфическое действие еще мало изучено. Исходя из совпадения кривой поглощения нуклеиновых кислот и кривой подавления жизнедеятельности клеток при облучении в зависимости от длины волны, а также частоты мутаций в популяции, можно сделать вывод о том, что УФ-лучи действуют в основном на нуклеиновые кислоты. Наиболее эффективны лучи ближней УФ-области с длиной волны около 260 нм (рис. 15.5). Побочные повреждения при этом незначительны. Поражаются главным образом пиримидиновые основания. Например, два соседних тиминовых основания в ДНК могут оказаться ковалентно связанными. Наличие таких димеров тимина служит затем источником ошибок при репликации (рис. 15.6). [c.445]

Аттрактанты применяют для привлечения насекомых в разнообразные ловушки. Половые аттрактанты способны привлекать насекомых на расстояниях от сотен метров до нескольких километров. Аттрактантами могут служить и пищевые вещества, и источники света с определенной длиной волны (световые ловушки, используемые для отлова насекомых, летающих в ночное время). При использовании половых аттрактантов достигается высокая избирательность действия, т. е. уничтожаются только насекомые определенного вида. Метод отравленных приманок может применяться по-разному против летающих насекомых— с помощью упомянутых ловушек с аттрактантом, против-насекомых, мигрирующих в определенном направлении,— с помощью отравленных полос (стая саранчи, движущаяся по земле, пересекает отравленную полосу, насекомые контактируют с ядом на поверхности растений и поглощают его вместе с пищей). Используют ловчие кольца с ядом при этом гусеницы, движущиеся снизу вверх или сверху вниз по стволу дерева, пересекая отравленный кольцевой участок коры, получают летальную дозу токсиканта. Против сусликов применяют разбрасывание на поле отравленного зерна. [c.177]

Во всяком случае, не остается сомнений в том, что причиной большей части наблюдаемых радиационных повреждений служит радиолиз обогащенной кислородом воды. Действительно, летальные эффекты наблюдаются при погружении живых организмов в предварительно облученную воду, хотя в этом случае для получения значительного эффекта требуется очень большая доза облучения. Следует, однако, опасаться предположения, что кислород реагирует только таким (или же всегда таким) образом. Исследование фотодинамического эффекта под действием видимого света, кото- [c.213]

Индуцируемые длинноволновым УФ-светом повреждения ДНК обусловливают инактивирующий, летальный и мутагенный эффекты при действии этого излучения на трансформирующую ДНК, бактериофаги и микроорганизмы. Сильная зависимость фотобиологических эффектов от О2, а также отсутствие фотореактивации позволяют считать, что основными летальными фотопродуктами являются одноцепочечные разрывы ДНК, а не пиримидиновые димеры, как это имеет место в случае действия коротковолнового УФ-излучения. Роль разрывов в инактивирующих эффектах длинноволнового УФ-света подтверждается данными о совпадении спектров действия фотоинактивации биологических объектов со спектром действия образования разрывов в ДНК. [c.447]

Мутационные реакции по своей природе близки к летальным. Результат действия УФ-света — замена или выпадение основания в ДНК, т. е. возникновение мутантной формы организма. Подобно летальным, мутационные реакции возникают и при фотодинамическом действии видимого света. [c.39]

Абсорбционные полосы хлорофилла простираются в ультрафиолетовую область, т. е. до 220 лр Впрочем, многие другие клеточные компоненты также сильно абсорбируют в ультрафиолетовой области — особенно ниже 300 Это поглощение часто оказывается вредным для организма в целом и поражает также его способность к фотосинтезу. Быдо бы желательно знать, оказывает ли ультрафиолетовый свет, абсорбируемый хлорофиллом или кароти-ноидами, разрушительное действие или он может использоваться для фотосинтеза точно так же, как синий и фиолетовый свет, т. е., по всей вероятности, немедленным превращением слишком больших квант в меньшие кванты, соответствующие квантам красного света, и рассеянием остаточной энергии в виде тепла. На этот вопрос нельзя ответить без количественного анализа клеточной абсорбции в ультрафиолетовой области и изучения распределения абсорбируемой энергии между абсорбирующими агентами. В настоящее время мы располагаем лишь разрозненными данными по выделению кислорода и крахмалообразованию в ультрафиолетовом свете. Более систематические сведения имеются по летальному действию ультрафиолетовых лучей на растения, но без данных о веществах, поглощающие свойства которых ответственны за повреждения. [c.352]

