Люминесцения. Фотобиологиялық процестер.
Жарық шығару себебі жылулық құбылысқа жатпайтын, кез келген температурада байқалатын жарық түрін люминесценция деп атайды. Көру аймағында жататын жылулық жарықтар 103 -104 К температудан басталады. Сол себепті люминесценция жарығын «суық жарық» деп те атайды. Люминесценция жарығының пайда болу себептерінің бірі ретінде, дене молекуласын қоздыратын сыртқы жарық көзінің әсерін атайды. Мұндай жарық көздеріне көрінетін сәуле, ультракүлгін сәулесі, рентген т.б. сәулелер жатады. Денеге әсер етуші сәуле өз әсерін тоқтатқан мезгілде люминесценция құбылысы бірден тоқтамайды, ол біраз уақыт сәулененуін жалғастыра береді, люминесценция құбылысын сәуленің шағылуы мен шашыру құбылысынан ерекшелелігі осында.
Дене атомдарын, молекулаларын қоздыру себептеріне байланысты
люминесценция мынадай түрлерге бөлінеді:
Фотолюминесценция- жарық (көрінетін сәуленің қысқа аймағы,
УК сәуле) әсерінен атомдардың қозуы нәтижесінде пайда
болады;
Рентгенолюминесценция- рентген және гамма сәулелері әсерінен
атомдардың қозуы нәтижесінде пайда болады (рентген
аппаратының экраны, радиация индикаторлары);
Катодолюминесценция- электрондар ағыны әсерінен атомдардың
қозуы нәтижесінде пайда болады (кинескоп, осциллограф,
монитор);
Электролюминесценция- электр өрісі әсерінен атомдардың қозуы
кезінде пайда болады(электр разрядымен газ молеккласын
қоздыру-газ разрядты лампа);
Хемилюминесценция- химиялық реакция әсерінен
молекулалардың қозуы кезінде пайда болады;
2
Биолюминесценция - биохимиялық реакциялар әсерінен
биологиялық жүйенің қозуы кезінде пайда болады;
Сонолюминесценция - ультрадыбыс әсерінен атомдардың қозу
кезінде пайда болады.
Жоғарыда атап өткендей, люминесценция құбылысы сыртқы әсер
тоқталса да жалғаса береді, қалдық сәулелену ұзақтығына байланысты
люминесценция: флуоресценция және фосфоресценция деген түрлерге
бөлінеді:
Флуоресценцияда қалдық сәулелену ұзақтығы 10-9 – 10-8
с.
Фосфоресценцияда сәулелену ұзақтығы 10-4 – 104 с.
Фотобиологиялық реакциялар деп – биологиялық жүйенің молекулалары
жарық квантын жұтуымен басталып, ағза немесе ұлпаның сәйкес жауап
реакциясымен аяқталатын құбылысты атайды. Фотобиологиялық
процесстерге мыналар жатады:
Фотосинтез - күн сәулесі энергиясының әсерінен органикалық
молекулардың синтезделуі;
фототаксис- күн сәулесіне немесе оған қарсы жаққа қарай тірі
жәндіктің (мысалы, бактериялар) қозғалуы;
фототропизм- сәулеге немесе оған қарсы бағытқа қарай жапырақтың,
шөп діңгегінің бұрылуы;
фотопериодизм- тірі жәндіке «жарық-қараңғы» циклымен әсер ету
арқылы оның сөткелік және жылдық циклын реттеу;
көру- көзге түскен жарық энергиясын нерв импульсіне айналдыру;
тері күйінің жарық әсерінен өзгеруі: эритема, эдема, күнге күй,
пигментация, терінің күйуі, тері рагы;
Барлық фотобиологиялық процестер мына ретпен жүреді:
жарық квантын жұтқан молекуланың қозуы;
бірінші реттік фотохимиялық реакциялар нәтижесінде пайда болған
заттардың жарықсыз химиялық реакцияларға түсуі;
екінші реттік химиялық реакциялар;
ұлпа немесе ағзаның физиологиялық жауабы.
УК сәуленің квантарының энергиясы жоғары болғандықтан оны
жұтқан ұлпаның атомдары мен молекулалары қозған күйге көшеді, кейде
мұндай кванттар әсерінен электрондар атомнан ажырап, соның салдарынан
дене молекуласының құрылымында өзгерістер орын алады. Осының
әсерінен белок молекулаларындағы әлсіз байланыстар бұзылып, еркін
радикалдар пайда болады, күрделі молекуллар қарапайымға ыдырайды.
Нәтижесінде биологиялық белсенді: ацетилхолин, гистамин, т.б. заттар
пайда болады. Ал УК сәулесінің үлкен дозасы әсерінен нуклейн
қышқылында құрылымдық өзгерістер байқалады, жасуша мутатциясы
орын алып. Сонымен УК сәулесін жұту нәтижесінде ағза ұлпаларында
жүретін атомдық және молекулалық құрылымдық өзгерістер жасушаның,
ұлпаның, ағза мүшелерінің өмір сүруінің бұзылуына себеп болады.
Сонымен қатар УК сәулесінің витамин жасаушы да қаблеті бар екендігі
анықталды. Тері қабатындағы 7-дегридрохолестерин, эргостерин т.б.
витаминге жақын заттар 280-310 нм аралықтағы УК сәуле әсерінен «Д»
витаминіне айналады. УК сәулесінің мұнанда басқа көптеген әсерлері бар
екендігін де қарастыру қажет.
УК сәулені кварцты-сынапты, газразрядты шамдар арқылы өндіреді.
Өндірілетін УК сәуленің құрамына сәйкес мұндай шамдар: интегралды
және селективті болып бөлінеді. Интегралды шам УК сәуленің барлық
спектрін, ал селективті- тек белгілі бір аймағын ғана шығарады. Интегралды
УК жарық көзіне ДТР-100 Вт - ДТР-1000 Вт типті шамдары жатады, ал
селективті УК жарық көзіне ЛУФ-153 шамы жатады, ол 320-400 нм
аралықтағы, ал ЛЗ-153 шамы 310-320 нм жарық толқындарын өндіреді.
Мұнан басқа ОУК-1, УУД-1, УФО-1500, т.б. шамдар да қолданылады. Жеке
бөлмелерді, аураханалардағы палаталарды залалсыздандыруда селективті
УК сәуле шығаратын, электр доғалы бактерицитті ДБ-15, ДБ-30 және ДБ-60 .
шамдары пайдаланылады, олар 200-280 нм аралықтағы УК толқындарды
таратады.