МЕХАНИЗМ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАДИАЦИИ НА МОЛЕКУЛЫ И КЛЕТКИ

Ионизирующее излучение обладает высокой энергетической активностью. Оно способно разрывать любые химические связи и индуцировать длительно протекающие реакции. Реакции вовлекают в химические превращения сотни и тысячи молекул. Первичное действие излучений на организм может быть непосредственным и косвенным.

Прямое действие ионизирующих излучений вызывает ионизацию атомов и молекул, образование ионов, возникновение возбужденных атомов, появление радикалов. Активные молекулы и обломки молекул индуцируют различные химические реакции, повреждая комплексы клеток.

Косвенное действие излучений заключается в том, что образованные радикалы воды и пероксиды вступают в химические реакции с молекулами белка, с липидами и т.д. и приводят к структурным изменениям тканей и клеток.

Таблица 2.1.

Биологическое действие ионизирующих излучений

Таблица 2.2.

Радиационные повреждения

Молекула воды

Наиболее многочисленными в организме человека являются молекулы воды. При облучении молекулы воды радиационным излучениями происходит ионизация молекулы воды, т.е нейтральная молекула воды расщепляется на положительный ион НО⁺ и свободный электрон, которые вступая во взаимодействия образуют различные радикалы:

Н₂О Н₂О⁺ + е^– Н₂О^* Н^* + ОН^*

Н₂О Н⁺ + ОН^* Н^* + ОН^* Н₂О^*

Н₂О + е^- Н₂О^* ОН^* + ОН^* Н₂О₂

Н₂О⁺ + Н₂О Н₃О⁺ + ОН^*

Свободные радикалы Н^*, ОН^* особенно химически активны. Время их жизни 10^-15с. За это время они либо реагируют между собой с образованием молекулы воды, пероксидов водорода, либо с растворенным субстратом.

Продукты радиолиза воды (пероксид водорода) вступают в реакцию с липидами, белками, что приводит к гибели тканевых элементов, разрушению надклеточных структур (нитей хроматина), происходит разрыв углеродных связей, нарушения ферментативных систем, синтеза ДНК, белка. Нарушаются обменные процессы в организме. В связи с нарушением обмена веществ и энергии прекращается и замедляется рост тканей, наступает гибель клеток. Всасывание продуктов клеточного распада вызывает отравление организма, что приводит к преждевременному старению.

Наша справка. О степени и органах отравления можно судить, учитывая, что в мышцах 50% воды, в костях - 13% воды, в печени - 16% воды, в крови - 5% воды. Особенно опасен атомарный кислород, разрушающий мембраны клеток. Следует отметить, что присутствие кислорода в момент облучения клетки приводит к усилению лучевого поражения примерно в три раза (кислородный эффект).

В организме человека имеются гигантские молекулы - это нуклеиновые кислоты, белки и полисахариды. Основу жизни на Земле составляет молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Она входит в состав клеток.