Działanie promieniowania
Działanie promieniowania
nie jonizującego na organizm
nie jonizującego na organizm
Zakresy promieniowania
Zakresy promieniowania
elektromagnetycznego
elektromagnetycznego
długość
106 103 1 10-3 10-6 10-9 10-12
fali, m
pod- nad-
prom.
fale radiowe
promienie ł
czerw. fiolet
X
mikrofale
promieniowanie
760 nm 400 nm
widzialne
Zakres Zakres
długości fal energii
Rodzaj promieniowania
fotonów
nm
10-18J
UV- próżniowe 20  200
UV  C 200  280
UV  B 280  320 0,5  9,94
UV  A 320  400
Światło widzialne 400 - 760 0,26  0,5
VIS
Promieniowanie
IR
podczerwone
760 - 106 0,26  0,0002
Promieniowanie
ultrafioletowe (UV)
y
ródła promieniowania
y
ródła promieniowania
niejonizującego
niejonizującego
y
ródłem promieniowania niejonizującego są
atomy i cząsteczki w stanach wzbudzonych tzn.
znajdujące się na wyższych poziomach energii
elektronowej
Promieniowanie powstaje przy przejściu do
stanu o niższej energii związanym z emisją
fotonu o energii h� = Ew  En.
Widma liniowe emisyjne
Widma liniowe emisyjne
Widma pasmowe emisyjne
Widma pasmowe emisyjne
Czynniki wywołujące
Czynniki wywołujące
wzbudzenie
wzbudzenie
" ogrzanie (wzbudzenie termiczne) 
powstające promieniowanie to
promieniowanie termiczne
promieniowanie termiczne
" wzbudzenie nietermiczne
 emisja promieniowania
to luminescencja
luminescencja
Przez oddziaływanie promieniowania
elektromagnetycznego z materią rozumiemy
pochłanianie (absorpcję) energii tego promieniowania
lub oddawanie energii w wyniku emisji promieniowania.
W organizmach układami pochłaniającymi
promieniowanie są cząsteczki.
cząsteczki
Energię cząsteczki można przedstawić
jako sumę:
" energii związanej z rozłożeniem elektronów na
orbitalach Eel
Eel
" energii związanej z oscylacją jąder atomowych
wokół położenia równowagi  energia oscylacji
Eo
Eo
" energii wynikającej z obrotu cząsteczek wokół
osi  energia rotacyjna Erot
Erot
E = Eel+ Eo + Erot
E = Eel+ Eo + Erot
Schemat poziomów energetycznych w cząsteczce
Schemat poziomów energetycznych w cząsteczce
energia
3
3
2
2
II
1
1
0
3
3
2
2
I
1
1
0
Cząsteczka pochłania fotony, których energia
spełnia warunek:
h� = " Eel + " Eo + " Erot
h� = " Eel + " Eo + " Erot
Promieniowanie z zakresu UV-VIS powoduje zmiany
energii elektronów walencyjnych.
Promieniowanie z zakresu IR powoduje zmiany
energii oscylacyjnej cząsteczek.
Promieniowanie mikrofalowe powoduje zmiany
energii rotacyjnej cząsteczek
i energii oscylacyjnej
atomów sieci krystalicznej.
Efekty pochłonięcia fotonu
Efekty pochłonięcia fotonu
przez cząsteczkę
przez cząsteczkę
F  fluorescencja (~10-8s)
F  fluorescencja (~10-8s)
KW  konwersja
KW  konwersja
S1
wewnętrzna
wewnętrzna
KW
KW
TD  przejście
TD przejście
T1
bezpromieniste
bezpromieniste
DF
F TD
TD
Ffos Ffos  fosforescencja
h�
Ffos  fosforescencja
TD
TD
(~ sekund)
(~ sekund)
DF  fluorescencja
fluorescencja
S0
opóz
niona (>10-8s)
opóz
niona (>10-8s)
Powstawanie witaminy D3
Powstawanie witaminy D3
h�
h�
HO
Prowitamina D3
HO
Prewitamina D3
CH3
witamina D3
izomeryzacja spontaniczna
izomeryzacja spontaniczna
CH2
HO
HO
prewitamina D3
CH3
Budowa oka
Budowa oka
Budowa siatkówki
Budowa siatkówki
Proces widzenia
Proces widzenia
Komórki światłoczułe
Komórki światłoczułe
czopek
pręcik
Mechanizm reagowania na światło
Mechanizm reagowania na światło
Pręciki
Rodopsyna
Rodopsyna
COO-
Błona
dysku
NH+
Miejsce wiązania retinalu
Izomeryzacja 11-cis-retinalu po pochłonięciu fotonu
11  cis - retinal
h�
all  trans - retinal
Efekt wywołany pochłonięciem światła przez rodopsynę
h�
5 GMP
cGMP
GTP
�
�
ą
ą
ł
ł
GDP
ł
ł
�
ą
ą
�
GTP
ą
GTP
�
ą
ł ł
�
GDP
ł ł
ą
�
Na+
Na+
Ca2+
Ca2+
cGMP
Na+
Na+
Ca2+,
Ca2+,
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Krzywa wrażliwości widmowej pręcików
Krzywa wrażliwości widmowej pręcików
%
498 nm
100
50
fioletowy zielony czerwony
Długość fali (nm)
Absorpcja światła
Krzywa wrażliwości widmowej czopków
Krzywa wrażliwości widmowej czopków
420 534 564
420 534 564
%
100
50
fioletowy zielony czerwony
Długość fali (nm)
Absorpcja światła
Czopki
Widzenie kolorów możliwe jest dzięki
występowaniu 3 rodzajów czopków
reagujących na światło o długościach fali
426 nm, 530 nm i 564 nm. Światło jest
pochłaniane przez receptory światła o
budowie podobnej do rodopsyny.
W miejscu wiązania 11-cis-retinalu mają
one różne reszty aminokwasowe i to
powoduje ich różną wrażliwość na światło.
Miejsca decydujące o widzeniu barw
Miejsca decydujące o widzeniu barw
Szkodliwe działanie
Szkodliwe działanie
promieniowania niejonizującego
promieniowania niejonizującego
Szkodliwe jest przede wszystkim
promieniowanie UV z zakresu B i C
Pochłonięcie promieniowania z tego zakresu
przez cząsteczki , z których zbudowany jest
ośrodek wywołuje efekt fotochemiczny.
W DNA zasady purynowe i pirymidynowe absorbują
promieniowanie o  około 260 nm (UV-C).
O
O
O O
h�2
CH3
CH3
HN HN
HN
CH3
CH3
HN
H
H
O
O
N
N
h�1 O N H H N O
H
H H
Dimeryzacja tyminy zaburza funkcjonowanie
komórki.
H
Melanina chroni przed szkodliwym wpływem promieni
ultrafioletowych.
pochłania promieniowanie ultrafioletowe

