Was ist der Unterschied zwischen UV-Licht und (für uns) sichtbares Licht?
Warum ist UV-Licht schädlich für die DNA und sichtbares Licht nicht?
10 Antworten
UV-Licht hat eine höhere Frequenz als sichtbares Licht und transportiert deshalb pro Lichtquant eine höhere Energie als letzteres.
Sichtbares Licht kann die Zelle höchstens erwärmen. UV-Strahlung kann das auch, ist aber zusätzlich noch ionisierend und kann die Moleküle des DNA Strangs beschädigen.
Hallo 6linchen117!
Zu jedem Wellenlängen-=Frequenz-=Photonenenergiebereich gehören typische Wechselwirkungen:
- Radiowellen können Elektronen in Drähten anschupsen, und Radioübertragung ermöglichen.
- Infrarotwellen können Mokelüle zum Schwingen und Rotieren bringen.
- Sichtbares Licht kann leicht verschiebliche Elektronen anregen. Stoffe mit solchen sind Farbstoffe. Vieles ist auch einfach farblos.
- UV kann fest gebundene, auch Bindungselektronen, anregen, und daher Bindungen auflösen. Das ist das Kernproblem, im doppelten Sinne. Es löst jede Bindung, die es gerade trifft, auch in der DNA im Kern.
- Röntgenstrahlung schießt mit Vorliebe äußerst fest gebundene Elektonen der innersten Schalen der schwersten Elemente weg. Das sind schon Energien weit jenseits der Chemie.
- Gammastrahlen schließlich mischen sich in den Aufbau der Kerne ein, deren Bindungskräfte (bekanntlich) um Zehnerpotenzen höher sind als das Extremste, was man noch unter Chemie fassen könnte.
Und typisch heißt, dass es passen muss. Es ist nicht eine Mindestenergie gefragt. Röntgenstrahlung dringt zwar ins Auge ein, kann aber nicht die typischen Anregungen des Sichtbaren Lichts bewirken. Deswegen ist sie unsichtbar.
UV zerlegt Bindungen aller Art, und erzeugt aus normalen O-Molekülen Atome, die dann Ozon bilden. Oder es zerlegt mal locker alles in der Zelle, incl. der DNA, was wohl das schwerwiegendste Problem ist. MIt 99%Wahrscheinlichkeit stibt die Zelle ab, mit 1% mutiert sie zu einer Krebszelle.
Gruß, GyntHerr
Licht kann man sich ja als Photonen vorstellen. Damit die DNA geschädigt werden kann, muss ein einzelnes(!) dieser Photonen so viel Energie mitbringen um eine Bindung in der DNA zu zerstören. So hat sichtbares Licht nur ca. 2eV (eine Energieeinheit) pro Photon. Zum UV zählt man dann die Photonen mit noch höherer Enegie (etwa 100 eV), wobei der Übergang zur Röngtenstrahlung nicht so genau festgelegt ist. Schlimm ist dabei, dass wir UV-Strahlung nur indirekt spüren, wenn also die Zelle schon beschädigt ist.
Photonen mit niedriger Energie können aber auch schädigend sein. Allerdings nicht als einziges Photon sondern über die langsame Erwärmung einer Zelle. Allerdings braucht man da schon deutliche Temperaturen, DNA fängt erst nach 100°C an zu denaturieren. Und bevor das passiert, hat man ja schon die Haut wieder "in Sicherheit" gebracht.
Was sollte die Unterschiede zwischen UV A, B und C nicht vergessen. Je höher die Frequenz, umso energiereicher ist die Strahlung. UV C hat nun soviel Energie um Bindungen in der DNA und anderen Molekülen zu zerstören, was UV B und UV A nicht können, da sie langwelliger als C sind.
UV C wird aber in großen Höhen bereits durch den Sauerstoff zerstört. Es zerstört die O2 Bindung und der gebildete atomare Sauerstoff reagiert sofort mit einem weiteren Molekül zu Ozon.
Demnach war meine Antwort zu oberflächlich, streite ich gar nicht ab.
Dann wäre aber zu klären, auf welche Weise UV-A und UV-B schädigen. Kann mich ganz dunkel an Dimerisierung - deutsch wohl "Zusammenbacken" - von Basen erinnern, innerhalb eines DNA-Strangs, wo sie ja mehr oder weniger übereinander gestapelt sind. Dann wären Pi-Elektronen-Systeme der "Empfänger", nicht so "locker" gebunden, dass sie farbig sind, aber empfänglich für UV-A/B.
Um es jetzt ganz konkret zu machen: UV Strahlung kann die Moleküle beeinflussen (verändern), sodass diese in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. IR Licht macht den Molekülen nix aus ;)