Галицкий Э.А. Радиобиология

Подождите немного. Документ загружается.

Â 1898 ã. îíà è å¸ ìóæ, Ïüåð Êþðè îáíàðóæèëè, ÷òî óðàí

ïðåâðàùàåòñÿ â äðóãèå õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû: ïîëîíèé, ðà-

äèé. Ïîëîíèé  â ÷åñòü ðîäèíû Ìàðèè Ñêëîäîâñêîé è Ðàäèé 

íà ëàòûíè «èñïóñêàþùèé ëó÷è».

À.Áåêêåðåëü îäíèì èç ïåðâûõ ñòîëêíóëñÿ ñ äåéñòâèåì

ðàäèîàêòèâíîãî èçëó÷åíèÿ íà òêàíè æèâîãî îðãàíèçìà. Áåê-

êåðåëü ïîëîæèë ïðîáèðêó ñ ðàäèåì â êàðìàí è ïîëó÷èë îæîã

êîæè. Ìàðèÿ Ñêëîäîâñêàÿ-Êþðè óìåðëà îò çëîêà÷åñòâåííîãî

çàáîëåâàíèÿ êðîâè. Ïî êðàéíå ìåðå 336 ÷åëîâåê, ðàáîòàâøèõ

ñ ðàäèîàêòèâíûìè ìàòåðèàëàìè â òî âðåìÿ, óìåðëè â ðåçóëü-

òàòå îáëó÷åíèÿ.

Íåñìîòðÿ íà ýòî, íåáîëüøàÿ ãðóïïà î÷åíü òàëàíòëèâûõ

ìîëîäûõ ó÷åíûõ íàïðàâèëà ñâîè óñèëèÿ íà ðàçãàäêó îäíîé èç

ñàìûõ âîëíóþùèõ çàãàäîê âñåõ âðåìåí. Ê ñîæàëåíèþ, èõ óñè-

ëèÿ âîïëîòèëèñü â àòîìíóþ áîìáó â 1945 ã. Âçðûâû ýòèõ áîìá

ïðèâåëè ê êîëîññàëüíûì ÷åëîâå÷åñêèì æåðòâàì.

Íî ïðàêòè÷åñêèì âîïëîùåíèåì èõ ïîèñêîâ ÿâèëîñü òàê-

æå ñîçäàíèå â 1954ã. ïåðâîé â ìèðå àòîìíîé ýëåêòðîñòàíöèè

â ÑÑÑÐ, â 1956 ã.  àòîìíîé ýëåêòðîñòàíöèè â Êîëäåð Õîëëå

(Âåëèêîáðèòàíèÿ) è ò.ä.

ÎÑÍÎÂÛ ÐÀÄÈÀÖÈÎÍÍÎÉ ÄÎÇÈÌÅÒÐÈÈ

Àêòèâíîñòü

Àêòèâíîñòü èçëó÷àòåëÿ (À) îïðåäåëÿåòñÿ ÷èñëîì àòîì-

íûõ ÿäåð, ðàñïàäàþùèõñÿ çà åäèíèöó âðåìåíè.

Åäèíèöû À: Áåêêåðåëü (Áê),

1 Áê = 1 ðàñï./ñ (ÑÈ)

Âíåñèñòåìíîé åäèíèöåé ÿâëÿåòñÿ êþðè (Êè), 1 Êè =

3,7·10

Áê.

Ýêñïîçèöèîííàÿ äîçà

Ýêñïîçèöèîííàÿ äîçà (Õ) ÿâëÿåòñÿ ìåðîé èîíèçàöèîííîãî

âîçäåéñòâèÿ èçëó÷åíèÿ íà âîçäóõ.

Åäèíèöû Õ: êóëîí íà êèëîãðàìì (Êë/êã)(Ñè)

Âíåñèñòåìíîé åäèíèöåé ÿâëÿåòñÿ Ðåíòãåí (Ð), 1Ð =

2,58·10

-4

Êë/êã.

Ïîãëîùåííàÿ äîçà

Ïîãëîùåííàÿ äîçà (Ä) îïðåäåëÿåòñÿ ñðåäíèì êîëè÷åñòâîì

ýíåðãèè, ïîãëîùåííîé åäèíèöåé ìàññû îáëó÷àåìîãî âåùåñòâà.

Åäèíèöû Ä: Ãðýé (Ãð),

1 Ãð = 1 Äæ/êã (Ñè).

Âíåñèñòåìíîé åäèíèöåé ÿâëÿåòñÿ Ðàä (ðàä), 1 ðàä = 0,01 Ãð.

Ýêâèâàëåíòíàÿ äîçà

Ýêâèâàëåíòíàÿ äîçà (Í) îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì Í

= ÊD

Ê  êîýôôèöèåíò êà÷åñòâà.

