Биологическое действие ионизирующих излучений - Лекция

1 Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений 2 Механизм биологического действия ионизирующих излучений 3. Радиационно-химические изменения основных молекул клетки 4. Реакция клеток и тканей на облучение 5. Радиочувствительность растений и живых организмов 6. Радиобиологические эффекты и отдаленные последствия облучения Заключение Литература РЕФЕРАТ Лазаревич Н.В., Чернуха Г.А., Лаломова Т.В. Л171 Биологическое действие ионизирующих излучений: Лекция. Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2002. Рассмотрено действие ионизирующих излучений на биологические объекты на атомном, молекулярном, клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях Приведены основные радиационные синдромы растений, животных и человека при остром и хроническом облучении. Все живые организмы постоянно подвергаются облучению космическим излучением и излучениями естественных радиоактивных элементов, которые содержатся в рассеянном состоянии в почве, атмосфере, воде и в самих организмах. Кроме этого в окружающей среде находятся искусственные радионуклиды, основными источниками которых явились испытание ядерного оружия, аварии на атомных станциях и других радиационно опасных объектах, добыча и переработка природных радиоактивных элементов, места захоронения радиоактивных отходов. Решение этой задачи позволит разработать пути и методы управления лучевыми реакциями организма, а также найти средства защиты и восстановления организма от воздействия излучений. К настоящему времени в радиобиологии имеется ряд проблем и нерешенных вопросов. Они невидимы и обнаруживаются по различным явлениям, происходящим при их действии на вещество. Они обладают высокой энергией, превышающей внутримолекулярную и межмолекулярную энергию связей атомов и молекул, проникают внутрь облучаемого объекта и передают ему свою энергию, вызывая при этом ионизацию и возбуждение атомов и молекул, разрывают химические связи в молекулах, т.е. вызывают радиолиз молекул. При облучении и после облучения формируются различные повреждения, которые проявляются на разных уровнях - от атомного и молекулярного до организменного. Токсичность радионуклидов в организме определяется следующими их особенностями: вид излучения и величина энергии, период полураспада, форма поступления в организм, тип распределения по тканям и органам, скорость выведения из организма. Степень биологического действия разных видов излучений зависит от их линейной передачи энергии (ЛПЭ), т.е. от количества энергии, переданного веществу на 1 мкм пробега излучения в веществе. Для количественной оценки ОБЭ излучения используют её коэффициент, который определяется как отношение доз стандартного и исследуемого видов ионизирующего излучения, необходимых для получения одинакового биологического эффекта. ОБЭ для любого вида излучений – величина непостоянная, зависящая от типа облучаемого объекта, характера облучения и следующих параметров: величины и мощности дозы (с увеличением дозы ОБЭ увеличивается до определенного предела); до- и пострадиационных условий (температурный режим, наличие или отсутствие кислорода); режима фракционирования или дробления дозы на фракции (при фракционнированном облучении ОБЭ возрастает по мере увеличения числа фракций). На основе представления о прямом действии ионизирующих излучений возникла теория мишени и попаданий, выдвинутая Дессауэром в 1925 году, а затем дополненная Тимофеевым-Ресовским, Циммером, Ли и другими исследователями. Универсальной теорией радиобиологического действия ионизирующего излучения признана структурно-метаболическая теория Кузина А.М., предложенная в 1965 году. Автор выделил 6 общих принципов: дискретный характер передачи энергии; прямое и косвенное действие излучения; радиобиологические эффекты происходят у всех клеточных структур; генетические и физиологические нарушения передается по наследству; в клетке одновременно происходят процессы повреждения и восстановления; любой радиобиологический эффект развивается во времени. Таблица 1 Этапы действия ионизирующих излучений на биологические объекты № этапа Явление Длительность этапа 1 Физико-химический этап (ионизация и возбуждение атомов и молекул) 10-12 – 10-8 с 2 Химический этап (образование свободных радикалов) 10-7 с – несколько часов 3 Биомолекулярный этап (повреждения белков, нуклеиновых кислот и других биомолекул) 10-3 с – несколько часов 4 Ранние биологические эффекты (гибель клеток, гибель организма) Часы– недели 5 Отдаленные биологические эффекты (опухоли, генетические эффекты, гибель организма и т. д.) Года – столетия Таким образом, начальное действие ионизирующих излучений происходит на атомном и молекулярном уровнях, затем, с течением времени, проявляется на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях. Этот электрон обладает свойствами восстановителя, может соединяться с другой молекулой Н2О с образованием отрицательно заряженного иона Н2О- или с положительным ионом Н2О с образованием возбужденной молекулы воды Н2О*. С участием свободных радикал