wychwytuje i dezaktywuje wolne rodniki

powstające pod wpływem promieniowania UV
jest inhibitorem peroksydacji lipidów

Zmiana zabarwienia skóry powstaje pod wpływem
promieniowania UV-A i UV-B.
UV-A UV-B
UV-A:
UV-A:
powoduje uwolnienie melaniny z melanocytów

jego zawartość w świetle dziennym nie zależy

od pory dnia
UV-B:
UV-B:
powoduje tworzenie się melaniny w melanocytach

powoduje tworzenie się witaminy D

Indukowane promieniowaniem mutacje
komórek mogą prowadzić do powstania
nowotworów skóry.
promieniowanie UV-C i UV-B jest silnie

pochłaniane przez górne warstwy atmosfery.
czynnikiem zabezpieczającym jest ozon (O3)
ozon (O3)
występujący na wysokości około 25 km.
Ochronne działanie ozonu
Ochronne działanie ozonu
 < 300 nm
O
O
O3 + h� O2 + O
O O
O O
116,80
116,80
Odtworzenie ozonu:
O + O2 + M O3 + M
M  cząsteczka azotu N2 lub tlenu (O2)
N2 O2
Fotouczulanie
Fotouczulanie
Polega na przekazywaniu energii wzbudzenia
z cząsteczki donora (uczulacza) na cząsteczkę
akceptora.
Donor Akceptor
S1
S1
ET
ET
T1
T1
h�
S0 S0
h� + U + AH U* + AH U + AH*
Fotouczulanie
Fotouczulanie
Jeżeli akceptorem jest cząsteczka tlenu to
cząsteczka tlenu
donor nazywany jest uczulaczem
fotodynamicznym
h� + Ud + O2 U* + O2 U + O2*
Efektem jest powstanie bardzo aktywnej
formy tlenu - tlenu singletowego
Rozkład elektronów w atomie tlenu
Rozkład elektronów w atomie tlenu
tlen
tlen
K
L
O O
O O
z tlen
tlen
x
y
z
x
y
y
Fototerapia
Fototerapia
Światło jest pochłaniane przez endogenne
(fototerapia) lub egzogenne (fotochemioterapia)
cząsteczki znajdujące się w skórze lub na niej.
Efekty terapeutyczne są następstwem reakcji
chemicznych, które zachodzą po pochłonięciu
fotonów.
Zastosowania:
Zastosowania:
" fototerapia żółtaczki fizjologicznej
"
u noworodków
" leczenie łuszczycy i bielactwa
"
" fotodynamiczna terapia nowotworów
"