Åäèíèöû Í: Çèâåðò (Çâ) (Ñè)

Â ïðàêòèêå èñïîëüçóþò âíåñèñòåìíóþ åäèíèöó Áýð (áýð),

1 áýð = 0,01 Çâ.

ÊÎÝÔÔÈÖÈÅÍÒ ÐÀÄÈÀÖÈÎÍÍÎÃÎ ÐÈÑÊÀ

Ýòî ýêâèâàëåíòíàÿ äîçà îáëó÷åíèÿ âñåãî îðãàíèçìà â Çè-

âåðòàõ, êîòîðàÿ ïðèâîäèò ê òåì æå ïîñëåäñòâèÿì, ÷òî è îáëó-

÷åíèå äàííîãî îðãàíà ýêâèâàëåíòíîé äîçîé â 1 Çâ. Åñëè äëÿ

îðãàíèçìà â öåëîì k

=1, òî äëÿ êðàñíîãî êîñòíîãî ìîçãà îí

ðàâåí 0,12, äëÿ ïîëîâûõ æåëåç  0,25, äëÿ ìîëî÷íûõ æåëåç 

0,15, äëÿ ëåãêèõ  0,12, äëÿ ùèòîâèäíîé æåëåçû  0,03 è ò.ä.

Óìíîæèâ ýêâèâàëåíòíóþ äîçó íà ñîîòâåòñòâóþùèå êîýôôè-

öèåíòû ðàäèàöèîííîãî ðèñêà è ïðîñóììèðîâàâ ïî âñåìó îðãà-

íèçìó, îðãàíó èëè ãðóïïå îðãàíîâ, ïîëó÷èì ýôôåêòèâíóþ ýêâè-

âàëåíòíóþ äîçó, îòðàæàþùóþ ñóììàðíûé ýôôåêò îáëó÷åíèÿ:

ýôô

∑

ãäå

 êîýôôèöèåíò ðàäèàöèîííîãî ðèñêà i-òîãî îðãàíà;

 ýêâèâàëåíòíàÿ äîçà èçëó÷åíèÿ, ïîãëîùåííîãî ýòèì îðãàíîì.

Îíà òàêæå èçìåðÿåòñÿ â Çèâåðòàõ.











÷àñòèö.-àëüôà äëÿ 20

íåéòðîíîâ.áûñòðûõ è ïðîòîíîâ äëÿ 10

íåéòðîíîâ.ìåäëåííûõ äëÿ 5

èçëó÷åíèé-áåòà è-ãàììà êîãî,ðåíòãåíîâñ äëÿ 1

Ïðîñóììèðîâàâ èíäèâèäóàëüíûå ýôôåêòèâíûå äîçû, ïî-

ëó÷åííûå ãðóïïîé ëþäåé, áóäåì èìåòü êîëëåêòèâíóþ ýôôåê-

òèâíóþ ýêâèâàëåíòíóþ äîçó, êîòîðàÿ èçìåðÿåòñÿ â ÷åëîâåêî-

çèâåðòàõ. Ïî âåëè÷èíå êîëëåêòèâíîé äîçû ìîæíî îöåíèòü

ìàñøòàá ðàäèàöèîííîãî ïîðàæåíèÿ.

Ïîãëîùåííóþ è ýêñïîçèöèîííóþ äîçó èçëó÷åíèé, îòíå-

ñåííûå ê åäèíèöå âðåìåíè, íàçûâàþò ìîùíîñòüþ ïîãëî-

ùåííîé è ýêñïîçèöèîííîé äîç. Ìîùíîñòü ýêñïîçèöèîííîé

äîçû

-èçëó÷åíèÿ ìîæíî îïðåäåëèòü, åñëè èçâåñòíà èîíèçà-

öèîííàÿ

-ïîñòîÿííàÿ, õàðàêòåðèçóþùàÿ äàííûé ðàäèîíóê-

ëèä. Ðàçëè÷àþò äèôôåðåíöèàëüíûå è ïîëíûå

-ïîñòîÿííûå.

Äèôôåðåíöèàëüíàÿ

-ïîñòîÿííàÿ îòíîñèòñÿ ê îïðåäåëåííîé

ìîíîýíåðãåòè÷åñêîé ëèíèè

-ñïåêòðà èçîòîïà. Ïîëíàÿ

-ïî-

ñòîÿííàÿ ðàâíà ñóììå äèôôåðåíöèàëüíûõ

-ïîñòîÿííûõ.

