Ультрафиолет, ультрафиолетовое излучение

Невидимое для человеческого глаза электромагнитное излучение с длиной волны от 10 до 400 нм. В зависимости от длины волны и биологического действия его разделяют на:

Ближний ультрафиолет (УФ-А) — 315–400 нм.
Средний ультрафиолет (УФ-В) — 280–315 нм.
Дальний ультрафиолет (УФ-С) — 100–280 нм.

Биологическое действие ультрафиолета обусловлено его поглощением молекулами живых клеток, что приводит к их химическим изменениям. Наиболее чувствительны к УФ-излучению молекулы нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и белков. Последствия облучения могут выражаться в:

Нарушении процессов деления клеток.
Возникновении мутаций.
Гибели клеток (бактерицидный эффект).

На этих свойствах основано практическое применение ультрафиолета:

Для стерилизации воздуха, воды и поверхностей (используется в основном УФ-С диапазон).
В качестве мутагенного фактора в селекции микроорганизмов и растений.

Современный контекст

Сегодня ультрафиолетовое излучение классифицируют более детально, выделяя также экстремальный УФ (10–121 нм). Понимание механизмов повреждения ДНК ультрафиолетом (образование димеров тимина) легло в основу изучения таких процессов, как репарация ДНК и развитие рака кожи. Бактерицидные УФ-лампы широко используются в медицине, пищевой промышленности и системах очистки воды. При этом признаётся важная роль УФ-В излучения в синтезе витамина D в коже человека.

Ультрацентрифуга

Аппарат для разделения и анализа биологических структур и молекул путём создания мощного центробежного поля, которое в сотни тысяч раз превышает силу земного тяготения.

Принцип работы и применение:

Вращающийся ротор создаёт огромные центробежные силы, под действием которых частицы в растворе осаждаются (седиментируют) с разной скоростью в зависимости от их массы, размера, формы и плотности. Это позволяет:

Разделять клеточные компоненты (ядро, митохондрии, рибосомы).
Выделять и очищать макромолекулы: белки, нуклеиновые кислоты, мембранные фрагменты.
Определять молекулярные массы и коэффициенты седиментации (измеряемые в единицах Сведберга — S).

Характеристики современных ультрацентрифуг:

Скорость вращения ротора: до 150 000 оборотов в минуту.
Развиваемое ускорение: более 1 000 000 g (где g — ускорение свободного падения).
Работают в вакуумированной камере для уменьшения трения и нагрева.

Историческая справка:

Первую ультрацентрифугу изобрёл и изготовил шведский химик Теодор Сведберг в 1923 году. За эту работу, позволившую впервые определить молекулярную массу белков, он был удостоен Нобелевской премии по химии в 1926 году.

Современный контекст

Ультрацентрифугирование остаётся одним из фундаментальных методов в биохимии, молекулярной биологии и вирусологии. Современные аналитические ультрацентрифуги оснащены оптическими системами (абсорбционными, интерферометрическими), позволяющими в реальном времени наблюдать за процессом седиментации и анализировать взаимодействия между макромолекулами.