Жорина Л.В., Змиевской Г.Н. Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами (2006) (1095846), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Излучаемая атомами нли молекулами энергия формирует спектр испускания, а поглощаемая — спектр поглощения. Более подробно явление люминесценции будет рассмотрено в гл. 3. Сугцествуют также безызлучательные переходы. Они происходят при взаимодействии атома или молекулы с другими частицами, например в процессе столкновения. Различают неупругие столкновения, при которых изменяется внутреннее состояние атома н осуществляется безызлучательный переход, и упругие — с изменением кинетической энергии атома или молекулы, но с сохранением внутреннего состояния, ВЗ.
ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЪ|Х ВОЛН. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ И СИСТЕМЫ В зависимости от частоты ч или длины волны )с в вакууме, а также от способа излучения и регистрации различают несколько видов электромагнитных волн; радиоволны, оптическое излучение, рентгеновское излучение н у-лучи (рис. В4). Видимый свет Рентгеновское излучение 1ов 1о4 !ов 1 1о-З |о-4 1о-В 1о-В 1оче 1о-1З з ч З 1О' З 1О' З |Ов З 1Он З 1О'4 З 1О" З 1Он , Гн Рнс. В4. Шкала электромагнитных волн 23 В табл.
В! представлены основные характеристики, механизмы излучения, виды взаимодействия излучения с биологическими объектами и применение в медицине электромагнитных волн указанных диапазонов. В табл. В2 и ВЗ приведено воздействие электромагнитных излучений на биологические объекты и системы, использование излучений в биологических исследованиях. На рис. В5 18! показана степень прозрачности организма с поперечным сечением 20 ... 25 см для различных длин волн. 1ОО Зь сй е о $ "о Рис. В5. Степень прозрачности организма, имеющего поперечное сечение 20...25 см, лля различных длин волн Белки выполняют в живой клетке многочисленные функции, входят в состав всех клеточных органелл, их содержание составляет 50 % и более сухого веса живых организмов. Следовательно, при действии света и ионизирующих излучений белки принимают на себя основную лучевую нагрузку и являются в этом смысле главной химической мишенью действия излучений.
Основную биологическую мишень представляют собой молекулы ДНК' благодаря ее ключевой роли в функционировании клетки в целом. Для очистки ДНК от повреждений существует система репарации (восстановления поврежденных участков биоструктур силами самой ДНК вЂ” лсзоксирибоиуклсииовал кислота. 24 клетки). В то же время поврежденная ДНК в клетке подвергается атаке ферментных систем, усугубляющих действие излучений, и системы репарации оказываются неконкурентоспособными, поскольку не успевают восстановить нативную структуру ДНК.
Именно повреждение ДНК и приводит в большинстве случаев к конечным биологическим эффектам. Дадим краткую характеристику видов электромагнитного излучения и его действия на объекты. Радиоволнами называют волны с длиной волны 2. > 5 10 5 м (частотой ч< 6-10 Гц). В связи с особенностями распростране- 12 ния и генерации весь диапазон радиоволн принято делить на 9 поддиапазонов. Основным источником естественного фона радиоволн на Земле являются атмосферные электрические явления (грозы и т. п.), радиоизлучение Солнца и звезд.
Интенсивность фона составляет порядка 10 Вт/см . 11 2 Оптическим излучением называют ЭМИ с длиной волны Х =10...10 нм. Оно включает инфракрасное излучение (ИК- излучение, ) = 760...10 нм), видимое излучение (свет, о 2. = 400...760 нм, характеризует диапазон длин волн, воспринимаемых органами зрения) и ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение, Х= 10...400 нм), Сами диапазоны УФ- и ИК-излучения в свою очередь делятся на области длин волн менее 280 нм (вакуумное, УФ-С); 280...315 нм (жесткое, УФ-В); 315...400 нм (мягкое, УФ-А); 760...1400 нм (ближнее ИК); 1400...3000 (среднее ИК) и более 3000 нм (дальнее ИК).
Такие границы диапазонов приняты международной классификацией согласно решению БР1Е (1пгегпаг!опа1 Бос1егу Гог Орбса! Еп81пеейп8) и привязаны к поглощению электромагнитного излучения тканями живых организмов. Основным природным источником оптического излучения является Солнце. Вплоть до оптического диапазона энергия кванта может считаться пренебрежимо малой по сравнению с энергией связи атомов и молекул, составляющих биообъект. Поэтому никаких превращений на микроуровне от непосредственного воздействия излучений вплоть до микроволнового диапазона не происходит. При этом наблюдаются только вторичные эффекты.
