Галицкий Э.А. Радиобиология

Подождите немного. Документ загружается.

âîä, ÷òî íàñëåäñòâåííàÿ èíôîðìàöèÿ êëåòêè ëîêàëèçîâàíà â

ÿäðå, à íå â öèòîïëàçìå.

Â 1884 ã. áûëî îáíàðóæåíî, ÷òî õðîìàòèí ÿäðà ñîñòîèò

èç îïðåäåëåííîãî ÷èñëà íèòåâèäíûõ ÷àñòèö (õðîìîñîì) è

÷òî ÿäðà ÿéöåêëåòêè è ñïåðìàòîçîèäà äàþò â îïëîäîòâîðåí-

íîå ÿéöî ðàâíîå ÷èñëî õðîìîñîì. Óæå â 30-å ã. ïðîøëîãî âåêà,

êîãäà ôîðìèðîâàëîñü ïîíÿòèå î êëåòêå êàê î ôóíäàìåíòàëü-

íîé åäèíèöå æèâîãî, â èññëåäîâàíèÿõ ïî õèìèè ïèòàíèÿ

áûëî âûÿâëåíî, ÷òî â ñîñòàâ æèâîãî âåùåñòâà âõîäÿò ëèïè-

äû, óãëåâîäû è áåëêè. Ëèïèäû õàðàêòåðèçóþòñÿ òåì, ÷òî

î÷åíü ñëàáî ðàñòâîðèìû â âîäå, íî îáû÷íî õîðîøî ðàñòâî-

ðèìû â îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëÿõ, íàïðèìåð, â õëîðîôîð-

ìå èëè ýòàíîëå. Òèïè÷íûé ëèïèä ñîñòîèò èç ìîëåêóëû ãëè-

öåðèíà, òðè ãèäðîêñèëüíûå ãðóïïû êîòîðîãî ñîåäèíåíû

ýôèðíûìè ñâÿçÿìè ñ æèðíûìè êèñëîòàìè. Æèðíûå êèñëî-

òû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé äëèííûå öåïè àòîìîâ óãëåðîäà (îò 3

äî 27) ñ ãèäðîêñèëüíîé ãðóïïîé íà êîíöå. Èìåííî äëèííûå

öåïè æèðíûõ êèñëîò îáóñëîâëèâàþò íåðàñòâîðèìîñòü ëè-

ïèäîâ â âîäå.

Óãëåâîäû  ýòî ñîåäèíåíèÿ, â êîòîðûõ àòîìû óãëåðîäà,

âîäîðîäà è êèñëîðîäà íàõîäÿòñÿ â ñîîòíîøåíèè 1:2:1 è èìå-

þò îáùóþ ýìïèðè÷åñêóþ ôîðìóëó C

. Áîëüøóþ ÷àñòü óã-

ëåâîäîâ êëåòêè ñîñòàâëÿþò ïîëèñàõàðèäû, ïðåäñòàâëÿþùèå

ñîáîé äëèííûå öåïè, ïîñòðîåííûå èç ñîòåí ñâÿçàííûõ äðóã ñ

äðóãîì ìîëåêóë. Íàïðèìåð, êðàõìàë è öåëëþëîçà  ýòî äëèí-

íûå öåïè ñâÿçàííûõ äðóã ñ äðóãîì ìîëåêóë ãëþêîçû.

Áåëêè  àçîòèñòûå ñîåäèíåíèÿ, â åñòåñòâåííîì ñîñòîÿ-

íèè îáû÷íî ðàñòâîðèìûå â âîäå. Íà èõ äîëþ ïðèõîäèòñÿ îò

ïîëîâèíû äî äâóõ òðåòåé ñóõîé ìàññû áîëüøèíñòâà êëåòîê

(«ñóõàÿ ìàññà»  ýòî ìàññà êëåòêè ïîñëå óäàëåíèÿ ñîäåðæà-

ùåéñÿ â íåé âîäû; âîäà ñîñòàâëÿåò îêîëî 80% ïîëíîé ìàññû

áîëüøèíñòâà êëåòîê). Îäíèì èç ïåðâûõ, êòî èññëåäîâàë áåë-

êè, áûë Ã.Ìþëüäåð, íàçâàâøèé èõ â 1838 ã. «ïðîòåèíàìè» (îò

ãðå÷. ïðîòåîñ  âàæíåéøèé, ïåðâè÷íûé). Ïîçäíåå îí ïèñàë:

«Êàê â ðàñòåíèÿõ, òàê è â æèâîòíûõ ñîäåðæèòñÿ âåùåñòâî,

êîòîðîå... è â òåõ è â äðóãèõ îñóùåñòâëÿåò âàæíóþ ôóíêöèþ.

Ýòî îäíî èç î÷åíü ñëîæíûõ âåùåñòâ, ñïîñîáíîå èçìåíÿòü ñâîé

ñîñòàâ â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé è ñëóæàùåå... äëÿ ðåãóëÿöèè

õèìè÷åñêîãî ìåòàáîëèçìà... Áåç ñîìíåíèÿ, ýòî íàèáîëåå ñó-

ùåñòâåííûé èç èçâåñòíûõ êîìïîíåíòîâ æèâîé ìàòåðèè è, ïî-

âèäèìîìó, æèçíü áåç íåãî áûëà áû íåâîçìîæíà».

