Radiația solară care trece prin straturile superioare ale atmosferei și ajunge la suprafața Pământului constă în unde electromagnetice cu lungimea de 300-10.000 nm.
75% din incidentul luminos de pe Pământ - aceasta este partea vizibilă a spectrului - acoperă o gamă de 390-760 nm. Această parte este percepută de un ochi uman.
20% - radiații infraroșii (aproape) cu # 955; valuri de la 790 nm și mai departe (790-1100).
5% - UV cu # 955; unde 300-380 nm.
Stratul de ozon absoarbe valuri cu o lungime de 220-300 nm.
Influența luminii vizibile asupra microorganismelor
Luminile vizibile sunt folosite de microorganismele fotosintetice. Compoziția spectrală a PHA este diferită pentru diferitele grupuri de microorganisme și depinde de setul de pigmenți. Fotosinteza oxigenului (cianobacterii, prochlorofite) este posibilă în intervalul de la 300 până la 750 nm. În aceste bacterii, clorofila a și b. cu o absorbție maximă de 680-685 și respectiv 650-660 nm. În cianobacterii, fibrobiloproteinele (pigmenții roșii și albastre) absorb lumina cu lungimea de 450-700 nm.
Fotosinteza anoxigenică (bacterii purpurie, verzi) - în intervalul de la 300 la 1100 nm. Bacteriochlorofila b absoarbe lumina cu o lungime de undă de 1020-1040 până la 1100 nm.
Toate procariotele fotosintetice pigmenți suplimentari de recoltare de lumină - carotenoidele absorb lumina în partea albastră și albastru-verde a spectrului (450-550 nm).
Bacteriile fototrofice locuiesc în zona anaerobă a corpurilor de apă unde există H2S. La o adâncime de 10-30 m, radiația infraroșie nu penetrează, energia maximă provine din lumină # 955; valuri de 450-500 nm.
Luminile vizibile afectează comportamentul bacteriilor fototrofice. Se observă fenomenul de fototaxie. F. este reacția bacteriilor la modificările compoziției spectrale a luminii sau iluminării. În eubacterie fotoreceptorii sunt bacterioclorofilele și carotenoizii. În arhaea, se găsesc pigmenți senzorici speciali (în rodupsine senzoriale de halobacterii). Fototaxa pozitivă - mișcarea bacteriilor la lumină, negativă - mișcarea celulelor în direcția diminuării iluminării.
Pentru unele bacterii care nu utilizează energie luminoasă, servește ca regulator al anumitor procese metabolice. Deci, apa bacteria P. putida vazut prin activarea luminii anumitor enzime, care pot fi considerate drept o adaptare, deoarece începe cu iluminarea produselor de sinteză fitoplanctonului, care sunt utilizate de către bacteriile heterotrofe.
Pentru unele bacterii non-fotosintetice, fotochromicitatea este caracteristică. Photochromicitatea este dependența formării pigmentului de iluminare. Este caracteristică pentru micobacterii, multe actinomicite și microorganisme apropiate acestora. De exemplu, sinteza carotenoidelor de către anumite micobacterii este stimulată în albastru. Photochromicitatea poate fi controlată atât de gene cromozomiale cât și de plasmidă. Pigmenții sunt capabili să protejeze aceste microorganisme de acțiunea culorii vizibile.
Lumina soarelui are un puternic efect antimicrobian. Efectul luminii vizibile este responsabil pentru mai puțin de 1% letală (80% din rănile letale sunt datorate efectului luminii la o lungime de undă mai mică de 312 nm). Luminile vizibile cu lungimea de undă de 450 nm induc substituția perechilor de bază și a mutației în cadrul shift-ului în E. coli. Undele luminoase de lungime de 550 nm, și în special de 410 nm, provoacă fotoliza Myxococcus xanthus. Efectul este determinat de absorbția luminii de către porfirinele de fier.
