10. Воздействие радиации на микроорганизмы

Воздействие радиации на микроорганизмы изучает радиационная микробиология.

Ионизирующая радиация вызывает повреждения ДНК. Их можно подразделить на прямые и опосредованные, возникающие в связи с образованием свободных радикалов. Повреждения преимущественно представляют собой одноцепочечные или двухцепочечные разрывы молекулы ДНК.

Ионизирующее излучение убивает клетки опосредованно, создавая активные свободные радикалы. Эти свободные радикалы могут химически изменять чувствительные макромолекулы в клетке, приводя к их инактивации.

Под влиянием рентгеновского излучения у микроорганизмов возникают изменения, стойко сохраняющиеся в последующих поколениях (мутации). В определённом диапазоне доз излучения количество мутантных форм увеличивается пропорционально дозе.

Ионизирующее излучение используется для инактивации вредных микробов, стерилизации пищевых продуктов и медицинских препаратов. Также его применяют для направленного изменения природы микроорганизмов, получения новых форм микробов, полезных в промышленности, сельском хозяйстве и медицине.

11. Воздействие радиации на растения и животные

На растения радиоактивные загрязнения территории неблагоприятно действуют, вызывая угнетение роста, быстрое старение, морфологические нарушения, иногда и исчезновение некоторых видов из биоценоза. 

На животных при воздействии ионизирующих излучений от накопленных особями радионуклидов или от внешних источников в популяциях возникают изменения продолжительности жизни, плодовитости и других показателей. Основным источником радиации для животных являются растения, через которые радионуклиды попадают в организм. 

При больших дозах излучения происходит разрушение полимерных структур (липидов, белков и нуклеиновых кислот). Прямое воздействие ионизирующего излучения способно вызывать изменения структуры полимеров и приводить к мутациям и смерти клетки. 

При небольших дозах может наблюдаться явление радиационного гермезиса: растения лучше растут, а больные животные лучше себя чувствуют.

12. Применение индуцированных мутаций

Индуцированные мутации применяют в селекции микроорганизмов и растений. Искусственно полученные мутантные формы являются ценным материалом для селекции, поскольку в контролируемых условиях можно получить мутации, встречающиеся в природе очень редко или вообще необнаруживаемые. 

Некоторые способы применения индуцированных мутаций:

• Отбор ценных мутантов с изменениями как по отдельным признакам, так и по их комплексу. Например, появляются неполегающие, иммунные формы, с цитоплазматической стерильностью, скороспелые. 

• Использование мутантов для гибридизации. Их скрещивают друг с другом и с сортами, в том числе и с исходными. Например, скрещивание ряда мутантов, устойчивых к отдельным расам болезни, позволяет создавать формы, устойчивые ко многим её расам. 

• Решение специфических селекционных задач. Например, разрыв сцепления генов, получение транслокаций (перемещения хромосомных сегментов). 

Однако применение индуцированных мутаций в селекции ограничено, поскольку мутации приводят к разрушению исторически сложившихся генетических комплексов. 

В медицине:

Существует три направления применения радиации в медицине:

Использование излучения в диагностических целях. Наиболее распространённым является рентгеновское излучение. Принцип рентгенографии основан на способности рентгеновских лучей проходить сквозь человеческий организм. Также разработан метод диагностики на основе ядерно-магнитного резонанса, в котором используют не рентгеновское излучение, а интенсивное магнитное поле и электрические волны радиочастотного диапазона.

Введение радиоактивных изотопов в организм человека. Метод основан на регистрации излучения снаружи организма после того, как изотопы сконцентрируются в определённом органе, расположенном в глубине тела. Область использования радиоактивных веществ для диагностики или лечения называют радиоизотопной медициной.

Ионизирующие излучения используют для борьбы со злокачественными болезнями. Лучевая терапия основана на способности рентгеновских лучей воздействовать на клетки биологической ткани посредством устранения их способности к делению и размножению.