Основы биологического действия ионизирующих излучений
Стадии действия ионизирующих излучений Физическая Поглощение энергии излучения; образование возбужденных и ионизированных атомов и молекул 10 – 16 – 10 – 15 с Физикохимическая Перераспределение поглощенной энергии внутри молекул и между ними, образование свободных радикалов 10 – 14 – 10 – 11 с Химическая Реакции между свободными радикалами и между ними и интактными молекулами. Образование широкого спектра молекул с измененными структурой и функциональными свойствами 10 – 6 – 10 – 3 с Биологическая Последовательное развитие поражения на всех Секунды уровнях биологической организации: – годы от субклеточного до организменного. Развитие процессов биологического усиления и репарационных процессов
Прямое действие радиации Ионизирующее излучение + RH R- + H +
Радиолиз молекул воды H-O-H H+ + OH- (ионизация) H-O-H H 0+OH 0 (образование свободных радикалов)
Схема радиолиза воды Н 2 О + h Н 2 О+ + е. Н 2 О + h Н 2 О* Но + НОо о - е. Н 2 О + е Н + НОгидр - Н О* Но + ОНо Н 2 О + е 2 + + ОНо Н 2 О Н - + Н + Но е + + ОН- Н О + ОНо Н 2 О 2 + + Н О+ + ОНо Н 2 О 2 3 + + е- Н О + Н о Н 3 О 2 Гидроксильный радикал ОНо – сильнейший окислитель Радикал водорода Но и е-гидр – сильные восстановители
Реакции с участием свободных радикалов H 0 + OH 0 H 2 O H 0 + H 0 H 2 OH 0 + OH 0 H 2 O 2 RH + OH 0 R 0 + H 2 O RH + H 0 R 0 + H 2 R 0 + OH ROH R 0 + H RH R 0 + O 2 ROO 0 + RH ROOH + R 0
Влияние кислорода на свободные радикалы Кислород модифицирует реакции свободных радикалов, в результате чего образуются новые свободные радикалы с более высокой стабильностью и более продолжительным временем существования H 0 + O 2 HO 20 (гидропероксид-радикал) R 0 + O 2 RO 20 (органический пероксид-радикал)
Непрямое действие радиации P+ O H X ray e- H OHH+ Ho OHo
Тип действия радиации зависит от линейной передачи энергии Прямое действие доминирует у излучений с высокой ЛПЭ, в частности – альфа-частиц и нейтронов Непрямое действие лежит в основе поражающего эффекта излучений с низкой ЛПЭ, в частности – рентгеновского излучения и гамма квантов
Реакции клеток на облучение ЛЕТАЛЬНЫЕ РЕПРОДУКТИВНАЯ ФОРМА ГИБЕЛИ РАДИАЦИОННЫЙ БЛОК МИТОЗОВ ИНТЕРФАЗНАЯ ФОРМА ГИБЕЛИ НЕКРОЗ (нейроны) НЕЛЕТАЛЬНЫЕ АПОПТОЗ (лимфоциты) НЕЛЕТАЛЬНЫЕ МУТАЦИИ НАРУШЕНИЯ ФУНКЦИЙ
Молекула ДНК – первичная мишень поражения клеток ионизирующими излучениями
Типы и виды повреждений ДНК, вызванных действием радиации Однонитиевый разрыв ДНК Двунитиевый разрыв ДНК Сшивки ДНК-ДНК, ДНК-белок, ДНК-мембранный комплекс
Радиационно-индуцированные хромосомные аберрации
Механизмы репарации радиационных повреждений ДНК Эндонуклеаза 1 2 ДНК - полимераза 3 Экзонуклеаза 4 ДНК - лигаза 5 Невозможность репарации Неправильная репарация гибель клеток появление мутаций
Митотическая или репродуктивная форма гибели клеток Норма После облучения
Правило Бергонье и Трибондо Наибольшей радиочувствительностью (радиопоражаемостью) обладают: Ø активно пролиферирующие (делящиеся) клетки Ø малодифференцированные (не специализированные по структуре и функции) клетки
Интерфазная форма гибели клеток Зависимость между ранними изменениями абсолютного числа лимфоцитов в периферической крови и степенью радиационного поражения Число лимфоцитов Норма Легкое Среднее Тяжелое Смертельное Сроки, дни
Радиационно индуцированные повреждения мембран Мембраны клеток Цитоплазматическая Эндоплазматический ретикулум 222 Rn Комплекс Гольджи Лизосомы Пероксисомы
Лекция окончена СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
Скачать презентацию Основы биологического действия ионизирующих излучений Стадии действия
Действие радиации.ppt