Există substanțe fotosensibilizante, în molecula cărora există un cromofor, absorbind lumina și transmiterea energiei sale către alte molecule care nu sunt capabile să absoarbă lumina. Prin celule incolore, lumina trece fără consecințe. Dar dacă introduceți un fotosensibilizator într-o astfel de celulă, este deteriorat. Fotosensibilizatori naturali - clorofilă, fitoclinine, porfirine etc.
Influența radiației infraroșii asupra microorganismelor
Pentru radiații cu o lungime de undă mai mare de 1100 nm până în prezent nu s-au înregistrat efecte biologice. Efectul principal al radiației infraroșii este încălzirea.
Influența razelor ultraviolete asupra microorganismelor
Pentru microorganisme, radiația UV este cea mai periculoasă. Distingem apropierea, mijlocul și distanța UV.
Aproape UV este radiația cu o lungime de undă de 400-320 nm.
Aproape UV în doze mici încalcă mecanismele de mișcare și taxiuri. Cromoforul este flavoproteina.
În doze subletale, creșterea încetinește, rata de divizare celulară este inhibată, inhibarea inducției enzimelor, capacitatea bacteriilor de a susține dezvoltarea fagului.
Aceste efecte sunt determinate de faptul că bacteriană t-ARN la locul 8 este prezent neobișnuit de bază 4-thiouridine (absentă în eucariotelor). Această bază absoarbe intens UV, lumina având o lungime de undă de 340 nm are cel mai mare efect. Excited lumina 4-thiouridine se leagă la citozină se află în poziția 13 în m-ARN, care inhibă legarea ARNt cu aminoacizii și, prin urmare, conduce la o suspensie de sinteza proteinelor.
La doze relativ mari de efecte near UV, mutagene și letale. Tulburările în ADN nu sunt atât de multe raze UV, ca și alte molecule excitate de lumină. De asemenea, în aceste efecte, absorbția de lângă 4-tiouridină UV este importantă. Efectele mutagene și letale depind de prezența oxigenului.
Efectul letal este asociat nu numai cu deteriorarea ADN, ci și cu membranele (sistemele lor de transport).
Efectele biologice ale radiațiilor UV medii și extreme sunt similare. ADN-ul absoarbe intens UV în regiunea de 240-300 nm. și anume în zona UV și UV cu un maxim de absorbție în regiunea de 254 nm în laborator. Lămpile UV predomină în regiunea de 260 nm (limita inferioară a lungimii de undă a luminii care intră pe suprafața pământului este de aproximativ 290 nm).
UV-ul mediu și lung cauzează efecte mutagene și letale. Principalul mecanism al acțiunii dăunătoare este formarea dimerilor de pirimidină. Dimerii pot include două timine adiacente (T-T) sau citozină (C-C) sau timină și citozină (T-C). Formarea dimerilor se datorează interacțiunilor covalente dintre bazele ADN-ului. În plus, există o defalcare a legăturilor de hidrogen în ADN. Acest lucru (și 1 și 2) conduce la apariția unor mutanți neviabili. De asemenea, sub influența UV apare hidroxilarea citozinei și uracilului, formarea reticulărilor ADN-ului cu proteine, formarea ADN-ului reticulat, denaturarea ADN-ului.
În legătură cu efectul dăunător și letal al razelor UV, în ciuda faptului că acestea sunt razele cele mai bogate în energie, fotosinteza nu este utilizată. Limita inferioară a fotosintezei este folosirea undelor cu lungimea de 450 nm.
Influența radiațiilor ionizante asupra microorganismelor
Radiația ionizantă este radiație cu o energie foarte mare, este capabilă să scoată electronii de la atomi și să le atașeze la alți atomi, formând ioni pozitivi și negativi. Se crede că ionizarea este principala cauză a deteriorării radiațiilor la citoplasmă, iar gradul de deteriorare este proporțional cu numărul de perechi de ioni.
Lumina și cea mai mare parte a radiației solare nu au această capacitate.