Ïîëíàÿ èîíèçàöèîííàÿ

-ïîñòîÿííàÿ äàííîãî èçîòîïà

îïðåäåëÿåòñÿ êàê ìîùíîñòü ýêñïîçèöèîííîé äîçû â ðåíòãå-

íàõ çà ÷àñ, êîòîðàÿ ñîçäàåòñÿ òî÷å÷íûì èçîòîïíûì

-èñòî÷-

íèêîì àêòèâíîñòüþ â 3,7·10

Áê íà ðàññòîÿíèè 1 ñì (10

-2

ì)

áåç íà÷àëüíîé ôèëüòðàöèè. Â ñîîòâåòñòâèè ñ îïðåäåëåíèåì

èîíèçàöèîííàÿ

-ïîñòîÿííàÿ Ê

ðàâíà

(Ð à/

(íñÊg), ãäå Ð  ìîùíîñòü ýêñïîçèöèîííîé äîçû â Ð/÷; R  ðàñ-

ñòîÿíèå â ñì; À èëè Q  àêòèâíîñòü â ìÊè.

Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà

1. Øèðîêîâ Þ.Ì., Þäèí Í.Ï. ßäåðíàÿ ôèçèêà.  Ì.: Íà-

óêà, 1972.

2. Ñèâóõèí Ä.Â. Îáùèé êóðñ ôèçèêè. Àòîìíàÿ è ÿäåðíàÿ

ôèçèêà. ×. 2. ßäåðíàÿ ôèçèêà.  Ì.: Íàóêà, 1989.

3. Ãîëóáåâ Á.Ï. Äîçèìåòðèÿ è çàùèòà îò èîíèçèðóþùèõ

èçëó÷åíèé.  Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1986.

4. Ëÿïèäåâñêèé Â.Ê. Ìåòîäû äåòåêòèðîâàíèÿ èçëó÷åíèé. 

Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1987.

5. Ðåìèçîâ À.Í. Ìåäèöèíñêàÿ è áèîëîãè÷åñêàÿ ôèçèêà. 

Ì.: Âûñøàÿ øêîëà, 1987.

6. Èâàíîâ Â.È. Êóðñ äîçèìåòðèè.  Ì.: Àòîìèçäàò, 1978.

7. Ìàðãóëèñ Ó.ß. Àòîìíàÿ ýíåðãèÿ è ðàäèàöèîííàÿ áåçî-

ïàñíîñòü. Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1988.

8. Êîçëîâ Â.Ô. Ñïðàâî÷íèê ïî ðàäèàöèîííîé áåçîïàñíî-

ñòè.  Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1987.

9. Âåòðîâà Â.Ò. è äð. Êóðñ ðàäèàöèîííîé áåçîïàñíîñòè.

Ìí.: Óðàäæàé, 1995.

10. Èëüèí Ë.À. è äð. Ðàäèàöèîííàÿ áåçîïàñíîñòü è çàùè-

òà: Ñïðàâî÷íèê.  Ì.: Ìåäèöèíà, 1996.

Ëåêöèÿ 3

ÏÐßÌÎÅ È ÊÎÑÂÅÍÍÎÅ ÄÅÉÑÒÂÈÅ

ÈÎÍÈÇÈÐÓÞÙÈÕ ÈÇËÓ×ÅÍÈÉ ÍÀ ÁÈÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ

ÎÁÚÅÊÒÛ. ÐÅÀÊÖÈß ÊËÅÒÎÊ ÍÀ ÎÁËÓ×ÅÍÈÅ

×òîáû ÿñíåå ïðåäñòàâëÿòü ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ýòàïîâ âîç-

äåéñòâèÿ èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåê-

òû, ïðèâåäåì òàáë. 2.

Òàáëèöà 2

Ýòàïû âîçäåéñòâèÿ èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé íà

áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû

Ïîðÿäêîâûé

íîìåð ñòàäèè

ßâëåíèå Äëèòåë

ýòàïà, ñ

Ôèçèêî-õèìè÷åñêàÿ ñòàäèÿ (ïåðåíîñ ýíåðãèè â

âèäå èîíèçàöèè è âîçáóæäåíèÿ íà ïåðâè÷íîé

òðàåêòîðèè)

-12

– 10

Õèìè÷åñêèå ïîâðåæäåíèÿ (ñâîáîäíûå ðàäèêàëû,

âîçáóæäåííûå ìîëåêóëû – äî òåïëîâîãî ðàâíîâåñèÿ)

-7

ñ  í

÷àñîâ

Áèîìîëåêóëÿðíûå ïîâðåæäåíèÿ (áåëêè,

íóêëåèíîâûå êèñëîòû è ò.ä.)

