Действие ионизирующего излучения
74. Действие ионизирующего излучения на биологические макромолекулы. Этапы радиационного повреждения макромолекул. Понятие о прямом и непрямом действии ионизирующего излучения. Характеристика непрямого действия ионизирующего излучения.
Вторичные эффекты ионизирующего излучения проявляются на уровне макромолекул. Основные вторичные эффекты это:
Увеличение скорости теплового молекулярного движения.
Характеристическое рентгеновское излучение. При выбивании электронов с внутренних энергетических уровней происходит заполнение этих уровней с внешних энергетических уровней, что сопровождается испусканием рентгеновского излучения.
Люминесценция – свечение вследствие перехода электронов с возбуждённых уровней на основные.
Химические реакции, обусловленные переходом атомов в возбуждённое состояние с преодолением активационных барьеров реакций.
Действие ионизирующего излучение проявляется в несколько этапов.
1. Физическая стадия.
Энергия излучения передаётся веществу, в нём возникают ионизированные и возбуждённые молекулы, неравномерно распределённые в объёме вещества. Эти эффекты проявляются в первые 10-16-10-13с.
Рекомендуемые материалы
2. Физико-химическая стадия.
Эта стадия представлена различными реакциями, приводящими к перераспределению энергии между молекулами. В результате образуются активные молекулярные элементы: ионы, радикалы, сольватированные электроны. 10-13-10-6с.
3. Химическая стадия.
25. Водородные связи и гидрофобные взаимодействия - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
Радикалы взаимодействуют, образуя повреждения разного рода, что приводит к инактивации или нарушению функций макромолекул. 10-6-10-3с.
Различают два механизма радиационного повреждения макромолекул:
Прямой: Когда инактивированными оказываются молекулы непосредственно поглотившие энергию излучения.
Непрямой: Когда молекулы инактивируются в результате взаимодействия с активными реакционноспособными продуктами радиационного воздействия.
Непрямое действие при облучении растворов биологических веществ. При этом непрямой эффект излучения проявляется значительно сильнее, чем прямой. Радиочувствительность при разбавлении возрастает в 100 раз. Повреждение органических молекул в растворе в большой мере связано с продуктами радиолиза воды. Поскольку в растворе молекул воды значительно больше, чем растворённых веществ, вероятность поглощения излучения ими значительно больше.
В процессе прохождения частицы через воду вдоль её пути образуются возбуждённые производные воды: радикал протона, гидроксирадикал, сольватированные электроны, ион гидроксония. Часть образующихся радикалов рекомбинируют с образованием нейтральных продуктов или перекиси, но часть радикалов может взаимодействовать с растворёнными органическими молекулами. В результате образуются свободные органические радикалы, которые могут вступать в дальнейшие реакции, часто имеющие цепной характер.