Фотозащита. Помимо фотоферментативного расщепления димеров ДНК (про-цесс фотореактивации), уменьшить выход этих фотопродуктов в клетках можно с помощью другого фотобиологического процесса — фотозащиты. Фотозащитный эффект заключается в том, что предварительное облучение меток длинноволновым УФ-светом приводит к значительному уменьшению их чувствительности к летальному действию коротковолнового УФ-излучения. Недавно такой эффект обнаружен у ряда представителей дрожжевых организмов. [c.443]

Откачка энергии на краситель сопровождается одновременной защитой ДНК от фотоповреждений. Г. Б. Завильгельский с сотр. проследил влияние красителей акридинового ряда (атебрин, акридиновый оранжевый, профлавин) на фоточувствительность инфекционных ДНК к летальному действию ультрафиолетового света и показал, что максимальной защитной эффективностью обладает атебрин, ингибирующий около 96% летальных повреждений. [c.226]

Летальное действие УФ-света на клетки проявляется, как правило, не в мгновенной их гибели под лучом, а в утрате способности к многократному воспроизведению. Такие клетки могут до первого или второго деления нормально выполнять свои физиологические функции. Поэтому самым распространенным тестом на летальное действие УФ-света служит потеря клетками способности формировать микро- или макроколонии. [c.282]

Какие же фотоповреждения ДНК в клетке приводят к ее гибели Считается, что к летальным повреждениям клеток приводит образование пиримидиновых, прежде всего тиминовых димеров. Об этом свидетельствуют следующие факты 1) увеличение фоточувствительности ряда микроорганизмов по мере увеличения в них содержания тимина 2) обнаружение димеров в гидролизатах ДНК клеток, облученных ультрафиолетовым светом в дозах Оз7—Одо, причем различные воздействия на клетку, увеличивающие или уменьшающие ее фоточувствительность, сопровождаются аналогичным изменением концентрации димеров тимина в клетке 3) возможность снятия значительной части летального действия УФ-излу-чения видимым светом (фотореактивация), величина которого во многих случаях коррелирует с мономеризацией димеров 4) способность ферментов темновой репарации, [c.285]

Индуцированные светом мутации возникают у вирусов, микроорганизмов, одноклеточных растений и животных, а также клеток и культур тканей высших растений и животных. При надежной оптической экранировке половых клеток высших растений и животных прямой фотомутагенез становится практически невозможным. Например, при УФ-облучении взрослых дрозофил только 0,1% квантов биологически активного света достигают зародышевых клеток. Однако не исключаются и косвенные мутации, вызываемые фотохимическими продуктами, переносимыми между клетками организма (химический мутагенез). Выявлены такие штаммы бактерий, у которых при облучении УФ-светом, обладающим эффективным летальным действием, мутации практически не наблюдаются. Наряду с мутациями ультрафиолетовый свет вызывает различного типа хромосомные аберрации (разрывы, делеции и транслокации хромосом). [c.306]

Во многих случаях фотодинамическое повреждение биологических объектов протекает по одноквантовому одноударному механизму. Однако у некоторых микроорганизмов сенсибилизация летального и мутагенного действия света имеет различные механизмы. Например, у нейроспоры фотодинамический бактерицидный эффект — одноударный, а мутагенный — двухударный процесс. Наконец, если кванты света через фотодинамический эффект адресуются ферментам, содержание которых в клетке велико (например, данный фермент представлен 1000 молекулами), то фотодинамическое действие будет протекать по многоударному механизму, поскольку инактивация одной или нескольких молекул не приведет к гибели клетки. Наоборот, гибель клеток или фагов в результате фотодинамического повреждения ДНК является, как правило, одноударным процессом. [c.340]

Наряду с летальным действием УФ-свет приводит также к мутагенному эффекту, обнаруженному впервые на Drosophila Альтенбургом [175]. В ряде работ [176 —178] было пока- [c.51]

Доказательство существования и изучение механизма эксцизионной репарации стало возможным благодаря получению мутантов Е. oli, чувствительных к летальному действию ультрафиолетового света. Если штаммы Е. соИ, устойчивые к ультрафиолетовому свету, инкубировать в темноте после облучения, то из их ДНК удаляются тиминовые димеры. У мутантов, чувствительных к ультрафиолетовому свету, этого не происходит. [c.134]

Кроме летального действия УФ-свет оказывает также мутагенный эффект. Предположим, что вы измерили частоту мутаций, индуцированных ультрафиолетом, у штамма Е. соИ дикого типа и у штамма с дефектами либо по гену uvrA, либо по гену гесА. Результаты приведены в табл. 5-1. Неожиданно эти штаммы оказались заметно различающимися по своей мутабильности под действием УФ-света. [c.17]