Sursa radiațiilor ionizante este substanțele radioactive conținute în roci. De asemenea, vine din spațiu. În timpul perioadei de rachete solare, radiația de fundal crește.
Radiațiile ionizante artificiale se produc ca urmare a testelor privind armele nucleare, funcționarea centralelor nucleare, utilizarea radioizotopilor în medicină, știință etc.
Următoarele tipuri de radiații ionizante sunt de mare importanță ecologică:
1. Radiația-radiație corpusculară - sunt nucleele atomilor de heliu. Lungimea traseului în aer este de câteva centimetri, fiind oprită de o foaie de hârtie sau de strat de corn din pielea umană. Totuși, oprirea provoacă o ionizare locală puternică.
2. Radiația corpusculară - acestea sunt electroni rapizi. Lungimea benzii în aer este de câțiva metri și câțiva centimetri în țesătură.
# 945; -radiție și Radiația are cel mai mare efect, fiind absorbită de un țesut viu.
3. Radiația electromagnetică de radiație ionizantă. Are o capacitate mare de penetrare. Pătrunde ușor în țesuturile vii. Poate avea un efect atunci când sursa de radiație este în afara corpului.
4. Radiația cu raze X - radiații electromagnetice, foarte aproape de # 947; -radiție.
La radiațiile ionizante cele mai rezistente microorganisme (mai mult de 10 6 Rad). 1 rad - aceasta este o doză de radiație, în care 1 g de țesut reprezintă 100 de energie. 1 raze X = 1 Rad. Mamiferele sunt sensibile la o doză de 100 rad.
Mecanismul acțiunii dăunătoare
Tinta principala pentru radiatiile ionizante este ADN-ul. Deteriorarea ADN poate fi directă și indirectă. Liniile drepte sunt pauze de ADN cu o singură catenară sau dublu catenară. Sunt rare.
Defecțiuni mediate mai frecvent. Se întâmplă datorită formării radicalilor liberi care cauzează rupturi cu una și două catene (modifică bazele pirimidinei), conducând la denaturarea ADN-ului. În plus, radicalii liberi care rezultă provoacă denaturarea proteinelor. Toate acestea conduc la moartea microorganismelor, inclusiv. viruși.
1. Mecanismul de bază al radiorezistenței (atât pentru radiația UV cât și pentru radiația ionizantă) este un sistem bine stabilit de reparare a ADN-ului.
2. Pigmenții (carotenoizii) au proprietăți radioprotectoare, dar asigură o protecție eficientă împotriva acțiunii UV.
3. Prezența în celule a substanțelor radioprotectoare (de exemplu, aminoacizii cu conținut de sulf în D. radiophilus), protejează celula de radiații, dar acest mecanism este insuficient.
4. Zidul celular poate juca un rol în sistemele de reparare a ADN-ului. În D. radiophilus sub influența radiației, este implicată o enzima exonuclează, care participă la repararea ADN-ului.
Rezistența radioactivă a microorganismelor variază foarte mult. Gradul de rezistență al organismului la radiații de diferite tipuri, în special radiațiile UV și radiațiile ionizante, poate să nu coincidă.
Una dintre cele mai rezistente la radiațiile UV este marinarul marin Bodo. Stabilitatea poate fi asociată cu caracteristicile habitatului. Astfel, microorganismele izolate din surse rhodice se dovedesc a fi de 3-10 ori mai rezistente la radiații decât rudele lor din habitatele obișnuite.
În sistemele de răcire ale reactoarelor nucleare, în care doza de radiație este mai mare până la 10 iunie FER (roentgen fizic echivalent), locuite de diferite bacterii, inclusiv genul Psedomonas.
Una dintre cele mai rezistente bacterii atât la UV cât și la UV Radiația se referă la deynococcus (R. Deinococcus) - D. radiophilus. Această bacterie aparent este capabilă să repare chiar pauze de ADN dublu catenar, letale pentru cele mai multe microorganisme.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: