Основы общей и сельско-хозяйственной радиобилогии - Гудков И.Н.
ISBN 5-7987-0005-4
Скачать (прямая ссылка):
Генетические эффекты облучения, как и некоторые соматические — морфологические изменения, сокращение продолжительности жизни, носят стохастический, т. е. вероятностный характер. Это означает, что стохастические эффекты нельзя предопределить для облученного организма в отличие, например, от такого, как лучевая бо-
лезнь. Они выявляются на основе статистического анализа изменений в облученной популяции индивидуумов (организмов или отдельных клеток). Большая часть генетических эффектов проявляется лишь в том случае, когда измененный ген соединится с геном, несущим аналогичное нарушение. В зависимости от частоты определенной мутации, зависящей, как и общее их количество, от дозы облучения, эта случайная комбинация двух одинаково мутированных генов может произойти лишь спустя несколько поколений или вообще не произойти.
В связи с этим для оценки генетической опасности облучения крайне важно знать, являются ли вновь возникающие мутации доминантными, т. е. обусловленными участием только одного аллеля в определении нового признака, или рецессивными — двумя разными аллелями одного гена. Тот или иной характер наследования определяет специфику распределения повреждений в ряду последующих после облучения поколений. Если мутация доминантна, она выявится в ближайших поколениях. В случае рецессивности генетическое повреждение лучевого воздействия отодвигается на много поколений и'будет выявляться постепенно или не проявится никогда.
3.2. ТЕОРИИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Существует немало теорий, объясняющих биологические эффекты ионизирующих излучений. Многие из них имеют лишь исторический характер, и нет смысла останавливаться на них в этой книге. Но некоторые, хотя возникли и сформировались в 20—30-х годах, оказались весьма совершенными и плодотворными и сохранились до наших дней, претерпев лишь незначительные доработки, обусловленные общим прогрессом физики, химии и биологии. В первую очередь к ним относятся представления о прямом и непрямом действии радиации и теория мишени.
3.2.1. Прямое и непрямое действие излучений.
Теория мишени
В основе изменений, вызываемых ионизирующими излучениями в биологических системах, лежат два основных механизма:
1. Прямое действие, при котором молекула испыты-
вает изменения непосредственно от излучения при прохождении через нее фотона или частицы.
2. Непрямое, или косвенное, когда молекула получает энергию, приводящую к ее изменениям, при взаимодействии с другой молекулой либо продуктами, возникшими в результате прямого действия излучения.
Первичный этап действия ионизирующих излучений на организм представляет собой цепь последовательных событий, происходящих в его клетках, среди которых можно выделить следующие три стадии (рис. 2). На первой— физической стадии, длящейся 10-15—10-13 с, происходит поглощение энергии излучения и взаимодействие ее с веществом. На второй — физико-химической стадии, протекающей в течение 10-13—10-10 с, возникают первичные свободные радикалы. На третьей — химической стадии, завершающейся в течение первых 10~6—10-3 с после облучения, происходит взаимодействие ионов и радикалов, появляются вторичные свободные радикалы и перекиси, а также осуществляется взаимодействие всех этих продуктов с веществами и структурами клетки организма.
Повреждения, возникающие в структуре облученной макромолекулы в течение первой стадии, например разрушение отдельных нуклеотидов в молекуле ДНК, аминокислотных остатков в белковой молекуле и другие, относят к прямому действию.
На второй и третьей стадиях в результате радиолиза воды, составляющей до 99 % содержимого клетки, в присутствии кислорода возникают химически высокоактивные продукты — свободные радикалы Н', ОН', НО^, О'. Они могут непосредственно взаимодействовать с молекулами различных соединений, приводя к их окислению и инактивации. Могут и соединяться между собой или с другими атомами, приводя к образованию новых типов радикалов и перекиси водорода Н202, обладающей также высокой окисляющей способностью. Повреждения макромолекул вследствие взаимодействия отдельных их частей с продуктами радиолиза относят к непрямому действию радиации.
И прямое, и непрямое повреждение макромолекул приводит к изменению их функциональных свойств. В общем ряду радиобиологических проблем исследование этого этапа имеет важнейшее значение, так как радиационное поражение любой биологической системы, любого организма от вируса до млекопитающего, начинается
с инактивации работы некоторого числа макромолекул. Особо существенным для хода лучевого поражения клетки оказывается повреждение молекул ДНК. Каждая из них ответственна за синтез нескольких молекул РНК, а те, в свою очередь, за синтез десятков молекул специфических белков. Таким образом, появление аномальных молекул ДНК приводит к синтезу измененных молекул РНК и белков. Эти новые молекулы, вовлекаясь в реакции метаболизма, могут приводить к его искажению, в результате чего и возникают вышеописанные радиобиологические эффекты.