Ìèêðîñåê

íåñêîëüêî

Ðàííèå áèîëîãè÷åñêèå ýôôåêòû (ãèáåëü êëåòîê,

ãèáåëü æèâîòíûõ)

×àñû – íå

Îòäàëåííûå áèîëîãè÷åñêèå ýôôåêòû, â òîì ÷èñëå

âîçíèêíîâåíèå îïóõîëåé, ãåíåòè÷åñêèå ýôôåêòû

Ãîäû  ñò

Ìû ðàññìîòðåëè ôèçè÷åñêèå ïðîöåññû âçàèìîäåéñòâèÿ

èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ ñ âåùåñòâîì. Ýòè ïðîöåññû ïðî-

èñõîäÿò êàê â æèâîé, òàê è â íåæèâîé ìàòåðèè è ïðîòåêàþò

çà î÷åíü êîðîòêîå âðåìÿ (10

-24

 10

-14

ñ). ×òî ïðîèñõîäèò

äàëüøå è êàêèå ñîáûòèÿ ïðèâîäÿò ê áèîëîãè÷åñêîìó ýôôåê-

òó? ×òîáû îòâåòèòü íà ýòîò âîïðîñ, âíà÷àëå áóäåì ðàññìàò-

ðèâàòü æèâóþ ìàòåðèþ êàê îãðîìíîå ÷èñëî ìîëåêóë ðàç-

íîé âåëè÷èíû, êàæäàÿ èç êîòîðûõ ñîñòîèò èç àòîìîâ.

Íàèìåíåå èçó÷åíû õèìè÷åñêèå è áèîìîëåêóëÿðíûå ïðî-

öåññû, à òàêæå âçàèìîñâÿçü 2-é  4-é ñòàäèé ñ 5-é. Ïîêà íå

ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíûì ïîëíîñòüþ îïèñàòü âñþ öåïî÷êó

ïðîöåññîâ, ñâÿçûâàþùèõ ôèçè÷åñêîå ïîãëîùåíèå ýíåðãèè ñ

êîíå÷íûìè áèîëîãè÷åñêèìè ýôôåêòàìè, ïîýòîìó ðàññìîòðèì

ëèøü íåêîòîðûå íàèáîëåå èçó÷åííûå ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿ-

ùèå íà 3-é ñòàäèè.

ÑÂÎÁÎÄÍÎÐÀÄÈÊÀËÜÍÛÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ ÏÐÈ ÎÁËÓ×ÅÍÈÈ

ÂÎÄÛ È ÂÎÄÍÛÕ ÐÀÑÒÂÎÐÎÂ

Ñâîáîäíûå ðàäèêàëû  ýòî ýëåêòðè÷åñêè íåéòðàëüíûå

àòîìû èëè ìîëåêóëû ñ íåñïàðåííûì ýëåêòðîíîì íà âíåøíåé

îðáèòå. Ñâîáîäíûå ðàäèêàëû îáû÷íî âåñüìà ðåàêöèîííîñ-

ïîñîáíû, òàê êàê îáëàäàþò âîçìîæíîñòüþ ñâÿçûâàòü íåñïà-

ðåííûé ýëåêòðîí ñ àíàëîãè÷íûì ýëåêòðîíîì â äðóãîì ðàäè-

êàëå èëè âîîáùå óäàëÿòü ýëåêòðîí èç àòîìà. Äðóãèìè ñëîâà-

ìè, ñâîáîäíûå ðàäèêàëû ìîãóò áûòü àêöåïòîðàìè

(îêèñëèòåëÿìè) èëè äîíîðàìè (âîññòàíîâèòåëÿìè) ýëåêòðî-

íîâ. Æèâàÿ ìàòåðèÿ ñîñòîèò íà 70  90% èç âîäû, ïîýòîìó

âàæíî ðàññìîòðåòü, ÷òî ïðîèñõîäèò ñ âîäîé è íåêîòîðûìè âîä-

íûìè ðàñòâîðàìè ïðè îáëó÷åíèè. Ïîä âîçäåéñòâèåì èîíè-

çèðóþùèõ èçëó÷åíèé â âîäå áåç ïðèìåñåé èäóò ïðîöåññû èîíè-

çàöèè ñ îáðàçîâàíèåì áûñòðûõ ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ, îáëà-

äàþùèõ èçáûòêîì ýíåðãèè, è ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûõ

ìîëåêóë âîäû:

Îáðàçîâàâøèéñÿ ýëåêòðîí (å) ïîñòåïåííî òåðÿåò â âîäå

ýíåðãèþ â ðåçóëüòàòå ðàçíûõ ïðîöåññîâ äî òåõ ïîð, ïîêà åãî

−+

+→

åÎÍÎÍ

íå çàõâàòèò äðóãàÿ ìîëåêóëà, êîòîðàÿ ïðåâðàòèòñÿ â îòðèöà-

òåëüíî çàðÿæåííóþ ìîëåêóëó âîäû:

