Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
сушка
Тип клетки TI почки асцитная ткань яичника тимоциты крысы традесканция j Е. coli гаплоидные клетки
клеток человека карцинома Эрлиха крысы
Радиобиологический летальное поражение подавление синтеза ДНК в влияние на развитие летальное поражение хромосомные аберрации в летальное поражение летальное поражение
эффект культивируемых клеток клетках млекопитающих трансплантированных культивируемых клеток клетках растений бактерий дрожжей
млекопитающих яйцеклеток крыс млекопитающих
)Вклад (в %) прямого и непрямого действия рассчитан согласно уравнению:
1/доза в замороженном или сухом состоянии ^ 1/доза при условиях, приведенных в таблице
214
Гл. VI. Реакции клетки на действие ионизирующих излучений
Не все изученные ферменты поражаются в клетке радикалами воды в одинаковой степени. Например, /?-галактозидаза и ацетилхо-линэстераза в равной степени инактивировались во влажных, обезвоженных и замороженных клетках. Возможно, некоторые макромолекулы локализованы в клетках таким образом, что становятся недоступными для продуктов радиолиза воды.
В связи с этим интересен вопрос о возможном расстоянии диффузии радикалов воды от места возникновения до поражаемой структуры. Если бы это расстояние было достаточно велико и сопоставимо с размерами клетки, то облучение любого участка клетки с равной эффективностью вызывало бы биологическое поражение, связанное только с непрямым действием радикалов воды. Опыты К. Коула, проведенные еще в 1965 г., показали, что радикалы воды, возникающие в цитоплазме, могут оказаться малоэффективными — пучки электронов были способны вызывать репродуктивную гибель клетки лишь в том случае, если они пронизывали ядро. Теоретическая оценка расстояния диффузии радикалов показывает, что наиболее вероятное значение этой величины для диффундирующих радикалов — 3 нм.
Следовательно, в непрямое действие радиации вовлекается водная оболочка, окружающая мишени, толщиной примерно в 10 молекул воды. Основная часть радикалов, образующаяся в более отдаленных участках клетки, возможно, рекомбинирует до того, как достигает мишени.
Как сейчас хорошо известно, радикалы могут образовываться и в липидах ядерных мембран. Тогда непрямой эффект ионизирующих излучений на генетический аппарат клетки может осуществиться не только в водной фазе, но и при поглощении электронов липидами ядерной мембраны*).
4. Свободные радикалы в облученной клетке и методы их
определения
Свободные радикалы обладают высокой реакционной способностью, поэтому исследовать переход молекул в облученной клетке в свободнорадикальное состояние и последующие процессы переноса энергии можно лишь с помощью высокочувствительных биофизических и биохимических методов. К их числу относятся методы радиоспектроскопии**) (регистрация существования неспаренных электронов в образце, определение их концентрации и в ряде случаев — выяснение химической структуры радикалов).
В группу методов радиоспектроскопии входят уже упоминавшийся метод ЭПР — электронного парамагнитного резонанса, а также методы
*) К непрямому действию излучений относят также и обсуждаемый в последнее время «эффект свидетеля*- (см. гл. VII).
**) См. [57, 163}.
4. Свободные радикалы в облученной клетке
215
ЯМР — ядерного магнитного резонанса и ЯКР — ядерного квадрупального резонанса.
Явление ЭПР было открыто в 1944 г. российским физиком Е. К. Завой-ским. Разработанный на его основе метод применяется для исследований веществ, содержащих неспаренные электроны: свободные радикалы, ион-радикалы, молекулы в триплетных состояниях, ионы и комплексы переходных металлов и фазы, содержащие свободные электроны.
Мы уже отмечали (гл. IV), что характерный для исследуемого радикала сигнал ЭПР возникает в результате взаимодействия исследуемого вещества с магнитным полем. Неспаренный электрон обладает магнитным моментом ft, связанным с его механическим моментом (спином) я: ц = 75. При помещении во внешнее магнитное поле магнитный момент неспаренного электрона ориентируется вдоль или против поля. Энергии электронов в этих состояниях отличаются, и их разность определяется уравнением:
АЕ = Е2 - Ei = д@Н, (VI. 1)
где Е — энергия электрона, д — фактор, равный 2 для спинового магнитного момента, /3 — константа (магнетон Бора), равная 9,27-10-21 эрг/Гс, Н — напряженность магнитного поля. При Н — 3000 Гс (гауссов), АЕ — 4-10“5 эВ, т.е. меньше средней энергии теплового движения молекул при комнатной температуре.
