Готовые билеты в PDF-формате (1123293), страница 18
Текст из файла (страница 18)
К стохастическим эффектам облучения относятсярадиоиндуцированные опухоли, возникающие в различных тканях облученного организма.Наиболее часто встречаются злокачественные опухоли кожи, костей, молочной ищитовидной желез, яичников, легких, а также лейкозы.Стохастические эффекты возникаютчерез длительное время после облучения, т.е. являются отдаленными последствиямиоблучения. Поскольку существуют механизмы клеточного восстановления, стохастическиеэффекты при малых дозах маловероятны, однако с увеличением дозы облучения ихвероятность возрастает. Тяжесть же этих эффектов не зависит от дозы. Лучевые измененияполовых клеток могут привести к возникновению стохастических эффектов в виденаследственных болезней или уродств у потомства облученного организма.Соматические эффекты облучения (от греч.
sṓma – тело) – вредные биологическиеэффекты, вызванные ионизирующим излучением в соматических (т.е. не половых) тканяхоблученного организма.Могут быть как детерминированными, так и стохастическими, как ранними (проявленияострой лучевой болезни и локальные лучевые повреждения), так и отдаленными(сокращение продолжительности жизни, возникновение опухолей, катаракты и др.).Генетические (наследственные) эффекты облучения – вызванные ионизирующимизлучением биологические эффекты, обусловленные повреждением генома (появлениедоминантных и рецессивных генных мутаций) половых клеток облученного организма ипроявляющиеся у его потомства.Относятся к стохастическим эффектам облучения.
Могут быть как неблагоприятными(вредными), так и благоприятными (полезными). Полезные генетические эффектыиспользуют для выведения более продуктивных штаммов микроорганизмов и сортоврастений.Билет 28Все виды взаимодействий между атомами независимо от их физическойприродыпри формировании различных макромолекулярных связей можноразделить на2 основных типа:• взаимодействия ближнего порядка между атомами соседних звеньев• дальние взаимодействия между атомами, которые хотя и отстоят по цепи далекодруг от друга, но случайно встретились в пространстве в результате изгибовцепи.В качестве простейшей модели биополимера рассмотрим свободно-сочлененнуюцепь. Будем считать, что цепь состоит из ряда прямолинейных сегментов, каждый из которыхвключает определенное число отдельных звеньев. Внутри каждого сегмента сохраняетсяабсолютная корреляция в ориентации звеньев.
При этом между сегментами эта корреляцияполностью отсутствует.Радиус-вектор h между концами цепи может быть представлен в виде суммыотдельных векторов li,характеризующих каждый сегмент. Число сегментов должно быть достаточно большим (неменьше 80), чтобы можно было корректно использовать статистические подходы (hпринадлежит [0,|Nl|]) и может внутри него принимать любые значения. Вероятность того,что определенный сегмент находится в определенном положении относительно другогосегмента, может быть выражена через функцию распределения Wa вектора расстояниймежду сегментами цепи. Функция Wa называется функцией распределения величины a илиплотностью вероятности нахождения данного значения a, если произведение Wada равновероятности нахождения значения переменной a в интервале от aдо a+da.
В термодинамике строго доказывается, что длядостаточно длинной свободно-сочлененной цепи, находящейся втермодинамическом равновесии с окружающей средой, функцияраспределения является гауссовой.Для определенности введем системукоординат, в начало которой поместимначало цепи.Функции распределения координат x, y, z конца цепи являются гауссовыми. Так как x, y,zявляются независимыми, то вероятность попадания конца цепи в элемент объема dr=dxdydzокрестности точки (x, y, z) равна произведению трех независимых событий, следовательно:Для ансамбля, состоящего из n молекул, произведение W_tdt равно относительной долимолекул (dn/n), конец которых попадает в элемент объема d при закреплении всех цепей вточке (0,0,0) Вероятность того, что h имеет длину |h| не зависит от направления h ипропорциональна произведению W_t на элемент объема шарового слоя 4*Pi*h^2*dh вкотором находятся концы всех векторов длиной от h до h+dh.или:То есть произведение W_hdh равно относительному числу молекул (dn/n) для которыхдлина вектора h заключена в интервале от h до h+dh В соответствии с этим распределениемпринято различать следующие статистические характеристики свободного состояния цепи.Среднее значение длины цепи:Наиболее вероятное значение длины свободно-сочлененной цепи:Среднеквадратичное значение:В полимерной цепи, где все валентные углы, соединяющие сегменты, фиксированы иодинаковы, а вокруг всех одинарных связей разрешено свободное вращение,длясреднеквадратичного значения имеем следующее выражение:Геометрические размеры задаются с помощью среднеквадратичного расстояниябиополимера -h^2.