Ýòîò ïðîöåññ  îòíîñèòåëüíî ìåäëåííûé. Êðîìå òîãî,

ýëåêòðîí ìîæåò ñòàòü ãèäðàòèðîâàííûì, ò.å. îêðóæåííûì

ìîëåêóëàìè âîäû (êàê, íàïðèìåð, ìàãíèòèê â æåëåçíûõ îïèë-

êàõ), òàê ÷òî íåñêîëüêî ìîëåêóë âîäû ïðåâðàòÿòñÿ â äèïîëè è

áóäóò îðèåíòèðîâàíû ïî íàïðàâëåíèþ ê ýëåêòðîíó, èìåþùå-

ìó îòðèöàòåëüíûé çàðÿä. Ãèäðàòèðîâàííûé ýëåêòðîí àqå ⋅

−

ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå äîñòàòî÷íî ñòàáèëåí, íî ñïîñî-

áåí ê ðåàêöèè ñ ðàçëè÷íûìè ìîëåêóëàìè â ðàñòâîðàõ. Òàêèå

ðåàêöèè áîëåå âåðîÿòíû ïðè áîëåå âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ

ðàñòâîðà. Ïîñêîëüêó êîíöåíòðàöèÿ âåùåñòâ âíóòðè êëåòêè áû-

âàåò äîñòàòî÷íî âûñîêîé, ïîÿâëåíèå â íèõ òàêèõ ãèäðàòèðî-

âàííûõ ýëåêòðîíîâ èìååò äëÿ êëåòîê áîëüøîå çíà÷åíèå. Íè

−

ÎÍ

, íè

ÎÍ

íå ÿâëÿþòñÿ ñòàáèëüíûìè ìîëåêóëàìè, è

êàæäàÿ èç íèõ ðàñïàäàåòñÿ, îáðàçóÿ èîí è ñâîáîäíûé ðàäèêàë:

−+−++

+→+→

ÎÍÍÎÍ ,ÎÍÍÎÍ

(òî÷êîé îáîçíà÷åí íåñïàðåííûé ýëåêòðîí ñâîáîäíîãî

ðàäèêàëà).

Ïðè êàæäûõ 1000 ýÂ ýíåðãèè, ïîãëîùàåìûõ ÷èñòîé âî-

äîé, îáðàçóþòñÿ ñëåäóþùèå ïðîäóêòû: 26 ãèäðàòèðîâàííûõ

ýëåêòðîíîâ

()

àqå

⋅

−

, 26 ãèäðîêñèëüíûõ ðàäèêàëîâ

()

•

ÎÍ

, 4 àòî-

ìà âîäîðîäà

()

•

è íåáîëüøîå êîëè÷åñòâî

ÎÍ

. Íàè-

áîëåå ðåàêöèîííîñïîñîáíû

••−

⋅

Í ,ÎÍ ,àqå

, èìåþùèå ïðî-

äîëæèòåëüíîñòü æèçíè îêîëî íåñêîëüêèõ ìèëëèñåêóíä, ïðè

óñëîâèè îòñóòñòâèÿ äðóãèõ ðåàãåíòîâ èëè ëîâóøåê, ñâÿçàííûõ

ñî ñòðóêòóðîé ñàìîé âîäû, ê èññëåäîâàíèþ êîòîðîé ñåé÷àñ

ïðèêîâàíî ïðèñòàëüíîå âíèìàíèå. Îíè ìîãóò òàêæå âñòóïàòü

â ðåàêöèþ äðóã ñ äðóãîì èëè äèìåðèçîâàòüñÿ (îáðàçîâûâàòü

ïàðû):

ÎÍÎÍÍ ,ÎÍÎÍÎÍ ,ÍÍÍ

2222

→+→+→+

••••••

èëè âñòóïàòü â ðåàêöèþ ñ äðóãèìè ìîëåêóëàìè âîäû, íàïðèìåð,

••

+→+

ÎÍÍÍÎÍ

−−

→+

ÎÍÎÍå

à òàêæå ðåàãèðîâàòü ñ ïðîäóêòàìè ïðåäûäóùèõ ðåàêöèé, â êî-

òîðûõ ó÷àñòâîâàëè ðàäèêàëû:

•

+→+

2222

ÍÎÎÍÎÍÎÍ

(

•

ÍÎ

 ãèäðîïåðåêèñíûé ðàäèêàë). Õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà

ïðîäóêòîâ ðàññìîòðåííûõ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé èäåíòè÷íû

õèìè÷åñêèì ñâîéñòâàì ñâîáîäíûõ ðàäèêàëîâ, ò.å. îíè ñïîñîá-

íû âûðûâàòü àòîì âîäîðîäà èç îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë òèïà

