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

Время Эффект воздействия
1. 10-24 - 10-4с 2. 10-15 - 10-8 с Поглощение энергии (рентгеновкое, гамма, нейтронное излучения) Поглощение энергии (электроны, протоны, альфа-частицы)
2. 10-12 - 10-8 с Физический и химический этапы. Перенос энергии в виде ионизации на первичной траектории. Ионизация и электронное возбуждение молекул
3. 10-7 - 10-5 с несколько часов Химические повреждения. Прямое действие Косвенное действие. Образование свободных радикалов из воды. Возбуждение молекул до теплового равновесия.
4. Микросекунды, секунды, минуты, несколько часов Биомолекулярные повреждения. Изменения молекул белков, нуклеиновых кислот под влиянием процессов обмена
5. Минуты, часы, недели Ранние биологические и физиологические эффекты. Биохимические повреждения. Гибель клеток, гибель отдельных животных
6. Годы, столетия Отдаленные биологические эффекты. Стойкое нарушение функций. Генетические мутации, действие на потомство. Соматические эффекты: рак, лейкоз, сокращение продолжительности жизни, гибель организма

 

Таблица 2.2.

Радиационные повреждения

Уровень биологической организации Радиационные повреждения
Молекулярный Повреждение ферментов, ДНК, РНК, нарушение обмена веществ
Субклеточный Повреждение клеточных мембран, ядер, хромосом, митохондрий, лизосом
Клеточный Остановка деления и гибель клеток, трансформация в злокачественные клетки
Тканевой, органный Повреждение центральной нервной системы, костного мозга, желудочно-кишечного тракта
Организменный Смерть или сокращение продолжительности жизни
Популяционный Изменение генетических характеристик в результате мутаций

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+ + еН2О* 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.



Дата добавления: 2021-12-14; просмотров: 220;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.008 сек.