87

Таблица 6.10

Дозы, полученные населением бывшего СССР

от различных источников в течение года неаварийного облучения

7. ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИИ НА ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ

Облучение – мощный фактор воздействия на неорганические и органические вещества, что приводит к изменению большинства физических,

химических и механических характеристик веществ, особенно четко проявляющееся в сложных по составу и структуре металлах и сплавах и моле-

кулярных соединениях. Об этом говорилось в главе 4. Однако наиболее "легко" радиация воздействует на живой организм, который по своей структуре состоит из большого числа различных молекул.

7.1. Механизм действия радиации

Облучение биологических объектов, состоящих из различных молекул, происходит на различном уровне, по различным механизмам.

88

Один из них заключается в следующем. Известно, что в биологиче-

ской ткани 70 % массы приходится на воду. Поэтому влияние радиации на биологический объект является опосредствованным, сказываясь прежде всего на изменении свойств воды.

Влияние радиации, например, -квантов, на молекулу воды начина-

ется следующей реакцией

H2O H2O 1e

Здесь образуется положительный молекулярный H2O и электрон 1e ,

которые продолжают цепи реакций

H2O 1e H2O

Здесь образуется отрицательный молекулярный ион H2O . Возни-

кающие ионы воды в свою очередь распадаются с образованием радикалов

H2O H OH

H2O H OH

Далее возможна следующая цепочка превращений

H O2 HO2 ; HO2 OH H2O O2

Таким образом при облучении создается высокая удельная концен-

трация молекул и радикалов HO 2 , H , O2 , ОН, многие из которых обла-

дают высокой окислительной способностью.

Возникшие радикалы и молекулы взаимодействуют с другими растворенными молекулами различных соединений (белка, ферментов), обра-

зуя вторичнорадикальные продукты, что приводит к изменению биохимических процессов в организме.

Облучение, естественно, и непосредственно действует на другие сложные молекулы – на липиды, сахара, полисахариды и т.д., вызывая по-

явление органических кислот, формальдегидов, перекисей, нарушая раз-

89

личные процессы обмена, кинетики клеточного деления, многих сторон жизнедеятельности органов и систем.

Никакой другой вид энергии (тепловой, электрической, звуковой и т.д.),

поглощенной биологическим объектом, не приводит к таким изменениям, какие вызывает радиация. Например, смертельная доза радиоактивного об-

лучения в 6 Гр для человека соответствует поглощенной энергии 6 Дж/кг. Если эту энергию подвести в виде тепла, то она нагрела бы тело на 0.001 °С (или стакан воды на 0.5 °С).

Таким образом, облучение является спусковым механизмом, на-

рушая не только структуру сложных молекул, но и весь сложный процесс взаимодействия биологических систем организма, ведя к нарушениям в клеточной структуре биологической ткани. Это может вызвать нарушение кинетики клеточного деления, взаимодействия клеток, изменения их гене-

тического аппарата или гибель. Если в генетическом аппарате половых желез происходят стойкие изменения, то в результате могут возникнуть гене-

тические изменения (мутации) у потомства. Генетические изменения заключаются в следующем.

Известно, что основным структурным элементом ядра клетки являются хромосомы. Основу строения хромосомы составляет молекула дезок-

сирибо-нуклеиновой кислоты (ДНК), где заключена вся наследственная информация.

Отдельные участки ДНК, так называемые гены, ответственны за формирование какого-либо элементарного признака. Гены расположены в хромосомах в строго определенном порядке. Каждому организму присущ вполне определенный набор хромосом в каждой клетке. В частности, в ка-

ждой клетке человека содержится 23 пары хромосом. При делении клетки хромосомы удваиваются и в определенном порядке располагаются в до-

черних клетках. Это обеспечивает передачу идентичных свойств от клетки к клетке.

Хромосомы, состоящие из таких огромных молекул, как ДНК, являются радиационно-чувствительным структурным элементом. Ионизирую-

щее излучение вызывает "поломку" хромосом, разорванные концы которых часто соединяются в новых сочетаниях. Это приводит к изменению генного аппарата, т.е. к образованию дочерних клеток, не идентичных с исходными. У потомства появляются особи с другими признаками. Таким

90

образом, облучение организма проявляется в двух аспектах: физико-

химическом (он происходит на атомарном уровне – это ионизация и возбуждение) и биологическом (он происходит на молекулярном уровне – это перестройка молекул). Это сопровождается изменением всех процессов взаимодействия систем, например, процессов обмена.

7.2. Действие радиации на многоклеточный организм

Как правило, существует определенная зависимость между степе-

нью, уровнем развития организмов и их чувствительностью к радиоактивному облучению. Так, одноклеточные организмы значительно устойчивее,

чем многоклеточные; особо высокой чувствительностью к радиации обладают млекопитающие.

Причины различной чувствительности живых организмов к радиации (табл. 7.1) до сих пор не выяснены. Здесь играет определенную роль температура тела, как показатель сложности строения организма.

Так, у хладнокровных организмов по сравнению с теплокровными организмами медленнее проходят процессы обмена и ниже температура тела, поэтому хладнокровные менее чувствительны к воздействию ионизи-

рующих излучений. В некоторых организмах присутствуют повышенные концентрации веществ, обладающих защитными свойствами. Так, у насе-

комых присутствуют высокие уровни содержания каталазы, расщепляющей перекиси. У раков определенным защитным действием обладают ами-

нокислоты, амины и мелкие полипептиды. Имеются и иные факторы, влияющие на различную радиочувствительность организмов (число хро-

мосомных наборов, количество ДНК и др.).