Ê êîíöó XIX â. áûëè îòêðûòû 16 àìèíîêèñëîò èç òåõ 20,

êîòîðûå âõîäÿò â ñîñòàâ áåëêîâ, à ïîñëåäíÿÿ èç èçâåñòíûõ

íûíå àìèíîêèñëîò  òðåîíèí  áûëà èäåíòèôèöèðîâàíà

ëèøü â 1935 ã.

Êàê àìèíîêèñëîòû ñîåäèíåíû ìåæäó ñîáîé â áåëêîâîé

ìîëåêóëå, âïåðâûå îïèñàë Ý.Ôèøåð â 1902 ã. Îí ïðåäïîëî-

æèë, ÷òî â áåëêàõ àìèíîãðóïïà îäíîé àìèíîêèñëîòû ñâÿçàíà

ñ êàðáîêñèëüíîé ãðóïïîé ñîñåäíåé àìèíîêèñëîòû ñ ïîìîùüþ

àìèäíîé ñâÿçè, îáðàçîâàíèå êîòîðîé ñîïðîâîæäàåòñÿ îòùåï-

ëåíèåì ìîëåêóëû âîäû. Àìèäíàÿ ñâÿçü, ñîåäèíÿþùàÿ òàêèì

îáðàçîì äâå àìèíîêèñëîòû, íàçûâàåòñÿ ïåïòèäíîé ñâÿçüþ, à

ñîåäèíåííûå ïåïòèäíîé ñâÿçüþ àìèíîêèñëîòû  ïåïòèäà-

ìè. Òàêèì îáðàçîì, áåëêîâàÿ ìîëåêóëà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé

ïîëèïåïòèäíóþ öåïü, ñîñòîÿùóþ èç ìíîãèõ àìèíîêèñëîòíûõ

îñòàòêîâ, â êîòîðîé êàæäûé îñòàòîê ñîåäèíåí ñ ñîñåäíèì îñ-

òàòêîì ïåïòèäíîé ñâÿçüþ.

Â òå÷åíèå ïåðâûõ òðåõ äåñÿòèëåòèé XX â. áûëî âûÿñíå-

íî äâà ñóùåñòâåííûõ ôàêòà: âî-ïåðâûõ, òî, ÷òî êàæäûé áåëîê

ñîñòîèò èç ïîëèïåïòèäíîé öåïè îïðåäåëåííîé äëèíû, ïðè-

÷åì ó ðàçíûõ áåëêîâ äëèíà öåïè ðàçëè÷íà è ñîñòàâëÿåò îò íå-

ñêîëüêèõ äåñÿòêîâ äî íåñêîëüêèõ ñîòåí àìèíîêèñëîòíûõ îñ-

òàòêîâ; âî-âòîðûõ, òî, ÷òî â êàæäîì áåëêå ñîäåðæàòñÿ õàðàê-

òåðíûå äëÿ íåãî îòíîñèòåëüíûå êîëè÷åñòâà èçâåñòíûõ

äâàäöàòè àìèíîêèñëîò. Ýòè ôàêòû ïîçâîëèëè ñäåëàòü âûâîä:

èíäèâèäóàëüíàÿ îñîáåííîñòü êàæäîãî òèïà áåëêà çàâèñèò îò

òîãî, ñêîëüêî àìèíîêèñëîò è êàêèå èìåííî ñîñòàâëÿþò åãî ïî-

ëèïåïòèäíóþ öåïü.

Ïðè ïîãëîùåíèè âûñîêèõ äîç ðàäèàöèè êëåòêà ïîä ìèê-

ðîñêîïîì âûãëÿäèò â îáùèõ ÷åðòàõ òàê æå, êàê è ïîñëå âîç-

äåéñòâèÿ âûñîêîé òåìïåðàòóðû èëè ñèëüíîãî ÿäà. Íàðóøàåò-

ñÿ öåëîñòíîñòü è ãëàäêîñòü åå îáîëî÷êè (ïëàçìàòè÷åñêîé ìåì-

áðàíû), ìåìáðàí ÿäðà è äðóãèõ êëåòî÷íûõ îðãàíåëë, ÿäðî

óïëîòíÿåòñÿ, ðàçðûâàåòñÿ èëè, íàîáîðîò, ðàçæèæàåòñÿ. Ïîñëå

ïîãëîùåíèÿ ìåíüøèõ äîç ðàäèàöèè, êîãäà êëåòêà îñòàåòñÿ åùå

æèâîé, â åå îðãàíåëëàõ ïðîèñõîäÿò áîëåå èëè ìåíåå ñóùåñòâåí-

íûå èçìåíåíèÿ, îñîáåííî â êëåòî÷íîì ÿäðå.

Ñíà÷àëà ðàññìîòðèì äåéñòâèå ðàäèàöèè íà áåëêè. Îñî-

áåííîñòè òîãî èëè èíîãî áåëêà îïðåäåëÿþòñÿ ïîñëåäîâàòåëü-

íîñòüþ è ïðèðîäîé àìèíîêèñëîò â öåïè (ïåðâè÷íàÿ ñòðóêòó-

ðà) è ñëîæíîé êîíôèãóðàöèåé öåïåé àìèíîêèñëîò (âòîðè÷-

íàÿ è òðåòè÷íàÿ ñòðóêòóðû). Îäíè áåëêè âûïîëíÿþò ðîëü

ñòðóêòóðíûõ êîìïîíåíòîâ êëåòêè, äðóãèå (ôåðìåíòû)  îðãà-

íè÷åñêèõ êàòàëèçàòîðîâ êëåòî÷íûõ áèîõèìè÷åñêèõ ðåàêöèé.

Ðàäèîáèîëîãè èññëåäóþò êàê ôèçèêî-õèìè÷åñêîå, òàê è áèî-

ëîãè÷åñêîå äåéñòâèå èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé íà ôåðìåíòû.

Ê ôèçèêî-õèìè÷åñêèì êðèòåðèÿì ïîâðåæäåíèÿ îòíîñÿòñÿ:

óìåíüøåíèå ìîëåêóëÿðíîé ìàññû âñëåäñòâèå ðàçðûâà ïîëè-

ïåïòèäíûõ öåïåé (öåïåé àìèíîêèñëîò), èçìåíåíèå ðàñòâîðè-

ìîñòè, íàðóøåíèå âòîðè÷íîé è òðåòè÷íîé ñòðóêòóð, îáðàçî-

âàíèå ñøèâîê è àãðåãàòîâ (ñîåäèíåíèé äðóã ñ äðóãîì ðàçëè÷-

íûõ ÷àñòåé áåëêîâ), à òàêæå ðàçðóøåíèå àìèíîêèñëîò â öåïè.

Áèîõèìè÷åñêèì êðèòåðèåì ïîâðåæäåíèÿ ÿâëÿåòñÿ ïîòåðÿ ôåð-

ìåíòàìè ñïîñîáíîñòè îñóùåñòâëÿòü ñâîè ðåàêöèè. Äëÿ ïî-

âðåæäåíèÿ èçâåñòíûõ ôåðìåíòîâ òðåáóåòñÿ îáëó÷åíèå ãîðàç-

äî â áîëåå âûñîêèõ äîçàõ, ÷åì äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ ñåðüåçíûõ

èçìåíåíèé â êëåòêå, ïðèâîäÿùèõ åå ê ãèáåëè. Ýòîò ôàêò îáúÿñ-

íÿþò ìàëîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ áèîõèìè÷åñêèõ ìåòîäîâ èëè

òåì, ÷òî â êëåòêå åñòü áîëåå ÷óâñòâèòåëüíûå ê îáëó÷åíèþ

ìèøåíè, ÷åì ôåðìåíòû.

Íàèáîëåå îïàñíû ïîâðåæäåíèÿ ÿäðà, òàê êàê èìåííî ÿäðî

íåñåò íàñëåäñòâåííóþ èíôîðìàöèþ î ñàìîé êëåòêå, âñåì

îðãàíèçìå è äàæå áèîëîãè÷åñêîì âèäå. ßäðî ïåðåäàåò ýòó

èíôîðìàöèþ îò êëåòêè ê êëåòêå, îò îðãàíèçìà ê îðãàíèçìó.

Íàñëåäñòâåííàÿ èíôîðìàöèÿ õðàíèòñÿ â ñïåöèàëüíûõ ñòðóê-

òóðàõ, íàïîìèíàþùèõ ïî âèäó ïîä ìèêðîñêîïîì ïàëî÷êè,

êîòîðûå îò÷åòëèâî âèäíû ïðè äåëåíèè êëåòêè áëàãîäàðÿ

ñïîñîáíîñòè õîðîøî íàêàïëèâàòü ñïåöèàëüíûå êðàñèòåëè.

Äàííîìó ñâîéñòâó îíè è îáÿçàíû ñâîèì íàçâàíèåì  õðî-

ìîñîìû, (õðîìîñîìà  ïî-ãðå÷. «îêðàøåííàÿ» êëåòêà, òåëü-

öå). Âåùåñòâî õðîìîñîì  õðîìàòèí  ñîñòîèò èç íóêëåè-

íîâûõ êèñëîò, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ õðàíèòåëÿìè íàñëåäñòâåí-

íîé èíôîðìàöèè è ñïåöèàëüíûõ áåëêîâ.

Ìîëåêóëÿðíàÿ ñòðóêòóðà ÄÍÊ áûëà ðàñêðûòà â 1953 ã.

Äæ.Óîòñîíîì (ÑØÀ) è Ô.Êðèêîì (Âåëèêîáðèòàíèÿ), íî äå-

òàëüíîå èññëåäîâàíèå ïðîäîëæàåòñÿ è â íàñòîÿùåå âðåìÿ.

Êîäèðóþùèìè ýëåìåíòàìè â íåé ñëóæàò âñåãî ÷åòûðå àçîòè-

ñòûõ îñíîâàíèÿ, ðàñïîëîæåííûõ ïîïàðíî ìåæäó äâóìÿ ñàõà-

ðî-ôîñôàòíûìè íèòÿìè ÄÍÊ âäîëü âñåé åå äâóñïèðàëüíîé

ìîëåêóëû: àäåíèí, ãóàíèí-ïóðèíû, öèòîçèí, òèìèí-ïèðèìè-

äèíû. Îíè ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé ïîïàðíî: ÀÒ è ÃÖ (ðèñ.

12). Ñ ïîìîùüþ ÄÍÊ çàêîäèðîâàíû ñòðóêòóðû êëåòî÷íûõ áåë-

êîâ, èç êîòîðûõ ïîñòðîåíû âñå ñòðóêòóðû è îðãàíåëëû êëåòêè

(ñòðóêòóðíûå áåëêè) è êîòîðûå îïðåäåëÿþò è îáóñëîâëèâàþò

âñå êëåòî÷íûå ôóíêöèè: îáìåííûå (ôåðìåíòû), ðåãóëèðóþùèå

(ãîðìîíû), çàùèòíûå (àíòèòåëà), òðàíñïîðòíûå è ò.ä. Íà ðèñ.13

óñëîâíî ïîêàçàíî ðàñïðåäåëåíèå ñîáûòèé èîíèçàöèè â çàâè-

ñèìîñòè îò ðàçìåðîâ ìîëåêóëû ÄÍÊ äëÿ èçëó÷åíèé ñ âûñîêîé

è íèçêîé ËÏÝ.

Èîíèçàöèÿ âûçûâàåò òðè îñíîâíûõ òèïà ïîâðåæäåíèÿ:

îäèíî÷íûå è äâîéíûå ðàçðûâû íèòåé ÄÍÊ è ïîâðåæäåíèÿ

àçîòèñòûõ îñíîâàíèé (ðèñ.14). ÄÍÊ òàêæå ïîäâåðæåíû ïî-

ñòîÿííûì ïîâðåæäåíèÿì, êîòîðûå îáóñëîâëåíû íå òîëüêî

èîíèçèðóþùèì èçëó÷åíèåì, íî è óëüòðàôèîëåòîâûì èçëó÷å-

íèåì, õèìè÷åñêèìè àãåíòàìè è ò.ä. Çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü ýíåð-

ãèè êëåòêè êàê ðàç è ðàñõîäóåòñÿ äëÿ ðåïàðàöèè, ò.å. âîññòà-

íîâëåíèÿ è ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿíñòâà ïîñëåäîâàòåëüíîñòè îñ-

íîâàíèé â ÄÍÊ (ò.å. ãåíåòè÷åñêîãî êîäà). Îäíàêî íå âñå

ïîâðåæäåíèÿ ÄÍÊ ðàâíîçíà÷íû ïî ïîñëåäñòâèÿì, ê êîòîðûì

îíè ïðèâîäÿò.

×èñëî îäèíî÷íûõ ðàçðûâîâ ëèíåéíî çàâèñèò îò äîçû

îáëó÷åíèÿ â î÷åíü øèðîêîì äèàïàçîíå (îò ìåíåå ÷åì 0,2 Ãð äî

60 000 Ãð). Äðóãèìè ñëîâàìè, êàê áû íè ìàëà áûëà äîçà îáëó-

÷åíèÿ, äîëæíî âîçíèêàòü îïðåäåëåííîå ÷èñëî ðàçðûâîâ îä-

íîé èç íèòåé ÄÍÊ.

Ðèñ. 14. Òðè îñíîâíûõ òèïà ðàäèàöèîííûõ ïîâðåæäåíèé

â ìîëåêóëå ÄÍÊ:

1  îäèíî÷íûå ðàçðûâû; 2  äâîéíûå ðàçðûâû; 3  ïîâðåæäåíèå îñíî-

âàíèé; 4  èñõîäíàÿ íîðìàëüíàÿ ÄÍÊ

Ýôôåêòèâíîñòü îáðàçîâàíèÿ òàêèõ îäèíî÷íûõ ðàçðûâîâ

íèòåé ìîæåò ìåíÿòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò ìíîãèõ áèîõèìè÷åñ-

êèõ ôàêòîðîâ. Ïðè ýòîì ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ íà îäèí ðàçðûâ äëÿ

èçëó÷åíèÿ ñ íèçêîé ËÏÝ ñîñòàâëÿåò 1,6·10

-18 _

3,2·10

-18

Äæ

(âñïîìíèì, ÷òî ïîòåíöèàë èîíèçàöèè äëÿ êðåìíèÿ  ïîðÿä-

êà 5,76·10

-19

Äæ, à äëÿ âîçäóõà  ïîðÿäêà 56·10

-19

Äæ). Îáû÷-

∆

ÀÒ

Ðèñ. 13. Îòíîñèòåëüíîå ðàñïðåäå-

ëåíèå ñîáûòèé èîíèçàöèè äëÿ èçëó-

÷åíèé ñ âûñîêîé è íèçêîé ËÏÝ:

1 - 35,2·10

-9

Äæ/ì; 2 -1,6·10

-8

Äæ/ì;

3 - 0,16·10

-8

Äæ/ì

Ðèñ. 12. Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ

àçîòèñòûõ îñíîâàíèé

â ìîëåêóëå ÄÍÊ

2 íì (2·10

-9

ì)

íî çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü îäèíî÷íûõ ðàçðûâîâ íèòåé ïðîèñõî-

äèò ñ ó÷àñòèåì ÎÍ  ðàäèêàëîâ âîäû. Âîññòàíîâëåíèå îäè-

íî÷íûõ ðàçðûâîâ íèòåé ÄÍÊ â êëåòêàõ ìëåêîïèòàþùèõ ïðî-

èñõîäèò äîñòàòî÷íî ýôôåêòèâíî. Ñ÷èòàþò, ÷òî îíî ïðîòåêàåò

ïî ìåõàíèçìó ýêñöèçèîííîé ðåïàðàöèè, êîòîðûé ñîñòîèò â

ýêñöèçèè (âûðåçàíèè) ÷àñòè öåïè, ñîäåðæàùåé ïîâðåæäåííûå

çâåíüÿ ÄÍÊ, è èñïîëüçîâàíèè êîìïëåìåíòàðíîé (íåïîâðåæ-

äåííîé) öåïè â êà÷åñòâå ìàòðèöû äëÿ ïîâòîðíîãî ñèíòåçà íî-

âîãî îòðåçêà ÄÍÊ âçàìåí ïîâðåæäåííîãî. Ïðîöåññ ÿâëÿåòñÿ

ôåðìåíòàòèâíûì è çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû, à ïðè 0°Ñ çíà÷è-

òåëüíî çàìåäëÿåòñÿ. Â êëåòêàõ ìëåêîïèòàþùèõ ñêîðîñòü ðåïà-

ðàöèè òàêîâà, ÷òî ïðè íîðìàëüíîé òåìïåðàòóðå ïîëîâèíà ðà-

äèàöèîííûõ îäèíî÷íûõ ðàçðûâîâ âîññòàíàâëèâàåòñÿ â òå÷å-

íèå ïðèìåðíî 15 ìèíóò. Ïîñêîëüêó îäèíî÷íûå ðàçðûâû

ðåïàðèðóþòñÿ äàæå â ëåòàëüíî îáëó÷åííûõ êëåòêàõ, ìîæíî

ïðåäïîëîæèòü, ÷òî îíè íå ÿâëÿþòñÿ ïðè÷èíîé ãèáåëè êëå-

òîê, â îòëè÷èå îò äâîéíûõ ðàçðûâîâ èëè ïîâðåæäåííûõ îñ-

íîâàíèé. Íî òàêèå íåðåïàðèðîâàííûå îäèíî÷íûå ðàçðûâû

âíîñÿò ñâîé âêëàä â îáðàçîâàíèå äâîéíûõ ðàçðûâîâ, ïîòîìó

÷òî äâîéíûå ðàçðûâû ÄÍÊ ìîãóò áûòü èëè ðåçóëüòàòîì åäè-

íè÷íîãî ñîáûòèÿ èîíèçàöèè, èëè ñëåäñòâèåì ñîâïàäåíèÿ

îäèíî÷íûõ ðàçðûâîâ â êîìïëåìåíòàðíûõ öåïÿõ. Åñòü ýêñïå-

ðèìåíòàëüíûå äîêàçàòåëüñòâà òîãî, ÷òî è äâîéíûå ðàçðûâû

ìîãóò ðåïàðèðîâàòüñÿ. Ïîêà åñòü òîëüêî òåîðåòè÷åñêàÿ ìîäåëü

äëÿ îáúÿñíåíèÿ âîçìîæíîãî ìåõàíèçìà ðåïàðàöèè äâîéíûõ

ðàçðûâîâ ÄÍÊ, âûçâàííûõ îáëó÷åíèåì.

×èñëî ïîâðåæäåíèé àçîòèñòûõ îñíîâàíèé ÄÍÊ ëèíåéíî

çàâèñèò îò äîçû. Ñêîðåå âñåãî, îíè âîçíèêàþò â ðåçóëüòàòå

âçàèìîäåéñòâèÿ ñî ñâîáîäíûìè ðàäèêàëàìè âîäû ÎÍ.

Ïîâðåæäåíèÿ àçîòèñòûõ îñíîâàíèé â êëåòêàõ ìëåêîïè-

òàþùèõ âñòðå÷àþòñÿ ÷àùå, ÷åì îäèíî÷íûå ðàçðûâû íèòåé

ÄÍÊ, îäíàêî óæå ðàññìîòðåííûé íàìè ìåõàíèçì ýêñöèçèîí-

íîé ðåïàðàöèè îáåñïå÷èâàåò óäàëåíèå ïîâðåæäåííûõ îñíî-

âàíèé. Íåðåïàðèðîâàííûå ïîâðåæäåíèÿ îñíîâàíèé ìîãóò

èãðàòü âàæíóþ ðîëü äëÿ êëåòîê âûñøèõ æèâîòíûõ, à äëÿ ïðî-

ñòåéøèõ îíè ÿâëÿþòñÿ çíà÷èìûìè ôàêòîðàìè ãèáåëè.

Â ñèëó ìíîæåñòâà ðàçëè÷íûõ ïîâðåæäàþùèõ ôàêòîðîâ,

ðåïàðàöèÿ ÄÍÊ  îñíîâà íîðìàëüíîãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ

êëåòêè, íî ïîëíàÿ ðåïàðàöèÿ ïðîèñõîäèò íå âñåãäà. Óñòàíîâ-

ëåíî, ÷òî óæå ïðè äîçå 1 Ãð â êàæäîé êëåòêå ÷åëîâåêà ïîâðåæ-

äàåòñÿ 5000 îñíîâàíèé ìîëåêóë ÄÍÊ, âîçíèêàåò 1000 îäèíî÷-

íûõ è 10100 äâîéíûõ ðàçðûâîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ ìîæåò

ïðèâåñòè ê íåïðèÿòíûì ïîñëåäñòâèÿì.