RÍ. Áóêâîé R îáîçíà÷àþò âñþ ìîëåêóëó, çà èñêëþ÷åíèåì îä-

íîãî àòîìà âîäîðîäà, ÷òîáû íå ðàñïèñûâàòü ïîäðîáíî âñå

ýëåìåíòû: òåì áîëåå, ÷òî â äàííîì ñëó÷àå íàñ èíòåðåñóåò ñâÿçü

îäíîãî, â îáùåì-òî ëþáîãî àòîìà âîäîðîäà, õîòÿ îñòàòîê ìî-

ëåêóëû R ìîæåò ñîäåðæàòü òàêæå ìíîãî àòîìîâ âîäîðîäà:

ÍRÍRÍ ,ÎÍRÎÍRÍ

+→++→+

••••

Òàêèå ðåàêöèè âåäóò ê ïîÿâëåíèþ íîâûõ ðàäèêàëîâ. Íå-

çàâèñèìî îò ñâîåãî ïðîèñõîæäåíèÿ ñâîáîäíûå ðàäèêàëû R

ìîãóò âñòóïàòü â ðåàêöèþ ñ áèîëîãè÷åñêèìè ìîëåêóëàìè è

ïðèâîäèòü âïîñëåäñòâèè ê ðàäèîáèîëîãè÷åñêîìó ïîðàæåíèþ

êëåòî÷íûõ ñòðóêòóð.

ÏÐßÌÎÅ È ÊÎÑÂÅÍÍÎÅ ÄÅÉÑÒÂÈÅ ÈÎÍÈÇÈÐÓÞÙÈÕ

ÈÇËÓ×ÅÍÈÉ ÍÀ ÎÐÃÀÍÈ×ÅÑÊÈÅ ÂÅÙÅÑÒÂÀ È

ÁÈÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÌÀÊÐÎÌÎËÅÊÓËÛ

Ðàññìîòðåííûå õèìè÷åñêèå ðåàêöèè  îñíîâà òàê íàçû-

âàåìîãî «êîñâåííîãî äåéñòâèÿ» èçëó÷åíèÿ, êîãäà ñâîáîäíûå

ðàäèêàëû, îêðóæåííûå ìîëåêóëàìè âîäû, âûñòóïàþò â êà÷å-

ñòâå ïîñðåäíèêîâ ïðè ïåðåíîñå ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ áèîëîãè-

÷åñêèì ìîëåêóëàì. Ïðÿìîå äåéñòâèå èçëó÷åíèÿ  ýòî íåïîñ-

ðåäñòâåííîå âçàèìîäåéñòâèå èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ ñ

êðèòè÷åñêèìè ìîëåêóëàìè, êîòîðûå ïðåâðàùàþòñÿ â ñâîáîä-

íûå ðàäèêàëû:

+•−+

+→+→

∆

HReRH

Íà ðèñ. 10 óñëîâíî ïîêàçàíî ðàçëè÷èå ìåæäó ïðÿìûì è

êîñâåííûì äåéñòâèåì èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ. Êàê ïðàâè-

ëî, ñ÷èòàþò, ÷òî âêëàä êîñâåííîãî äåéñòâèÿ áîëåå ñóùåñòâåí,

òàê êàê êëåòêè áîëüøèíñòâà òêàíåé ñîñòîÿò ïðèáëèçèòåëüíî

íà 7090 % èç âîäû, õîòÿ áèîëîãè÷åñêè íå âàæíî, êàê ïðîèñ-

õîäèò ïîâðåæäåíèå.

Ñâîáîäíûå ðàäèêàëû ìîãóò òàêæå âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ

ìîëåêóëàìè ðàñòâîðåííîãî êèñëîðîäà, ïðèâîäÿ ê ïîÿâëåíèþ

ïåðåêèñíûõ ðàäèêàëîâ âîäîðîäà. Ïîâûøåííàÿ ýôôåêòèâíîñòü

âîçäåéñòâèÿ èçëó÷åíèÿ íà æèâûå êëåòêè â ïðèñóòñòâèè êèñ-

ëîðîäà èçâåñòíà êàê êèñëîðîäíûé ýôôåêò. Îí ñâÿçàí ñ óâå-

ëè÷åíèåì êîëè÷åñòâà ñâîáîäíûõ ðàäèêàëîâ, îáðàçóþùèõñÿ â

ïðèñóòñòâèè êèñëîðîäà ïîä äåéñòâèåì èîíèçèðóþùåãî èçëó-

÷åíèÿ. Âçàèìîäåéñòâèå êèñëîðîäà ñ ãèäðàòèðîâàííûìè ñâî-

áîäíûìè ðàäèêàëàìè, íàïðèìåð,

àqåÍ ⋅

−•

, ïðèâîäèò ê

ïîÿâëåíèþ îòíîñèòåëüíî ñòàáèëüíûõ ãèäðîïåðåêèñíûõ ðà-

äèêàëîâ

è ïåðåêèñè âîäîðîäà:

.2 ,

, ,

222

2222

OÎÍÍÎÍÎÍÎ

OàqåÎÍÎÍÎ

+→→+

→⋅+→+

••+

•

−

•

Ðèñ. 10. Ïðÿìîå (à) è êîñâåííîå (á) äåéñòâèå èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ:

1  èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå Å, 2  êðèòè÷åñêàÿ ìîëåêóëà;

3  èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå

ÅÅ ∆−

; 4  äèôôóçèÿ ñâîáîäíûõ

ðàäèêàëîâ ê êðèòè÷åñêîé ìîëåêóëå

EE ∆−

à) á)

EE ∆−

OHH

OH +→

∆

Îäíàêî íå âàæíî, ïðÿìûì èëè êîñâåííûì îáðàçîì áèî-

ìîëåêóëà ñòàëà ðàäèêàëîì, â ëþáîì ñëó÷àå îíà ìîæåò âçàèìî-

äåéñòâîâàòü ñ ðàñòâîðåííûì êèñëîðîäîì ñëåäóþùèì îáðàçîì:

••

→+

ROOR

(îðãàíè÷åñêèé ïåðåêèñíûé ðàäèêàë). È ýòîò ìîìåíò ÿâëÿåòñÿ

óæå ñóùåñòâåííûì ïîòîìó, ÷òî ïðè áîëüøîì êîëè÷åñòâå RÍ

ìîæíî ïîëó÷èòü öåïíóþ ðåàêöèþ:

••

+→+

RROHRHRO

Äâå ïîñëåäíèå ðåàêöèè ðàâíîöåííû ñ òî÷êè çðåíèÿ íà-

íåñåíèÿ áèîëîãè÷åñêîãî ïîâðåæäåíèÿ. Îíè ïðîèñõîäÿò ïðè-

ìåðíî â 30 ðàç áûñòðåå, ÷åì êîíêóðèðóþùèå ðåàêöèè, íàïðè-

ìåð: R + öèñòåèí èëè äðóãîé äîíîð âîäîðîäà, ãäå îáðàçóåòñÿ

ñòàáèëüíàÿ ìîëåêóëà RÍ, ò.å. ïðîèñõîäèò âîññòàíîâëåíèå.

Ïðîöåññû âçàèìîäåéñòâèÿ ñâîáîäíûõ ðàäèêàëîâ è ìåõàíèç-

ìû èõ âîçíèêíîâåíèÿ èçó÷àåò ðàäèàöèîííàÿ õèìèÿ. Äëÿ íàñ

âàæíî ïîíÿòü, ÷òî îäíè èç ýòèõ ïðîöåññîâ ïðèâîäÿò ê ïîÿâ-

ëåíèþ áèîëîãè÷åñêè ïîâðåæäàþùèõ ïðîäóêòîâ, äðóãèå  ê

îáðàçîâàíèþ íåïîñðåäñòâåííî áèîëîãè÷åñêè îïàñíûõ ïðîäóê-

òîâ, òðåòüè  ê öåïíûì ðåàêöèÿì. Áîëüøèíñòâî èç ýòèõ ðå-

àêöèé àêòèâèçèðóåòñÿ â ïðèñóòñòâèè ðàñòâîðåííîãî êèñëî-

ðîäà. Íàïðèìåð, ñóùåñòâóþò ïðÿìûå äîêàçàòåëüñòâà òîãî, ÷òî

ðàäèêàë ÎÍ ó÷àñòâóåò â ïðîöåññàõ îáðàçîâàíèÿ îäèíî÷íûõ

ðàçðûâîâ íèòåé ÄÍÊ (äåçîêñèðèáîíóêëåèíîâîé êèñëîòû),

õðîìîñîìíûõ àáåððàöèé (îòêëîíåíèé îò íîðìû), ãèáåëè êëå-

òîê áàêòåðèé è ìëåêîïèòàþùèõ.

