- •Тема 6. Биологическое действие ионизирующих излучений
- •6.1.Этапы действия и.И.
- •6.1.2.1.Прямой механизм действия радиации
- •6.1.2.2.Косвенный механизм действия радиации
- •6.1.3.1.Типичный липид
- •6.1.3.2. Белки
- •6.1.3.3. Действие на клетку
- •6.1.4. Шкала биологических эффектов Таблица 6.1
- •6.2.Действие доз радиации
- •6.2.1. Классификация радиационных эффектов
- •6.2.2. Действие больших доз радиации. Лучевые болезни
- •6.2.2.1. Лучевая болезнь
- •6.2.2.2. Опосредованное действие радиации
- •6.2.3.Действие малых доз радиации
- •6.2.4. Отдаленные последствия действия радиации
- •6.2.5. Действие инкорпорированных радионуклидов
- •6.3. Радионуклиды и растительный мир
- •6.4. Влияние радионуклидов на животных
6.1.3.1.Типичный липид
– состоит из молекулы глицерина, три гидрооксильные группы которого соединены с жирными кислотами (длинные цепи атомов «С» с гидроксильными группами на конце).
Основным механизмом действия радиации на липиды является перекисное окисление липидов. Химическая реакция заключается в том, что молекула липида под действием радиации переходит в свободно-радикальное состояние:
Этот процесс в присутствии кислорода становится цепным и уже не зависит от внешнего воздействия радиации, т.к. мембрана имеет слоистую замкнутую структуру, то этот процесс достаточно быстро распространяется по всей мембране – что в конце концов приводит к ее разрушению. При этом также нарабатывается большое число биологически активных молекул и радиотоксинов-свободных радикалов и , а также кислот RCOOH – которые оказывают воздействие на другие компоненты клетки.
В повседневной жизни с реакцией перекисного окисления липидов встерчаются при изменении окраски поверхностных слоев сливочного и прогорклости растительного масел, которые подвергались воздействию прямых солнечных лучей.
6.1.3.2. Белки
– азотистые соединения, в естественном состоянии обычно растворимы в воде. Особенности того или иного белка определяются последовательностью и природой аминокислот и сложной конфигурацией структуры. Несмотря на то, что белки в клетках выполняют целый ряд функций (строительная, информационная, ферментная и др.). они относятся к объектам со слабой чувствительностью к воздействию радиации. Белки постоянно производятся в клетке и их фукнция восстанавливается.
6.1.3.3. Действие на клетку
При общем рассмотрении клетка состоит из ядра (центральной части) и цитоплазмы. В ядре хранится наследственная информация, в цитоплазме расположены органеллы, которые выполняют различные функции (в лисозомах содержатся переваривающие ферменты, в эндоплазматической сети сосредоточено производство белков, а митохондрии – энергетические станции клетки и др.).
В ядре находятся важнейшие структуры клетки – нити хроматина, которые в период клеточного деления образуют специфические структуры, называемыми хромосомами, которые содержат молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), в которых зафиксирована наследсвенная информация.
Молекула ДНК – представляет собой длинную неразветвленную цепь, образованную чередующимися фосфатными группами, азотистыми основаниями и молекулами дезоксирибозы.
И.и. может вызвать 4 основных типа повреждений:
1)одиночные разрывы
2)двойные разрывы
3)повреждение азотистых оснований
4) межмолекулярная сшивка
а также: разрушение дезоксирибозы, высвобождение или отрыв азотистых оснований.
Пример: При дозе в 1Гр. в каждой клетке человека повреждается 5000 оснований молекул ДНК, возникает 1000 одиночных и 10-100 двойных разрывов. В случае нарушения структуры ДНК включаются мощные механизмы репарации (восстановления).
Основная – эксцизионная репарация – заключается в эксцизии (вырезании) части цепи, содержащей поврежденные нуклеотиды и синтезе нового участка.
При нормальной температуре, половина радиационных одиночных разрывов восстанавливается за 15мин.
Однако! Число одиночных разрывов зависит от дозы >D >разрывов <репарация.
Эффективность образования зависит от многих факторов – наиболее опасно внутреннее облучение т.к. при этом происходит полное поглощение и.и.
Пример: В организм попал Sr-90, тогда при испускании одной -частицы может возникнуть порядка 30.000-50.000 одиночных разрывов.
При облучении в клетке возникают также повреждения, которые могут привести к ее гибели и быть основной причиной ряда отдаленных последствий лучевого поражения, в том числе образования раковых опухолей:
1)Облучение D >10Гр (1000рад) – вызывает мгновенное прекращение обменных процессов (метаболизм) и даже разрушение клетки – метаболическая гибель.
2)Облучение 5< D<10Гр (5000 -10000рад) – клетка остается живой, однако в ее органеллах наблюдаются существенные изменения: нарушается проницательность мембран, угнетается дыхание – клеточная гибель наступает через несколько часов (тоже метаболическая гибель).
3) D< 5Гр – клетка теряет способность к неограниченному делению, даже при сохранении ее функций – репродуктивная гибель.
Мене выраженные повреждения проявляются в форме мутаций.
6.1.3.4. Мутации - определяют наследуемые изменения в молекулах ДНК. Появление мутаций означает, что клетка содержит генетический материал, отличный от генетического материала аналогичных клеток. Мутации могут усиливать, уменьшать или качественно менять признак, определяемый геном. Ген - единица наследственной информации (последовательность нуклеоти-дов), отвечает за формирование какого-либо элементарного признака, например, синтез определенного белка.
Мутации происходят как в соматических, так и в половых клетках. Мутация, возникшая в соматических клетках, может изменить наследственные признаки клетки и тех тканей и систем, которые образуются ее потомками. Считают, что некоторые виды рака, характеризующегося быстрым клеточным делением, вызываются мутациями в соматических клетках. Если мутации происходят в половых клетках, то измененные наследственные признаки могут быть переданы последующим поколениям.
Мутации, возникающие в пределах нескольких пар оснований, называются генными (точечными). Этот тип мутации связан с преобразованиями химической структуры ДНК. Изменение последовательности нуклеотидов, выпадение одних и включение других нуклеотидов в ДНК приводит к тому, что в клетке начинает синтезироваться новый белок, что вызывает появление у потомков новых свойств, которые могут проявляться в виде склонности к онкологическим заболеваниям.
Мутации, затрагивающие структуру хромосом, называют хромосомными аберрациями. К этому типу относятся разрывы и различные типы перестроек хромосом. При этом образуются фрагменты, которые, имея "липкие" концы, могут воссоединяться, восстанавливая первоначальную структуру. Однако воссоединения могут быть неправильными, что приводит к образованию перестроек. Стоит отметить, что выживаемость клеток обратно пропорциональна числу хромосомных нарушений.
С увеличением дозы облучения увеличивается не столько степень поражения облученных клеток, сколько доля пораженных клеток. Даже при очень малых поглощенных дозах возможна гибель отдельных клеток, а при заведомо смертельных дозах отдельные клетки могут выжить.