Îïèñûâàþòñÿ, êàê ïðàâèëî, òðè âèäà ðåïàðàöèé. Âî-ïåð-

âûõ, áåçîøèáî÷íûå ðåïàðàöèè, ãëàâíûì îáðàçîì ýêñöèçè-

îííûå, íå âûçûâàþùèå â äàëüíåéøåì ëåòàëüíîãî èñõîäà èëè

ìóòàöèé. Ðåïàðàöèè ýòîãî òèïà îñíîâàíû íà óäàëåíèè ïî-

âðåæäåííîãî ó÷àñòêà ÄÍÊ è çàìåíå åãî íåïîâðåæäåííû-

ìè íóêëåîòèäàìè, ÷òî ïðèâîäèò ê âîññòàíîâëåíèþ íîð-

ìàëüíîé ôóíêöèè ÄÍÊ.

Âî-âòîðûõ, îøèáî÷íûå ðåïàðàöèè, êîòîðûå ìîãóò ïî-

âëå÷ü çà ñîáîé íåëåòàëüíûå èëè ëåòàëüíûå ìóòàöèè. Ýòî èìååò

ìåñòî òîãäà, êîãäà íå ïðîèñõîäèò íåìåäëåííîé ðåïàðàöèè ïî-

âðåæäåíèé. Îíè îáõîäÿòñÿ âî âðåìÿ ðåïëèêàöèè ÄÍÊ, ïðè-

âîäÿ ê îáðàçîâàíèþ ïðîáåëîâ â äî÷åðíèõ íèòÿõ. Çàòåì ýòè

ïðîáåëû çàïîëíÿþòñÿ îòðåçêàìè ìàòåðèíñêîé íèòè ÄÍÊ â

ïðîöåññå ðåêîìáèíàöèè, à âîçíèêøàÿ òàêèì îáðàçîì áðåøü

ìàòåðèíñêîé íèòè ÄÍÊ çàïîëíÿåòñÿ ïóòåì ðåïàðàòèâíîãî

ñèíòåçà. Â ýòîì ñëó÷àå ïîâðåæäåííûé ó÷àñòîê ôàêòè÷åñêè íå

ðåïàðèðóåòñÿ, à îáõîäèòñÿ, è ïîòåðÿííàÿ ãåíåòè÷åñêàÿ èíôîð-

ìàöèÿ âîñïîëíÿåòñÿ èç äóáëèðîâàííûõ çàïàñîâ èíôîðìàöèè,

ñîäåðæàùåéñÿ â êëåòêå.

Ïîñòðåïëèêàòèâíàÿ ðåïàðàöèÿ íå èãðàåò êàêîé-ëèáî ñó-

ùåñòâåííîé ðîëè â óñòðàíåíèè ðàäèàöèîííûõ ïîâðåæäåíèé

ÄÍÊ â êëåòêàõ ìëåêîïèòàþùèõ.

Â-òðåòüèõ, ñóùåñòâóþò íåïîëíûå ðåïàðàöèè, êîãäà íåïðå-

ðûâíîñòü íèòåé ÄÍÊ íå âîññòàíàâëèâàåòñÿ, è ýòà íåðåïàðà-

öèÿ ìîæåò áûòü íå òîëüêî ìóòàãåííîé, íî äàæå ëåòàëüíîé.

ßâëÿåòñÿ ëè ïîâðåæäåíèå ÄÍÊ îñíîâíîé ïðè÷èíîé ãè-

áåëè êëåòîê? Ïîêà îäíîçíà÷íî îòâåòèòü íà ýòîò âîïðîñ íå

ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíûì. Íåñîìíåííî, ïîâðåæäåíèå ÄÍÊ

äàåò òîë÷îê äëÿ ïîâðåæäåíèÿ ãåíåòè÷åñêîãî ìàòåðèàëà. Êðî-

ìå òîãî, èçâåñòíî, ÷òî ïîâðåæäåíèÿ áåëêîâ è ÐÍÊ ÿâëÿþòñÿ

ìåíåå êðèòè÷åñêèìè, ÷åì ïîâðåæäåíèÿ ÄÍÊ.

Ðîëü ìåìáðàí â ðàäèàöèîííîé áèîëîãèè îñòàåòñÿ ìàëî

èçó÷åííîé. Ïîñêîëüêó ñêîðîñòü âçàèìîäåéñòâèÿ ìåìáðàííîé

ñòðóêòóðû è åå îêðóæåíèÿ ëåæèò â îïðåäåëåííûõ ïðåäåëàõ,

ïðè áîëüøèõ ìîùíîñòÿõ äîçû ÷àñòü ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ èäåò

íà ïîðàæåíèå äðóãèõ ñòðóêòóð, à ÷àñòü ðàñõîäóåòñÿ «âõîëîñ-

òóþ», íà ïîðàæåíèå óæå ïîðàæåííûõ ó÷àñòêîâ. Ïðè ìàëûõ

ìîùíîñòÿõ äîçû ïî÷òè âñå îáðàçîâàâøèåñÿ ïîä äåéñòâèåì

èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ àêòèâíûå ïðîäóêòû ðàäèîëèçà

âîäû ðàçðóøàþò ìåìáðàíû, òàê êàê ìåìáðàíû ó÷àñòâóþò ïî-

÷òè âî âñåõ æèçíåííî âàæíûõ ïðîöåññàõ, ïðîèñõîäÿùèõ â êëåò-

êå. Îò ñîñòîÿíèÿ ìåìáðàí âî ìíîãîì çàâèñèò è ñîñòîÿíèå

èììóííîé ñèñòåìû. Êðîìå òîãî, òåñíàÿ ñâÿçü ìåæäó ÄÍÊ è

âíóòðåííåé ìåìáðàíîé ÿäðà îçíà÷àåò, ÷òî íåëüçÿ èãíîðèðî-

âàòü ìåìáðàíó â êà÷åñòâå êðèòè÷åñêîé ñòðóêòóðû. Â ðàäèîáè-

îëîãèè êðèòè÷åñêóþ ñòðóêòóðó, îòâåòñòâåííóþ çà ãèáåëü êëåò-

êè, íàçûâàþò ìèøåíüþ.

Íåîáõîäèìî ïîÿñíèòü, ÷òî ïîäðàçóìåâàþò ðàäèîáèîëîãè

ïîä ñëîâàìè «ãèáåëü êëåòêè».

Îáëó÷åíèå êëåòîê ìëåêîïèòàþùèõ î÷åíü âûñîêèìè äî-

çàìè (íåñêîëüêî äåñÿòêîâ ãðåé) ìîæåò âûçâàòü ìãíîâåííîå

ïðåêðàùåíèå âñåõ îáìåííûõ ïðîöåññîâ (ìåòàáîëèçìà) è äàæå

ðàçðóøåíèå êëåòêè. Â ýòîì ñëó÷àå ãîâîðÿò î íåìèòîòè÷å-

ñêîé èëè èíòåðôàçíîé ãèáåëè. Ïðè îáëó÷åíèè ãîðàçäî áî-

ëåå íèçêèìè äîçàìè ïðîèñõîäèò ïîäàâëåíèå ñïîñîáíîñòè

êëåòîê äåëèòüñÿ. Ýòîò âèä êëåòî÷íîé ãèáåëè, êîòîðóþ ìîæ-

íî îïðåäåëèòü êàê ïîòåðþ êëåòî÷íîé ñïîñîáíîñòè ê íåîãðà-

íè÷åííîìó ðàçìíîæåíèþ, íàçûâàþò ðåïðîäóêòèâíîé ãèáå-

ëüþ. Êëåòêè, ñïîñîáíûå ê îãðàíè÷åííîìó äåëåíèþ ïîñëå îá-

ëó÷åíèÿ, äàþùèå ñòåðèëüíîå ïîòîìñòâî, òàêæå ñ÷èòàþòñÿ

ïîãèáøèìè, íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ñ ìîðôîëîãè÷åñêîé, ôèçèî-

ëîãè÷åñêîé è áèîõèìè÷åñêîé òî÷åê çðåíèÿ îíè êàæóòñÿ íîð-

ìàëüíûìè. Òåðìèí «ðåïðîäóêòèâíàÿ ãèáåëü» ïðèìåíÿþò ê

êëåòêàì äåëÿùèìñÿ, íî ïîñòåïåííî äåãðàäèðóþùèì ïîñëå

îáëó÷åíèÿ óìåðåííûìè äîçàìè, à òàêæå ê êëåòêàì, ïîëíîñ-

òüþ óòðàòèâøèì ðåïðîäóêòèâíóþ ñïîñîáíîñòü. Â îòëè÷èå

îò íåìèòîòè÷åñêîé ãèáåëè ðåïðîäóêòèâíóþ ãèáåëü èíîãäà

íàçûâàþò ìèòîòè÷åñêîé. Äàëåå, ãîâîðÿ î «ãèáåëè êëåòîê»,

ìû áóäåì èìåòü â âèäó è òå êëåòêè, êîòîðûå ïîòåðÿëè íåî-

ãðàíè÷åííóþ ðåïðîäóêòèâíóþ ñïîñîáíîñòü. Êàê âèäíî èç

îïðåäåëåíèÿ, òåðìèí «ðåïðîäóêòèâíàÿ ãèáåëü» íå îòíîñèò-

ñÿ ê êëåòêàì, êîòîðûå âîîáùå íå äåëÿòñÿ èëè äåëÿòñÿ êðàéíå

ðåäêî. Óòðàòèâøàÿ ñïîñîáíîñòü äåëèòüñÿ â ðåçóëüòàòå îáëó-

÷åíèÿ êëåòêà íå âñåãäà èìååò ïðèçíàêè êàêèõ-ëèáî ïîâðåæ-

äåíèé, îíà ìîæåò æèòü åùå äîëãî è ïîñëå îáëó÷åíèÿ. Åñòü

ðàçëè÷íûå ïðåäïîëîæåíèÿ, ÷òî áîëüøèíñòâî îñòðûõ è îò-

äàëåííûõ ýôôåêòîâ îáëó÷åíèÿ  ðåçóëüòàò ïîñëåðàäèàöè-

îííîé ìèòîòè÷åîêîé ãèáåëè êëåòîê, êîòîðàÿ ïðîÿâëÿåòñÿ ïðè

ïîïûòêå òàêèõ «ïîãèáøèõ» êëåòîê ê äåëåíèþ.

Ãðàôè÷åñêîå ïðåäñòàâëåíèå çàâèñèìîñòè äîëè âûæèâ-

øèõ êëåòîê îò äîçû îáëó÷åíèÿ íàçûâàåòñÿ êðèâîé âûæèâà-

åìîñòè. Äëÿ èçîáðàæåíèÿ êðèâûõ âûæèâàåìîñòè èñïîëü-

çóþò ëèáî ëèíåéíóþ çàâèñèìîñòü, ëèáî ïîëóëîãàðèôìè÷åñ-

êóþ. Íà ðèñ.15 ïîêàçàíû îáà âèäà êðèâûõ âûæèâàåìîñòè.

Â 1956 ã. áûëè ïîëó÷åíû êðèâûå âûæèâàåìîñòè äëÿ ïîïó-

ëÿöèè êëåòîê ìëåêîïèòàþùèõ. Íà ðèñ.16 ïîêàçàíà ñõåìà îïû-

òîâ. Äëÿ îïûòîâ ïî îïðåäåëåíèþ êðèâûõ âûæèâàåìîñòè èñïîëü-

çóþòñÿ äâå ñåðèè ÷àøåê Ïåòðè  îáëó÷àåìàÿ è êîíòðîëüíàÿ. Ýòî

íåîáõîäèìî äëÿ òîãî, ÷òîáû èçáåæàòü ïîãðåøíîñòåé, ñâÿçàííûõ

ñ óñëîâèÿìè ýêñïåðèìåíòà è ïðèðîäîé ñàìèõ ëåòîê.

Îáû÷íî êîëè÷åñòâî âûñåâàåìûõ â ÷àøêó Ïåòðè êëåòîê,

ñïîñîáíûõ îáðàçîâàòü êîëîíèè, íåâåëèêî, ãäå-òî ïîðÿäêà ñîò-

900 Ãð1800900 Ãð

100

á)à)

−

D D

Ðèñ.15. Ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü ÷èñëà ïîãèáøèõ âèðóñîâ

îò äîçû

îáëó÷åíèÿ (à) è ïîëóëîãàðèôìè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü ÷èñëà âûæèâøèõ

âèðóñîâ

îò äîçû îáëó÷åíèÿ (á)

íè. Ýòî êîëè÷åñòâî îãðàíè÷åíî ðàçìåðàìè âûðàñòàþùèõ êî-

ëîíèé è óäîáñòâîì ïîäñ÷åòà êîëè÷åñòâà êîëîíèé. Ïî çàêîíàì

æå ñòàòèñòèêè, ÷åì áîëüøå âûáîðêà, ò.å. ÷åì áîëüøå êîëîíèé

ïîäñ÷èòàíî, òåì ìåíüøå ïîãðåøíîñòü ýêñïåðèìåíòà. Ïîýòî-

ìó â îïûòàõ èñïîëüçóþò íå îäíó ÷àøêó, à ñðàçó íåñêîëüêî, ò.å.

ñåðèþ. Ðåçóëüòàòû ïîäîáíîãî ýêñïåðèìåíòà ïîêàçàíû íà

ðèñ.17. Äëÿ îïèñàíèÿ ôîðìû êðèâûõ âûæèâàåìîñòè èñïîëü-

çóþò òåîðèþ ìèøåíè. Â ýòîé òåîðèè èñïîëüçóþò òðè ìîäå-

ëè. Ïåðâàÿ  ïðîñòàÿ ìíîãîìèøåííàÿ ìîäåëü  ïðåäïîëà-

ãàåò, ÷òî äâå èëè áîëåå ìèøåíè äîëæíû ïîëó÷àòü îäíî ïîïà-

äàíèå, ïðåæäå ÷åì êëåòêà ïîãèáíåò. Âòîðàÿ  ìíîãîìèøåííàÿ

îäíîóäàðíàÿ ìîäåëü  ïðåäïîëàãàåò, ÷òî ñóùåñòâóåò ìíîãî

ïðîöåññîâ, âåäóùèõ ê ãèáåëè êëåòîê. Îñîáåííîñòü åå â òîì, ÷òî

îíà ïðåäóñìàòðèâàåò íåíóëåâîé íà÷àëüíûé íàêëîí ïðè îáëó-

÷åíèè íèçêèìè äîçàìè íà ó÷àñòêå, ïðåäøåñòâóþùåì ýêñïîíåí-

öèàëüíîé ÷àñòè êðèâîé, ò.å. ó÷èòûâàåòñÿ ãèáåëü êëåòîê äàæå

ïðè îáëó÷åíèè ñàìûìè íèçêèìè äîçàìè. Òðåòüÿ ìîäåëü îïè-

ñûâàåò êðèâûå âûæèâàåìîñòè â ôîðìå íåïðåðûâíî èçîãíóòîé

êðèâîé, çàäàâàåìîé ëèíåéíî-êâàäðàòè÷íûì óðàâíåíèåì.

Ðèñ.16. Ñõåìà îïûòîâ äëÿ îïðåäåëåíèÿ âûæèâàåìîñòè êëåòîê

ìëåêîïèòàþùèõ ïîñëå îáëó÷åíèÿ