Внутренняя пространственная структура задаётся пространственнымраспределением плотности звеньев. Вследствиеобъёмного взаимодействия, число звеньев в пространстве может меняться от точки к точке.В полимерных нитях, вследствие взаимосвязанности звеньев, изменение плотности в однойточке пространства связано с изменением плотности в другой точке, то есть существуетпространственная корреляция плотности.
Если в макромолекуле отсутствует объёмноевзаимодействие, то она не имеет достовернойпространственной структуры. В этом состоянии флуктуация (изменение вероятности)плотности имеет значение того же порядка, что и сама плотность. Такое состояние носитназвание клубка. Радиус корреляции ξ, то есть характерное расстояние, в пределах которогоплотность звеньев резко меняется, становится того же порядка, что и размерымакромолекулы R: ξ~R, R~sqrt(h^2), ξ~l*N^0,5Наличие объёмных взаимодействий может привести к такому состоянию, в которомфлуктуация плотности мала по сравнению с самой плотностью.
Такое плотное образованиеназывается глобулой. В нем радиус корреляциифлуктуации плотности намного меньше размеров молекулы ξ<<R Глобула в отличие отклубка обладает компактной пространственной структурой. Сердцевина большой глобулыпримерно однородна, с постоянной концентрацией звеньев n0.Все виды взаимодействий между атомами независимо от ихфизической природыпри формировании различных макромолекулярных связей можноразделить на2 основных типа:• взаимодействия ближнего порядка между атомами соседнихзвеньев• дальние взаимодействия между атомами, которые хотя и отстоят по цепи далекодруг от друга, но случайно встретились в пространстве в результате изгибовцепи.Первичная структура, или основная последовательность звеньев полимерной цепи(аминокислоты в цепи белка, нуклеотиды в цепи нуклеиновых кислот), определяетсяхимическими или валентными взаимодействиями.
Помимо этого, между молекуламидействуют также слабые невалентные силы, которые приводят к притяжениюна больших и к отталкиванию — на малых расстояниях. На рис изображена типичнаязависимость потенциальной энергии взаимодействия U(r) двух частиц молекулярнойприроды от расстояния r междуними. Энергия взаимодействия U(r), или потенциал взаимодействия, связана с силойвзаимодействия F(r):F(r) = -dU{r)/dr.На малых расстояниях вследствие отталкивания молекул при взаимном проникновении ихэлектронных оболочек преобладают силы отталкивания: dUотт(r)/dr << 0, а на большихрасстояниях превалирует притяжение: dUnp(r)/dr > 0.
Общий потенциал взаимодействия U(R)представляет собой алгебраическую сумму:Минимум на кривой U(r) при r=r_0 соответствует равновесному положению, в котором силыпритяжения уравновешиваются силами отталкивания. Существуют различные типывзаимодействий, от которых в основном зависит вторичная структура макромолекул.Силы Ван-дер-Ваальса играют большую роль в образовании конденсированных жидких итвердых состояний, во взаимодействиях на поверхности раздела фаз. Они имеютэлектромагнитную природу и определяются взаимодействием электрических диполей всоседних молекулах. Ими определяются взаимодействия в газах и возникающие отклоненияот законов идеальных газов. В первом приближении эти отклонения подчиняютсяизвестному уравнению Ван-дер-Ваальса для газов (р + a/v2) (v-b)= nRT, где а, b — константы,определяющие взаимное притяжение и отталкивание молекул.
В зависимости отсоотношения между давлением р и объемом v могут осуществляться разные агрегатныесостояния жидкости и газа и переходы между ними. В частности, для жидкости энергиямежмолекулярных взаимодействий определяет теплоту испарения. Значение характернойэнергии ван-дер-ваальсовых взаимодействий лежит обычно в диапазоне от 4-8 кДж/моль ивыше, в то время как тепловая энергия молекулы при комнатной температуре (Т = 300 К)составляет RT ~ 48 Дж/моль • град,а энергия ковалентных связей 170-630 кДж/моль.Водородная связь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
