Львенок Ррр-Мяу и Большая Черепаха лежат на пляже и поют свою песенку:
Я на солнышке лежу,
Я на солнышко гляжу.
А в это время от коварного солнышка им в глаза летит ультрафиолетовое излучение, способное повредить роговицу, хрусталик и сетчатку и лишить их зрения на веки вечные. Об этом мы сегодня и поговорим.
Начнем, как водится, с определений. Ультрафиолет - это электромагнитное излучение с длиной волны 10-400 нм.
Весь спектр ультрафиолета подразделяется на диапазоны:
Название – длина волны – энергия фотона
UVА – 315-400 нм – 3.10 - 3.94 эВ
UVВ – 280-315 нм – 3.94 - 4.43 эВ
UVС – 100-280 нм – 4.43 - 12.4 эВ
EUV – 10-100 нм – 12.4 - 124 эВ
Чем короче длина волны, тем выше энергия фотона и тем опаснее излучение.
Наиболее высокоэнергетическая часть UVC, имеющая длину волны менее 200 нм, называется также вакуумным диапазоном (UVV) и, по счастью, может существовать только в вакууме. То же касается и экстремального ультрафиолета (EUV).
Попадая в верхние слои атмосферы, ультрафиолет с длиной волны менее 200 нм поглощается кислородом, вызывая распад молекулы O2 на два отдельных атома и последующее образование озона (O3). Который, в свою очередь, под воздействием излучения с длиной волны 200-315 нм распадается обратно на атомы (диссоциирует), далее соединяющиеся снова в молекулу O2.
Зона атмосферы, в которой происходят постоянные преобразования кислорода в озон и обратно – это известный всем озоновый слой. Ему удается поглощать от 97 до 99% ультрафиолетового излучения в диапазоне до 315 нм.
Тем не менее, весь UVA и часть UVB успешно пробились через атмосферу и попадают львенку в глаза.
Их героически встречает роговица. В большинстве случаев для нее это проходит без последствий, однако интенсивное излучение может ее повредить. Кстати, как и почему вообще ультрафиолет повреждает ткани?
Тут придется немного отвлечься от физики и окунуться в биологию. А именно – рассмотреть структуру белка.
Белок (полипептид) представляет собой последовательность аминокислот, связанных между собой пептидными связями. Эта последовательность определяет его химическую формулу, называемую также первичной структурой белка.
Лежать длинными гирляндами белкам невыгодно: высок риск повреждения, не получается выполнять свои биологические функции (структурную, ферментную, рецепторную и др.), тем более что отдельные аминокислоты вполне готовы соединиться с кем-нибудь дополнительными водородными связями. В результате молекула белка либо скручивается, образуя спираль, либо складывается зигзагом, образуя лист. Эта форма называется вторичной структурой белка. Она уже компактнее и плотнее, чем первичная, но еще есть к чему стремиться.
Молекула еще больше уплотняется в пространстве, формируя третичную структуру – например, глобулярную (подобие эллипса). При этом для поддержания такой формы между частями полипептидной цепи формируются ковалентные, ионные и водородные связи.
Наконец, получившиеся комочки плотно укладываются рядом друг с другом, образуя четвертичную структуру. Иногда комочки разных белков соединяются в комочек побольше, цепляясь друг за друга нековалентными (слабыми) связями между аминокислотными остатками. Тогда получается крепче, и биологическая работа идет лучше.
Вот в таком состоянии и находятся белки в организме, в том числе, в тканях глаза львенка. Высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение приводит к образованию свободных радикалов и нарушает связи в белковых структурах. Разрываются слабые взаимодействия между аминокислотными остатками и происходит распад (денатурация) четвертичных, троичных и вторичных структур (комочки отсоединяются друг от друга и разваливаются, спирали раскручиваются), что приводит к нарушению биологической функции белков.
Чрезмерное воздействие ультрафиолета на роговицу глаза возможно, например, на большой высоте в горах или зимой в ясную погоду, когда ультрафиолетовое излучение не поглощается поверхностью земли, а отражается от снега. Возникает ожог роговицы ультрафиолетом - фотокератит, а при интенсивном длительном воздействии может наступить «снежная слепота» - временное нарушение зрения (если роговице удастся восстановиться) вплоть до полной его потери (если повреждение было сильное, и роговица не регенерировала).
Как бы то ни было, роговица поглощает UVB часть спектра ультрафиолетового излучения. А вот UVA благополучно ее минует и встречает на своем пути хрусталик.
Кроме преломления лучей, фокусировки и проецирования изображения на сетчатку, хрусталик глаза также является отличным фильтром от УФ-излучения класса A. Но, защищая сетчатку, он принимает удар на себя. Примерно так же, как при варке яйца белок из прозрачного становится белым, денатурация белков хрусталика под воздействием ультрафиолета приводит к его помутнению. Кроме того, из-за нарушения биологических функций белков снижается эластичность хрусталика и его способность к изменению кривизны и фокусировке.
У взрослого человека хрусталик задерживает около 90% UVA, а вот у детей до 75% излучения проходит сквозь хрусталик и попадает на сетчатку.
Сетчатка – это внутренняя оболочка глаза. Она содержит фоторецепторные клетки, преобразует излучение видимой части спектра в нервные импульсы и обеспечивает их первичную обработку. Очевидно (хе-хе), что подвергать ее воздействию ультрафиолетового излучения – не самая лучшая идея.
Видимо, об этом прекрасно знает Большая Черепаха, предусмотрительно надевшая на пляж солнцезащитные очки.
А о том, какие бывают солнцезащитные очки и как они задерживают ультрафиолет – я расскажу вам в следующий раз.
Автор: Карина Соловьева.
