Основной парадокс радиобиологии. Стадии действия ионизирующих излучений на организм. Прямое и непрямое действие ионизирующего излучения. Радиолиз воды.

Радиобиологи́ческий парадо́кс — понятие в радиобиологии, обозначающее несоответствие между ничтожным количеством поглощённой энергии ионизирующего излучения и крайней степенью реакции биологического объекта, вплоть до летального исхода. Так, для человека смертельная поглощённая доза при однократном облучении всего тела гамма-излучением равна 6 Гр (600 рад). Вся эта доза, пересчитанная в тепло, вызывает нагрев тела всего лишь на 0,0014 °C.Радиобиологический парадокс обусловлен тем, что косвенное действие радиации на организм значительно больше, чем её прямое действие.

Стадии действия ИИ:

-физическая-образуются ионизированные и возбужденные атомы и молекулы, случайныи образом распределенные в веществе

-физико-химическая-поглощенная энергия мигрирует по макромолекулярным структурам, что сопровождается разрывами химических связей

-химическая- образовавшиеся свободные радикалы вступают в химические реакции, как между собой, так и с другими молекулами

-биологическая – процесс формирования вторичных структурных повреждений на клеточном, органном и организменных уровнях, процесс формирования так называемых радиобиологических эффектов

 

В основе первичных радиационно-химических изменений на данной стадии могут лежать 2 механизма действия ионизирующих излучений:

прямое действие — когда молекула претерпевает изменения непосредственно при взаимодействии с ионизирующим излучением;

косвенное действие — когда молекула непосредственно не поглощает энергию от ионизирующих излучений, а получает ее от других молекул.

Поскольку живая материя на 70–90 % состоит из воды, то большая часть энергии излучения первично поглощается именно молекулами воды.

Таким образом, в основе косвенного действия ионизирующего излучения лежит воздействие продуктов радиолиза воды на биомолекулы. Механизм радиолиза воды заключается в следующем:

При воздействии ионизирующего излучения в воде идут процессы ионизации или возбуждения. В результате ионизации из молекулы воды выбивается электрон, и образуется положительно заряженная молекула воды

Если энергии для ионизации недостаточно, то возможно образование возбужденной молекулы воды

Освободившийся при ионизации молекулы воды электрон постепенно теряет свою энергию и может быть захвачен другой молекулой воды, которая превращается в отрицательно заряженную молекулу воды:

Все перечисленные первичные продукты взаимодействия молекулы воды с излучением являются нестабильными и могут распадаться с образованием ионов и свободных радикалов.

Кроме того, выбитый электрон может окружить себя четырьмя молекулами воды и превратиться в гидратированный электрон, а затем может быть захвачен молекулой H2O+ с образованием возбужденной молекулы воды

Возбужденная молекула воды распадается на атомарный водород H•и гидроксильный радикал OH. Далее радикалы могут реагировать друг с другом. Это, в первую очередь, касается радикалов H• и OH•, образующихся при распаде H2O*

Образовавшиеся радикалы могут вступать в реакцию с другими молекулами воды:

Продукты радиолиза воды способны вырывать атом водорода из органических молекул, превращая их в радикалы:

Продукты радиолиза воды могут также реагировать с молекулами растворенного кислорода, в результате чего образуются перекисные радикалы, обладающие высокой реакционной способностью:

В целом для продуктов радиолиза воды наиболее характерны реакции окисления или восстановления субстрата, образования радиотоксинов. К окислителям относят следующие продукты радиолиза воды.

Молекулярные механизмы лучевого повреждения биосистем. Реакции клеток на облучение. Формы лучевой гибели клеток. СМ.ВОПРОС 29