Основным переменным фактором в этих опытах является свет. Чем ярче свет, тем менее выражено летальное действие при данной УФ-дозе. Таким образом, видимый свет может обращать эффекты УФ-облучения. Прямое восстановление повреждения, вызываемого УФ-светом, широко распространено у микроорганизмов и называется ферментативной фотореактивацией. Детали механизма неясны, но очевидно, что энергия видимого света каким-то образом используется для расщепления пиримидиновых димеров надвое, в результате чего повреждения ликвидируются. Данное объяснение ненамного проясняет механизм открытой в 1940-х годах Кельнером (А. Keiner) фотореактивации. Исследуя влияние температуры на выживаемость после облучения УФ-светом, Кельнер был заинтригован эффектом другого переменного фактора. Вот его слова Были тщательно рассмотрены переменные факторы, которые могли бы объяснить столь значительную вариабельность результатов. Мы использовали стоявшую на столе около окна стеклянную водяную баню, в которую были погружены прозрачные бутыли с облучаемыми спорами. Тот факт, что некоторые из бутылей были освещены сильнее, чем другие, позволял предполагать возможную роль света... Опыты показали, что выдерживание облученной ультрафиолетом суспензии на дневном свету приводит к увеличению выживаемости или восстановления жизнеспособности в 100000-400000 раз. В контрольных суспензиях, выдерживавшихся в темноте,. .. восстановления не было вовсе . [c.290]

Для каждого вида микробов существует оптимальное значение pH среды. Отклонение от этой величины вызывает коагуляцию коллоидов протоплазмы и нарушается каталитическая функция фер-меитов клетки. Для многих бактерий оптимальным является pH воды 7,0, для нитритных бактерий 4,7...8,8, для нитратных —6,б...9,3, для серобактерий—1,0...4,0, для кишечной палочки — 4,4...7,8. Солнечный свет и ультрафиолетовые лучи оказывают летальное действие на микробы. [c.60]

НИЗМЫ для окислительного фосфорилирования, а также защитный красный пигмент, предохраняющий бактерии от летального действия синего света. Пурпурная фракция состоит из белка пурпурных мембран (26 кДа) и сорока связанных с ним липидов. Этот белок называют также бактериородоп-сином, потому что он, подобно родопсину, зрительному пигменту сетчатки позвоночных (разд. 37.13), содержит в качестве хромофора ретиналь. Ретин ал евая группа присоединена к лизиновой боковой цепи белка протонированной связью шиффова основания. [c.200]

Согласно одной интерпретации, первоначально принадлежащей Беркнеру и Маршаллу, выделение Оа и как следствие защитное действие Оз контролировали миграцию жизни на сушу. При низкой концентрации Ог в атмосфере жидкая вода на глубине порядка 10 м будет отфильтровывать большую часть повреждающего УФ-излучения, но позволяя фотосинтетически активному видимому свету достигнуть живых организмов. На этой стадии жизнь в океанах кажется маловероятной, поскольку организмы будут выноситься слишком близко к поверхности при механических перемещениях, и, наверное, ограничивалась безопасными стоячими прудами и озерами. Когда количество Ог и Оз еще более возросло, зона УФ-летальности должна была сократиться до тонкого слоя на поверхности океана так, что жизнь смогла распространиться на просторы океанов, значительно повысив фотосинтетическую активность. Когда содержание кислорода начало возрастать в атмосфере, стремясь к современному уровню, концентрация Оз стала достаточно большой, чтобы обеспечить защиту живых организмов на земной поверхности без участия слоя жидкой воды. Существование жизни на суше стало возможным, по-видимому, начиная с [0г]>10- САУ. [c.214]

Много лет назад было сделано одно любопытное наблюдение. Бак-, терии, получившие летальную дозу УФ-света, выживали, если сразу вслед за этим их облучали видимым светом или ближним ультрафио-. летом. Такая фотореактивация приводила к выживанию значительной части бактерий. В настоящее время показано, что фотореактивация связана с действием фотореактивирующего фермента (ДНК-фотолиазы/ [74—76], который имеет максимум поглощения вблизи 380 нм и o i ращает реакцию (13-23). Фермент присутствует в клетках в таком небольшом количестве, что исследовать механизм катализируемого юк таинственного ферментативного процесса пока не удается. Однако в его важной роли сомневаться не приходится, так как фотореактивирующие ферменты обнаружены почти у всех организмов, включая жи вотных. [c.36]

