ЛЕКЦИя 7

ТЕМА -БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ ЛЕКТОР – к.б.н., профессор Бабалиев С.У.

определить характер поражения клеток на уровне организма
2. Изучить степень

радиочувствительности клеток и тканей
3. Изучить радиорезистентность организма животных к действию радиации

ионизирующих излучений.
Радиочувствительность и радиорезистентность организма животных

действие ионизирующих излучений.
Современные проблемы воздействия радиационных излучений на животных и

человека
1. Значительные территории земного шара загрязнены радионуклидами
2. Действие ионизирующих излучений на организм не ощутимо человеком. У людей отсутствует орган чувств, который воспринимал бы ионизирующие излучения. Существует так называемый период мнимого благополучия -- инкубационный период проявления действия ионизирующего излучения. Продолжительность его сокращается при облучении в больших дозах..
3. Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться.
4. Излучение действует не только на данный живой организм, но и на его потомство -- это так называемый генетический эффект.
5. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002-0,005 Гр уже наступают изменения в крови.
6. Не каждый организм в целом одинаково воспринимает облучение.
7. Облучение зависит от частоты. Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное.

биохимических процессов с функциональными и морфологическими изменениями в клетках и

тканях организма

Дессауера
Признанные в настоящее время теории
Теория прямого действия ионизирующих излучений на

ткани и молекулы
Теория непрямого (косвенного действия) ионизирующих излучений

(вероятностная теория)

центра – мишени, попадание в которую одной или нескольких высоко

энергетических частиц радиации достаточно для разрушения и гибели клетки.(10-20 %поражения летки)

Хугом и А Кетлером.
Учитывает вероятностный характер попадания излучения в чувствительный

объем клетки, но в отличие от теории мишени, она учитывает и состояние клетки как биологического объекта, лабильной динамической системы

критических структур клетки продуктами радиолиза воды. (80 - 90 %

лучевого поражения)
Именно в воде растворены жизненно важные вещества, являющиеся основными компонентами клетки..

радиационных излучений на биологические объекты можно условно разделить на 2

этапа.
1. Первичное (непосредственное действие излучения на биохимические процессы, функции, структуры органов и тканей)
2. Опосредованное действие, которое обуславливается нейрогенными, гуморальными сдвигами, возникающими в организме под действием радиации.

излучений выделяют несколько стадий:
физическую,
физико-химическую,
химическую,
биологическую.

уровне клетки

Биологические эффекты ионизирующих излучений наблюдаются после поглощения исключительно малого

количества энергии.
Облучение летальной для млекопитающих дозой ~ 10 Гр эквивалентно повышению их температуры не более, чем на ~ 0,01 С0. Для человека тепловой эффект менее, чем от чашки теплого чая. Самый незначительный ожог сопровождается передачей большего количества энергии - что Н. В. Тимофеев-Рессовский называл основным радиобиологическим парадоксом. Он заключается в несоответствии между малостью поглощенной энергии и крайней степенью выраженности реакций биологического объекта вплоть до летального эффекта

на воду (происходит радиолиз ), а другие 50 % – на

органеллы клетки и растворенные вещества.

Радиолизом называют любые химические превращения, протекающие при поглощении веществом энергии ионизирующего излучения.
Вещества, образующиеся в результате радиолиза, называют продуктами радиолиза.

молекул воды электрически нейтральных.
Продолжительность существования ионизированных и возбужденных молекул воды

очень короткая.
Молекулы распадаются - наступаетфаза первичных физико-химических реакции

ТЕОРИЯ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ (продолжение)

воды образуются высокореактивные свободные радикалы водорода и гидроксильные радикалы.
Гидроксильные радикалы

- сильные окмслители.
Радикал водорода - восстановитель.

неспаренного электрона) взаимодействуют друг с другом и с растворенными в

воде веществами.
При наличии в среде растворенного кислорода возможно образование гидропероксидов и их дальнейшее взаимодействие между собой с образованием пероксидов водорода и высокотоксичных высших пероксидов

ТЕОРИЯ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ (продолжение)

пероксид водорода Н2О2, а также супероксидный анион-радикал O2 - и

гидропероксид HO •2 , обладающие высокой окислительной способностью.
Продукты радиолиза воды реагируют как между собой, так и с макромолекулами клетки, приводя к разрушению последних. Этот путь лучевого поражения жизненно важных структур клетки носит в радиобиологии название косвенного механизма действия излучения (косвенное, непрямое действие ИИ).
Основное повреждение макромолекулам клетки наносят свободные радикалы — продукты радиолиза воды, которые характеризуются чрезвычайно высокой реакционной способностью.
Свободный радикал — это молекула или ее часть, имеющая неспаренный электрон (свободную валентность).

органические макромолекулы.

Поражающее действие ионизирующих излучений связано с повреждением биологически важных

макромолекул клетки:
1. дезоксирибонуклеиновая (ДНК),
2. рибонуклеиновая (РНК), линейные
3. полимеры, состоящие из нуклеотидов, содержащих аденин (АТФ, АДФ, АМФ), гуанин, цитозин, тимин и урацил, молекулы белков, липидов, углеводов.

генетической информации. В ДНК любой клетки закодирована информация обо всех

белках данного организма, о том, какие белки, в какой последовательности и в каком количестве будут синтезироваться. Последовательность аминокислот в белках записана в ДНК так называемым генетическим (триплетным) кодом.

— это процесс самоудвоения молекул ДНК. Каждая полинуклеотидная цепь выполняет

роль матрицы для новой комплементарной цепи (матричного синтеза).
В результате получается две молекулы ДНК, у каждой из которых одна цепь остается от родительской молекулы (половина), а другая — вновь синтезированная, т.е две новые молекулы ДНК представляют собой точную копию исходной молекулы.
Биологический смысл репликации - точная передаче наследственной информации от материнской клетки к дочерним (при делении соматических клеток).

ДНК.

актов ионизации, что вместе с последствиями радиолиза приводит к гибели

от 10 до 90 % клеток разных тканей человека. В ДНК одной клетки образуется при этом около 2000 однонитевых и 80 двунитевых разрывов, повреждается 1 000 оснований и формируется 300 сшивок с белком.

неограниченному делению с образованием жизнеспособных потомков), аберрациям хромосом и различного

рода мутациям. Поражение ДНК соматических клеток лежит в основе радиационной гибели самой облученной клетки, а также длительного нарушения деления ее потомков и их злокачественного перерождения, а при поражении ДНК зародышевых клеток — и генетических последствий в потомстве.

упитанности, вида и др. факторов.
Млекопитающие и человек обладают наибольшей радиочувствительностью

к радиации в сравнении с птицами, рыбами, земноводными и др.

железы

дозе более 1 ГР

ХРОНИЧЕСКАЯ ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