В оптическом диапазоне картина качественно меняется, потому что именно здесь сосредоточены полосы поглощения молекул и атомов, входящих в состав биообъекта. 25 3С о д., $ $3« Й~д дх'хд дох д. х 'х ц хдсо хс о Д 33 Х 33 хх о 2 Е х д 3,3 О О 3 2 2 3 о 2 с 2 х С,' о х с 33 Х х д о с х х Я х о 2 ад о «3 33 Х 3 д. о 3 о х х 33 х х х д Л В « х д х « х 33 и с х о. о е х Г, о с д с а д с' с Д 3 х о а Ьй„ 3 3.3О " Х 3- 3 С С ад«3 о д 3.3»33 2 с С Ю о х д 3 д х С.
С д 33 о 3« о д с д у $ ао х о к х * о С с о Ф я с о «3. Ю < а х о о х х «3," о 2 с 22 «3 х о х о о д. д с Ь х х с2 За о 33 3« Ф О 3. с о х х д о о д. о х х С« д о М х д х х д 3 х х х х д о ° 3 о д о Ю Ф 3 М х Ф х а х х х о 3.
х 2 х с о х х о 3 х о « 1 д о х д х о О о м о о." дс ~ лл о сод, 3Х х х 2 » о Ю ~ СЙ 2 д о й о «3 « д. х С3 с о сс 'о Т С« Сс 3« 3 ф «с о С д Б .с о * о х С3 о Сс О С3 С3 х « «2 о х с х 4 '..= Сс Сс 'о 3 О 'д «Р 3 'д О о х :с о х о д х д С х 3. 3 с 'х с х о и 2 д., с о:— и о 3« о о о д х л о 4 х о Д с о о о с $ » Ю о х о с О Ы \ х д С Ю о х о д. д. и 3« о 3Х 2 х х СЭ с 3 2 ы о х Ф х д о д хсо х аб Ссй» Т о о с д.а СЕ о до о х х < Зй х 6 х х хдс х охх о ос В х 'с С3 «3 «3 С3 3 о о Т о о о 3 СС 1$ о Сс х а х 3.
о лц а о Е-с е.-ед 3. с х с о с йсо хо а о «о Е хо Ю о о 3О О' Х о х о Р Р Я о с х л й к о дс,х сох 2 с од" с хс2 ~" -2 о х сод х 2 хх хоД с о х с\ 33 д.ф о ах" х х оес х д~ х од х осд-ас д д 2 о ~ д сссо Оео е й х о $ д. Ф о И с о Сс с х х 3 о с «3» д д Ел х * СЗД о х с о о ~'Д й с лд х с о х х с о 1~х 1~ Оси х 2 с х х о ад ~~ о о.
х х 33 д « х 2 х с о о х х 3 «3 с оо о о о а ~в 1 \ о В х 3О о о о х х .с » х о Е х х а Е о 2 х о Е о 3 х х о М '8 ф 2 о о » С о х 33 Сках о О х Ф а Ф 3- с О. х х Ф х Ф,а Ф О а' о х О 33 Е 3 Р. Ф х Ф Ф й о х Х 3 О Х а о й х о о о о „о х Ф 3' Ф о й о Ф Ф Ф Ф а С х о о с Ф о С о х о Р 3 О, Х х о Е о С о х о О о о Ф са ф х Ф аао о Ф й И х о о о х й О Ф Ф С Я о о Ф о Ф О О,Х о сох а ~ ОО й х х Е Ь х О О х,х Е ах Я» Ф Ф о х*х Е о о х Е х а о Ф С я Фх.
Кохй х ,с хи И о х ;,й 3 о о 4 х Е Сс 'Сс а3 Ф Ф а Ф а Я 1 х 7 С» о Сс Сс Т С3 Х с» х Ж сс о и О. х 'Сс С3 .с 3 х х \ Е с О, С х о С о х 3О о х 6 й Е о а а. Я о о Ф Сс Сс с» а~ 3 о 3 в с» Е. Ф Ф Е О Сс О' — а3 С О с»' С3 с» С» о М о о Ф 3 в о х с в » са ж ы Ю о о Ф о 3 ф Ф о о а а. 'о О о х х Й 5 ж о х о Сс .8. х и Ф Ф Ф »3 й х » о о Е х х Ф о х О, х х Ф "% а» 3. х о ф х о Ф о х о й С о 33 х 33 х ф" о О. Х о ахи Ф ххх о х с ф Ф хоЕ о сф а О. асс а. о С о х д о О О Ф 3' х Е о х х х о ох О О С 33 Ф х а о Д х о х х Е 33 с а х охо хохахоЕ Ф Е х с хс ф оИ Цо Е Ф а ОСХФ»3Х С о о о Е х аО с Е с о х ао »,о с х ° - о х с Е о»,ф ..с'хх х" х 5 с Фх х с Е х х Я * сО со Ф ф.