Впервые роль каротиноидов в предотвращении летального эффекта, вызываемого фотоокислением, была показана при изучении бескаротиноидного мутанта пурпурной бактерии КИоёорзеи- отопаз зркего1(1ез. Исходная культура хорошо росла фототрофно в анаэробных условиях, но могла также расти на свету и в темноте в аэробных условиях. Полученный из нее мутант, лишенный каротиноидов, обладал низкой скоростью роста на свету в анаэробных условиях и в темноте в аэробных условиях, но быстро погибал при перенесении на свет + воздух. Фотоокислительные повреждения могут развиваться и у нефотосинтезирующих прокариот, так как в их клетках также имеются окрашенные молекулы, поглощающие видимый свет, которые могут функционировать как фотосенсибилизаторы. Действие каротиноидов не ограничивается только их участием в защите от фотодинамического эффекта. Они гасят синглетное состояние кислорода независимо от того, в каких реакциях он возникает на свету или в темноте. [c.339]

Лучистая энергия. Ультрафиолет и ионизирующее излучение непосредственно действуют на нуклеиновые кислоты в клетке, 15ызывая смертельные мутации, или приводят к образованию свободных радикалов, вызывающих инактивацию ферментных систем и разрущение клеточных структур. Солнечный свет, особенно его коротковолновая часть спектра, оказывает выраженное бактерицидное действие. УФО используют в медицине для обработки (дезинфекции) воздуха и поверхностей в операционных, родильных домах и отделениях, асептических помещениях аптек, в бактериологических лабораториях. Для этих целей в помещениях устанавливают бактерицидные облучатели с длиной волны 260 — 300 нм. Волны 260 нм максимально поглощаются ДНК, что приводит к образованию димеров тимина и соответственно к летальным мутациям. Вместе с тем УФО обладает низкой проникающей способностью и оказывает антимикробное действие только на поверхностях или в прозрачных растворах. Ионизирующее излучение (чаще у-лучи изотопов Со или - Сз) используют для стерилизации термочувствительных материалов, например изделий из пластика. Обладая высокой проникающей способностью, этот вид электромагнитных волн приводит к потере электронов и образованию из атомов ионов, появлению свободных радикалов, которые могут приводить к полимеризации и другим химическим реакциям, сопровождающим разрушение химических структур микроорганизмов, атакже появлению токсичных перекисных соединений. Чувствительность микроорганизмов к ионизирующему излучению сильно варьирует (например, облучение микобактерий туберкулеза дозой 0,14 мегарад приводит к такому же эффекту, как облучение возбудителя полиомиелита дозой 3,8 мегарад). [c.431]

В этой главе мы ограничимся рассмотрением гибели одноклеточных организмов или отдельных клеток многоклеточных. Наше внимание будет сосредоточено главным образом на летальных эффектах, которые можно понять и свете действия меха1Шзмов, описанных в предыдущих главах. Гибель многоклеточных организмов в отличие от гибели их отдельных клеток мы обсуждать не будем, точно так же как не будем обсуждать и гибель отдельных клеток, если она является результатом изменений, вызванных радиацией, в окружающих тканиях или жидкостях, а не следствием рассеяния энергии излучения и самой клетке. [c.231]

Под термином фотодинамтеское действие понимают главным образом летальное или ингибирующее действие, которое оказывает на живые организмы одновременное присутствие света, кислорода и какого-либо поглощающего свет сенсибилизатора (такими веществами часто, но не всегда, служат красители). [c.128]

Процесс фотореактивации так же интересен, как и фотодинамп-ческое действие. Этим термином обозначают процесс восстановления организмов, получивших сначала летальную в обычных условиях дозу ультрафиолетового облучения, а затем подвергнутых действию видимого или даже инфракрасного света. Наличие такого эффекта было доказано для Strepto o us griseas [55], а затем подробно изучено в опытах с облученным бактериофагом. В этих опытах была установлена возможность фотореактивации облученного фага, адсорбированного в непитательной среде на бактериях-хозяевах при воздействии на него белым светом до посева на питательную среду. Промежуток времени между первоначальным облучением и процессом фотореактивации может достигать 3—4 час. и тем не менее будет наблюдаться заметный эффект. [c.131]

Согласно общепринятому мнению, ДНК — основная внутриклеточная мишень при летальном и мутагенном действии коротковолнового УФ-излучения. Это, в частности, подтверждается совпадением максимума в спектрах действии фотобиологических эффектов (260-265 нм) с максимумом в спектре поглощения ДНК. Основными хромофорами ДНК являются азотистые основания нуклеотидов, причем квантовые выходы фотонревращений пиримидиновых компонентов примерно на порядок выше, чем пуриновых. Поглощение азотистыми основаниями квантов УФ-света (максимум поглощения при 260 нм) приводит к образованию их электронно-возбужденных синглетных и триплетных состояний, которые возникают преимущественно в результате п - т1 -переходов. [c.435]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология