3. Фотохимическое действие уфи,
его законы и их характеристика.
Фотохимическое действие УФИ - это химические превращения веществ под действием УФИ. Это свойство выражается в разложении веществ, полимеризации и деполимеризации молекул, их замещении и превращении.
Особенности действия:
Количество прореагировавшего вещества не зависит от температуры, а только от числа поглощенных УФ квантов.
При этом наблюдаются следующие реакции:
А. Первичные – это реакции первичных продуктов, поглотивших кванты. Эти реакции не зависят от температуры.
Б. Вторичные – происходят между продуктами первичных реакций и другими компонентами. Эти реакции зависят от температуры.
В. Цепные - в них начальным звеном является поглощение кванта, но с поглощением энергии.
Г. Сенсибилизированные - осуществляются в присутствии сенсибилизатора - вещества, делающего систему чувствительной к тем длинам волн УФ спектра, к которым ранее система чувствительной не была.
Фотохимическое действие - это одна из стадий фотобиологического процесса, которая осуществляется в несколько этапов:
1. Физическая стадия - происходит поглощение кванта УФИ.
2. Физическая стадия - происходит внутримолекулярный размен и межмолекулярный перенос энергии.
3. Фотохимическая стадия - происходят первичные фотохимические реакции.
4. Стадия темнового превращения фотохимических продуктов в био-химические реакции с их участием (вторичные реакции) (зависят от температуры).
5. Ответная физиологическая реакция (загар).
ФОТОХИМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ПОДЧИНЯЕТСЯ ТРЁМ ЗАКОНАМ:
1. Закон Гротгуса - Дрепера (1841г.)
Всякий фотохимический процесс, происходящий в живой или неживой системе, возможен только при поглощении лучей.
2. Закон Эйнштейна (1912г.)
Элементарный фотохимический акт происходит только тогда, когда один квант поглотится молекулой, участвующей в реакции.
Для поглощения 1 моль вещества необходимо мольное число квантов. Энергия, переносимая мольным числом равна Ем = 3*105 - 5*105 Дж/моль. Минимальное количество энергии, необходимое для осуществления фотохимической реакции называется энергией активации (Еа). Если Еа меньше Ем, то квант высвечивается в виде люминесценции или превратиться в темновую энергию. Существуют многоэтапные реакции, для осуществления которых при получении 1 моля продукта нужно несколько квантов УФ лучей. Это количество квантов характеризует эффективность фотохимической реакции и учитывается квантовым выходом энергии.
3. Закон Бунзена - Роско (1855г.).
При фотохимической реакции количество конечного продукта определяется облученностью и временем облучения и прямо пропорционально количеству поглощённых фотонов. Произведение облученности (Е) на время облучения (t) есть величина постоянная (соnst)
Н = Е*t = const.
4. Фотобиологические процессы,
их виды, особенности, характеристика.
Фотобиологический процесс - процесс в живой системе, связанный с поглощением или выделением лучистой энергии.
Виды фотобиологических процессов.
Все фотобиологические процессы делятся
- процессы с поглощением энергии (в живых системах).
- Процессы с выделением энергии.
Процесс с поглощением энергии - фотосинтез. При этом энергия может тратиться на тепловые процессы, миграционные энергетические переходы к другим молекулам, на фотохимические реакции, люминесценцию. Существует 5 основных, последовательных стадий фотобиологического процесса:
1. Поглощение кванта лучистой энергии, которое может вызвать переход поглощающей молекулы в возбужденное состояние.
2. Внутримолекулярный размен энергии и её перенос к другим молекулам.
3. Первичный фотохимический акт, который не зависит от температуры.
4. Вторичные реакции, которые могут быть темновыми и протекать длительное время.
5. Физиологическая ответная реакция.
Процессы с поглощением энергии делятся:
- ПОЗИТИВНЫЕ
а. С увеличением энергии (фотосинтез, накопление жировой прослойки).
б. Без увеличения энергии (зрение, образование витамина Д, фототаксис (движение живого существа к свету или от него), фотореактивация (восстановление первоначальной структуры вещества под действием света).
- НЕГАТИВНЫЕ
а. Фототоксические (повреждение глаз и кожи под действием УФИ, фотодинамическое).
б. Фотоаллергические процессы, связанные с повышенной чувствительностью системы к видимому УФИ в результате её сенсибилизации (аллергия на лекарственные препараты).
Сенсибилизация осуществляется при поглощении специальных веществ сенсибилизаторов.
Сенсибилизаторы:
1 типа. Для проявления своего сенсибилизирующего действия не нуждаются в наличии кислорода (фармацевтические препараты медицинского применения типа фурокомарина /для лечения псориаза/, антибактериальные и противогрибковые препараты, транквилизаторы и другие препараты, воздействующие на психику).
2 типа. Для проявления своего сенсибилизирующего действия нуждаются в наличии кислорода (красители, химиопрепараты, экзогенные сенсибилизаторы - образуются как продукты обмена веществ).
Все вещества 2 типа обладают фотодинамическим действием, которое осуществляется по следующему механизму:
1. Молекула вещества при поглощении кванта света переходит в возбуждённое состояние.
2. Активированная молекула передаёт далее энергию молекуле — акцептору (приёмнику).
3. Молекула - акцептор окисляется, давая продукты окисления, которые вызывают соответствующую реакцию.
Вывод: В медицине фотобиологическое действие вызвано присутствием сенсибилизаторов и используется для:
А. Лечения некоторых кожных заболеваний: витилиго (образование белых пятен при загорании), гнёздной плешивости, грибковых заболеваний кожи, псориаза (вводят специальные сенсибилизаторы с действием УФИ типа "В").
Б. Фототерапии желтухи у новорождённых (их облучают синим светом).
В. Лечения злокачественных опухолей.