Первичные продукты радиолиза воды и их взаимодействие с биомолекулами
При облучении водных растворов косвенное поражение макромолекул происходит за счет их взаимодействия с радикалами Н, ОН и перекисью водорода, а также «гидратированного электрона», особой стабилизированной формы электрона, открытой в облученной воде.
За 10-11 – 10-10 с вокруг стабилизированного электрона возникает область радиальной поляризации, т.е. поляризованные молекулы воды ориентируются в собственном электрическом поле электрона.
Область радиальной поляризации, обладающая избыточным положительным зарядом около своего центра, служит ловушкой для электрона, обусловливающего поляризацию. Вместе они образуют уникальное образование – гидратированный электрон, который в химическом отношении ведет себя, как очень активный ион, вступая в реакции со многими веществами при первом соударении. Время жизни еˉгидр. в высокоочищенной воде приближается к 1 мс. Такое большое время жизни позволяет гидратированному электрону диффундировать на значительные расстояния от трека первичной ионизирующей частицы и взаимодействовать с растворенными молекулами.
Первичные реакции, происходящие после возбуждения и ионизации, которые мы обсуждали выше, можно суммировать в виде общей схемы:
Первичные продукты радиолиза воды – радикалы Н▪, ОН▪, еˉгидр. – располагаются в пространстве достаточно близко друг от друга, образуя своеобразные скопления «рои» небольшого объема, средний радиус которых около 1,5нм. Радиохимики называют эти скопления шнурами. В среднем на шнур приходится около 6 радикалов. Именно в шнуре происходит рекомбинация радикалов с образованием молекулярных продуктов – Н2 и Н2О2.
Атаковать растворенные молекулы могут лишь те радикалы, которые не рекомбинируют, а выходят из шнура. Эти радикалы, а также молекулярные продукты радиолиза называют продуктами радиолиза воды, образование их отражает следующее суммарное уравнение:
где Н3О+ - принятая форма записи пока Н+, уравновешивающего отрицательный заряд гидратированного электрона.
Радиационно-химический выход первичных продуктов радиолиза воды
|
Продукты радиолиза воды |
Значение G |
|
е-гидр. |
2,6 |
|
Н▪ |
0,6 |
|
ОН▪ |
2,6 |
|
Н2О2 |
0,75 |
|
Н2 |
0,45 |
G
– величина
радиационно-химического выхода G
-
В
таблице приведены радиационно-химические
выходы продуктов радиолиза воды.
Оказалось, что при нейтральном значении
рН на каждые 100эВ поглощенной энергии
излучения в наибольшем количестве
образуются гидратированные электроны
и радикалы ОН▪.
Продукты радиолиза воды высокоактивны по отношению к аминокислотам, белкам, нуклеотидам и ДНК.
ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ.
Колебаниями называются процессы, отличающиеся той или иной cтепенью повторяемости (качание маятника часов, колебания струны или ножек камертона, напряжение между обкладками конденсатора в контуре радиоприемника, работа сердца).
В зависимости от физической природы повторяющегося процесса различают колебания: механические, электромагнитные, электромеха-нические и т.д. Мы будем рассматривать механические колебания.
Колебания, происходящие при отсутствии трения и внешних сил, называются собственными; их частота зависит только от свойств системы.
Простейшими являются гармонические колебания, то есть такие колебания, при которых колеблющаяся величина (например, отклонение маятника) изменяется со временем по закону синуса или косинуса.