о о х ф Фо х .с о х х -:$ 33 о и х а со 33 о б О. й Ф С 3Х х х х х о Ф х р Ф о. Е Ф х о х Ф х х о Ф х о Е » х х Ф 33 о „8 х о О. Ф 33 х :с о 333 о о о О а С о о х с х Ф. х о :с с' к х х о о ч» м 33 3' х Е о Ф О 33 о х о о Е о х Ф 33 33 Х Е ао о х О о С к М 1 х Ей х 33 '3» 3' Е о к Е к 2 33 С Е о ы 33'3 о о х х Ф х 33 ф 33 О С » сс х х Ф о 3" х 33 х 33 о Е О.
о Ф 3 С о х х о 'д 3О х с Ф 3 33 х о й о а о о и а о С х 2 о о Ф В о С о й С3 х Сс о о о са о х а 3 О. Ф а х Ф о ~ Ф' „Ф о Ф Ф Ф о Я О3О О 3О о о«О Ф О е Ф о Ф 'Рь С 3 Ф х Я Я Ф О Фсх о о о Ф Ф Ф л ф а «3 „о ас Ф О й о о 3« о о О. Ф Ф Ф 3Ф Ф Ф с о к со 3« Ф о Ф Ф Ф Л 33 Ф ,3 Я О с, х о, о Ф О Фо О 3- Й х о й о а Ф Ф о о о Ф с 3" 3 Ф ве 3 Ф Ф Ф о о 3 ч о О" оз 6. «3 Ф «3 3О о о о о '«" о о. „ с Ф 3 33 О о Ф Ф а О с Ф Ф Ф О. Ф Ф 1 о«б« а о охс Ф Ф с Ф Ф Ф о л, Ф о с сл Ф О о йуЙ о ф *осс к Ф о с е 3\ 1й о О.
33 31 ". Р Ф о Ф с о о 3 Ф о Ф о 3' Ф о о Ф 3« Ф Я Ф л Ф о с, с с Ф Ф «3 о Ф х Ф о а с с о Ф Ф а «1 Ф х Ф Ф с о 3 Ф о Ф Ф а т ОСФ о Ф со о ~~о о с о О „*Ф а" Ф о 3 "хо Ооб Ф о Ф Ф Ф а 'й Ф « Ф о о Оос х Ф о Ю О х к 3 сс о о Ф о Ф О О с Ф Ф о Ф О. о Ф 33 К 3 о с л о Ф о о Ф Ф о Ф Ф Ф Йн„. ФОФ" 3С„" К О О, о Ф 333 3 Ф а .« о Ф Ф Ф Ф О 3О х о я о Ф Ф Ф о о о 33 о Ф О а О О с Ф 3О Ф Ф «3 Ф о х о «а с с Ф О. 33 Ф Ю о с о о Ф О Ф о Ф Ф о о Ф Ф Ф О о О Ф « й Ф Ф б о Ф Ф о о Ф о 3. ~~ о о „ о о а а я 3 Ф «3 я В ближней и средней областях ИК-излучения энергия фотона лежит в пределах от 0,4 до 1,5 эВ, ее достаточно для возбуждения колебательных процессов в молекулах вещества и перехода электронов в атомах на более высокие уровни, но не хватает для фотохимического превращения.
В результате энергия излучения почти полностью превращается в тепловую, активизируя процессы в цитоплазме, клеточной и внутриклеточных мембранах. Видимое и УФ-излучения вызывают вынужденные колебания внешних, наиболее слабо связанных электронов, атомов и молекул. Электроны и ионы, совершая вынужденные колебания, излучают вторичные световые волны той же частоты. Среднее расстояние между молекулами среды обычно во много раз меньше длины когерентности света, поэтому вторичные волны, излучаемые множеством соседних молекул, когерентны и интерферируют при наложении. Если среда однородна и изотропна, то в результате интерференции вторичных волн образуется проходящая волна в направлении распространения первичной волны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
