紫外线对生物的影响

紫外线对生物的影响

紫外线是人的眼睛所不能感受到的短波射线。紫外线的波长范围约为4000～1000，介于可见光的紫光与X射线之间。

太阳光辐射主要集中在红外光和可见光的波长上，约占太阳光辐射的99%以上。紫外线只是太阳光辐射的很少一部分，而且，紫外线在穿越地球大气层时要损失掉一部分，只有很少的紫外线到达地表。到达地表的紫外线强度还受到诸多因素的影响，一日之中，中午12点到下午2点时紫外线强度最大；冬季和多云天气紫外线强度大大减弱；海拔高度高的高原和高山，紫外线辐射强度大于平原地区。

紫外线有着很重要的生物学效应：

1．色素沉着作用

波长3000—4000的紫外线，可以使人的皮肤细胞中的黑色素原（二氧二苯氨及其同族），通过氧化酶的作用，转变成黑色素，发生色素沉着作用。常在室外工作的人皮肤呈古铜色；生活在高原上的人，由于受到较强的紫外线辐射，皮肤显得较黑，这些都是色素沉着作用的例证。

色素沉着作用是人体对光刺激的一种防御反应。被色素吸收的光能变成热能后，使汗液分泌增加，增强局部散热，保护皮肤不致过热；同时，色素还可防止短波射线深入内部组织，避免内部组织受害。

2．红斑效应

紫外线照射还可使照射部位的皮肤发生潮红现象，叫红斑或晒斑。这是由于较强的紫外线辐射破坏了表皮细胞，放出组织胺和类组织胺刺激神经末悄，通过反射作用引起皮肤表面血管扩张、通透性增加，结果皮肤发红、水肿。

3．抗佝偻病作用

紫外线辐射与维生素D的产生有密切关系。皮肤和皮下组织中的麦角固醇的7—脱氢胆固醇在紫外线作用下形成维生素D₂和D₃。维生素D能促进人和动物对Ca、P的吸收利用，以利骨骼组织正常发育。

动物的皮肤、毛衣和羽毛上面的油脂，经过照射后可以转变为维生素D而使动物获得抗软骨病能力。我们常见到哺乳动物用舌舐毛皮、鸟类用喙整理羽毛，借此，这些动物得到了抗软骨病的维生素D。

4．杀菌、诱变作用

生物体内的DNA可以吸收波长为2600左右的紫外线。受紫外线的影响，DNA分子中的相邻的嘧啶碱基可形成二聚体，例如胸腺嘧啶聚。这些嘧啶二聚体使DNA的双螺旋两条链中的氢键减弱，使结构变形，严重地抑制了受辐射DNA的复制和转录，进而引起核蛋白变性，甚至凝固，致使细菌死亡，因而紫外线有着较强的杀菌能力。不仅如此，紫外线对真菌、放线菌、病毒和一些生物的卵都有一定的杀灭效果。

紫外线对DNA的上述影响，可以通过细胞的修复机制对DNA进行一定程度的修复。如1949年Kelner首先发现的光复活现象，用大剂量紫外线照射放线菌时，如把受到辐射的放线菌与强烈的可见光接触，就能显著地增加存活菌株的数量。后来的研究表明，进行光复活的菌株能产生一种酶，这种酶被光激活后，可以使嘧啶二聚体分开，从而修复受紫外线辐射而损伤的DNA。但是，不论是光复活或是其他修复机制对DNA的修复都是有条件的，而且不一定是百分之百的修复。如果修复未能发生或者在修复中又造成了新的错误，这些影响就会引起下一步复制的错误而产生突变，这就是紫外线辐射能诱发突变的主要原因。

过量的短波紫外线会导致皮肤癌等恶性癌变的发生。大气层中的臭氧层能有效地阻止3000以下的紫外线到达地表，为地球上的人类和生物提供了有效的保护屏障。但是，这种保护屏障目前正受到人类自身越来越严重的削弱，由于氯氟烃类物质在生产和生活中的大量使用，大大削弱了臭氧层，致使地球的两极上空已出现了两个大的臭氧空洞。

紫外线对生物还有许多其他方面的影响。研究表明，长波紫外线可刺激体液及细胞的免疫活性，从而加强机体的免疫反应。紫外线还有促进生物氧化过程，加速创伤愈合的作用。昆虫可以感知紫外线的存在，并且对紫外线有趋向性，一般认为紫外线是昆虫新陈代谢所必需的。