Â 1865 ã. ïîÿâèëàñü ðàáîòà Ãðåãîðà Ìåíäåëÿ «Îïûòû íàä

ðàñòèòåëüíûìè ãèáðèäàìè», íî åùå çà 30 ëåò äî îïóáëèêîâà-

íèÿ ñòàòüè Ìåíäåëÿ óñòàíîâèëîñü ïîíÿòèå î êëåòêå êàê îñíîâ-

íîé åäèíèöå æèâîãî. Ðàçëè÷íûå æå ñòðóêòóðû, èç êîòîðûõ ïî-

ñòðîåíà êëåòêà, áûëè îáíàðóæåíû òîëüêî âî âðåìåíà Ìåíäåëÿ

â ðåçóëüòàòå óñîâåðøåíñòâîâàíèÿ êîíñòðóêöèè ìèêðîñêîïîâ è

ïðèìåíåíèÿ êðàñèòåëåé, ñïåöèôè÷åñêè îêðàøèâàþùèõ ðàçëè÷-

íûå êîìïîíåíòû êëåòêè â õàðàêòåðíûå äëÿ íèõ öâåòà.

Ïåðâûì äîñòèæåíèåì íàóêè î ñòðóêòóðå è ôóíêöèè êëåò-

êè  öèòîëîãèè  áûëî îòêðûòèå òîãî, ÷òî êëåòêà ñîñòîèò

èç äâóõ ðàçíûõ îáëàñòåé: öåíòðàëüíîé  ÿäðà è ïåðèôåðè-

÷åñêîé  öèòîïëàçìû. Îêàçàëîñü, ÷òî ÿäðî îòäåëåíî îò öè-

òîïëàçìû ÿäåðíîé ìåìáðàíîé. Çàòåì îáíàðóæèëè, ÷òî ÿäðî

ñàìî íåîäíîðîäíîå è ñîñòîèò èç äâóõ ðàçëè÷íûõ ïî ñòðîå-

íèþ ÷àñòåé: õðîìàòèíà, èíòåíñèâíî îêðàøèâàþùåãîñÿ îïðå-

äåëåííûìè êðàñèòåëÿìè, è ÿäðûøêà, êîòîðîå ýòèìè êðàñèòå-

ëÿìè íå îêðàøèâàåòñÿ. Äàëåå â öèòîïëàçìå îáíàðóæèëè òàêæå

ðàçëè÷íûå ñòðóêòóðû, êîòîðûå íàçâàëè îðãàíåëëàìè. Ýòî áûëè

öåíòðèîëè è âàêóîëè. Â ðåçóëüòàòå ê êîíöó XIX â. áûëî âû-

ÿñíåíî îáùåå ñòðîåíèå êëåòêè â òîì âèäå, êàê îíà èçîáðàæå-

íà íà ðèñ.11 (òàêîé åå âèäåëè â ñâåòîâîé ìèêðîñêîï).

Ðèñ. 11. Ñòðîåíèå êëåòêè:

1  öåíòðèîëü; 2  öèòîïëàçìà; 3  ìèòîõîíäðèè; 4  ÿäðûøêî;

5  ÿäðî; 6  õðîìàòèí

Ïðîèñõîæäåíèå êëåòîê äîëãîå âðåìÿ îñòàâàëîñü çàãàäêîé.

Â ñåðåäèíå XIX â. ñóùåñòâîâàëà äàæå òåîðèÿ, êîòîðàÿ óòâåðæ-

äàëà, ÷òî êëåòêè âñÿêèé ðàç âîçíèêàþò âíîâü, ñîáèðàÿñü èç

êëåòî÷íûõ êîìïîíåíòîâ. Òîëüêî ïðè èññëåäîâàíèè ïðîöåñ-

ñîâ ðîñòà çàðîäûøåé ðàñòåíèé è æèâîòíûõ âûÿñíèëîñü, ÷òî

êëåòêè, ñîñòàâëÿþùèå òêàíè âçðîñëûõ îðãàíèçìîâ, ïðîèñõî-

äÿò èç îïëîäîòâîðåííîãî ÿéöà â ðåçóëüòàòå ðÿäà ïîñëåäîâà-

òåëüíûõ êëåòî÷íûõ äåëåíèé. Òàêîå ïðåäñòàâëåíèå â 50-å ã.

ïðîøëîãî âåêà äàëî âîçìîæíîñòü íåìåöêîìó ïàòîëîãîàíàòî-

ìó Ðóäîëüôó Âèðõîâó ñôîðìóëèðîâàòü çàêîí, ñîãëàñíî êîòîðî-

ìó ëþáàÿ êëåòêà ïðîèñõîäèò òîëüêî îò äðóãîé êëåòêè. Áûëî

òàêæå îáíàðóæåíî, ÷òî õîòÿ ðàçìåðû ÿéöåêëåòêè è ñïåðìàòî-

çîèäà ñèëüíî ðàçëè÷àþòñÿ, èõ âêëàä â íàñëåäñòâåííîñòü îäè-

íàêîâ, òàê æå, êàê è ðàçìåð èõ ÿäåð. Îòñþäà áûë ñäåëàí âû-