Свободные радикалы могут взаимодействовать и с другими веществами, присутствующими в водной среде, в том числе и с органическими молекулами. Происходящие химические преобразования органических молекул в основном обусловлены действием высокоактивных радикалов Н и ОН, которые способны разрушать химические связи в биологических молекулах.
Если формулу органической молекулы условно представить в виде RH, где Н – реакционноспособный атом водорода, а R – остальная часть молекулы, то взаимодействие с радикалами Н и ОН можно описать в таком виде:
RH + ОН → R + Н2О
RH + Н → R + Н2
Органические радикалы R, так же как и свободные радикалы, образующиеся при радиолизе воды, могут вступать в реакции с другими молекулами, что, в конце концов, и приводит к биологическим нарушениям.
Радикалы R могут взаимодействовать и с кислородом, поступающим в организм из воздуха в процессе дыхания. При этом образуются перекисные радикалы RО2:
Биологические нарушения — изменения структуры и функций биологических молекул в живых клетках, которые приводят к биохимическим, физиологическим и другим изменениям в организме. преимущественно с участием свободных радикалов. Каждый из радикалов вступает в специфические реакции с макромолекулами (биополимерами), в результате чего возникают биологические молекулы с измененными структурными и функциональными характеристиками. Эти молекулы взаимодействуют друг с другом и с окружающими молекулами, что может приводить к биологическим нарушениям, вплоть до таких, которые могут стать причиной гибели клеток.
Действие ионизирующего излучения на молекулы ДНК. Существует два способа повреждения ДНК ионизирующим излучением: прямое и косвенное. При прямом повреждающем действии излучение может непосредственно ионизировать молекулу ДНК, что и приведет к изменению ее структуры. Структура молекулы ДНК может меняться и косвенным путем – при взаимодействии ДНК со свободными радикалами, образующимися в результате радиолиза воды, входящей в состав клетки.
Различают следующие виды повреждения ДНК:
-однонитевые разрывы – разрыв одной из цепочек ДНК,
-двунитевые разрывы – разрыв обеих цепочек ДНК,
-изменение структуры азотистых оснований.
Под действием ионизирующего излучения чаще всего повреждается одна нить ДНК. В целом, повреждения ДНК зависят от величины поглощенной дозы. Далеко не все повреждения ДНК приводят к существенным генным и хромосомным изменениям, так как в клетках интенсивно идут восстановительные процессы. В ходе этих процессов до 90 % всех первичных повреждений исправляется полностью или частично.
Вероятность повреждения ДНК зависит от вида ионизирующего излучения. При воздействии на ДНК бета- и гамма-излучений вероятность повреждения обеих цепочек ДНК меньше, чем при воздействии альфа-излучения. Восстановление структуры поврежденной ДНК называют репарацией ДНК. Если ущерб нанесен только одной цепочке ДНК, то репарация осуществляется за счет информации с неповрежденной второй цепочки. Нарушения структуры ДНК могут устраняться путем удаления части цепочки с поврежденными звеньями ДНК и использования неповрежденной цепи в качестве основы для повторного синтеза нарушенного участка ДНК. Репарация ДНК при повреждении двух цепочек затруднена.
Однонитевые, двунитевые разрывы ДНК и изменения структуры азотистых оснований могут привести к искажению либо утрате информации, хранящейся в генах. Ген – участок молекулы ДНК, ответственный за хранение информации по определенному наследуемому признаку организма
При большой поглощенной дозе, величиной 1 Гр в каждой облученной клетке человека, повреждается до 5000 оснований молекул ДНК, возникает около 1000 одиночных и от 10 до 100 двойных разрывов.
Действие ионизирующего излучения на молекулы белка. Молекулы белков отличаются огромным разнообразием. Последствия их облучения зависят от типа облучаемого белка, вида и энергии излучения, продолжительности облучения.
Изменения, которые могут происходить в белковых молекулах под действием ионизирующего излучения, представлены в Приложении В.
Большое количество разнообразных, белковых молекул и их постоянное обновление в организме позволяет организму противостоять воздействию радиации.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.