Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
2. Биофизический анализ радиационной инактивации в растворах 181
8 5 в в 3 Ь
53
н а
К S
55
1>а
и
а
К
U
в _> &й
к
S
ч
г
и 11 и
Л
10-6 10-4 10-2 1
Концентрация фермента, г/мл
G
0,9
0,7
0,5
0,3
0,1
J___L
0,1 0^1 5“"fc Г
Концентрация ДНК,
к
Рис. V.5. Количественные закономерности непрямого действия радиации на молекулы веществ в водных растворах: а) зависимость числа инактивированных молекул карбоксипептидазы от концентрации раствора; б) зависимость радиационнохимического выхода G однонитевых разрывов от концентрации ДНК
В одном из таких опытов, представленном на рис. V.6, в разбавленных растворах облучение оказывается значительно эффективнее. При одной и той же дозе в растворе низкой концентрации инактивируется значительно большая доля молекул, чем в высококонцентрированных. Такой результат не находит объяснения с позиции прямого действия излучения на молекулы. При прямом действии величина дозы указывает на число попаданий. При данной дозе каждый из растворов испытывает одинаковое число попаданий, следовательно, в них должно было бы инактивироваться одно и то же относительное число молекул.
Иначе можно анализировать результат эксперимента, исходя из представлений о непрямом действии излучения, которое опосредовано активными продуктами радиолиза воды.
При низких концентрациях общее число молекул-мишеней невелико, поэтому необходимое число активных продуктов радиолиза веды появится уже при облучении в малых дозах. В концентрированных растворах такая же доля молекул (сравнимый процент от общего числа) окажется инактивированной только в том случае, если в воде возникнет достаточное число активных продуктов. В результате мы отмечаем кажущееся повышение устойчивости к излучению концентрированных растворов.
Таким образом, важный критерий непрямого действия излучения в водных растворах — это снижение относительного числа инактивированных молекул вещества (% инактивации) по мере роста его концентрации в растворе (рис. V.7).
в а
5? 8
в> е(
4 8 12 16 20 Доза облучения, х 102 Гр
Рис. V.6. Инактивация растворов дезоксирибонуклеазы I различной концентрации
ь Концентрация раствора
Рис. V.7. Прямое (1) и непрямое (косвенное) (2) действие ионизирующих излучений в одной и той же дозе на фермент в растворе
182
Гл. V. Непрямое действие ионизирующего излучения
2.5. Модификация радиолиза молекул в водных растворах
Приведенный фактический материал свидетельствует о том, что в разбавленных водных растворах веществ непрямое действие радиации, опосредованное продуктами радиолиза воды, играет ведущую роль в инактивации молекул. Последовательность протекающих процессов выглядит так.
1. В момент прохождения ионизирующей частицы через воду (в первые 10“18-10-16 с) вдоль ее трека возникают возбужденные, сверх-возбужденные и ионизированные молекулы, которые испытывают цепь превращений, приводящих к образованию радикалов Н', ОН*
И
“ '-'гидр*
2. Часть свободных радикалов рекомбинирует с образованием молекулярных продуктов Н2О2, Н20 и Н2; некоторые радикалы способны взаимодействовать с растворенными органическими молекулами.
3. Каждый из радикалов воды вступает в специфические реакции с растворенными макромолекулами, в результате возникают свободные органические радикалы (при этом биологически активные макромолекулы имеют высокое сродство к радикалам воды).
4. Возникшие радикалы органических молекул взаимодействуют друг с другом и с окружающими молекулами, образуя стабильные ре-парированные или поврежденные структуры. Характер инактивации макромолекул зависит от типа их структурного поражения.
5. Критерием непрямого действия излучения служит «эффект разбавления» и снижение относительного числа инактивированных молекул с ростом концентрации раствора.
Эффект защиты. Если в растворе существуют молекулы-примеси, способные конкурировать с макромолекулами за активные продукты радиолиза воды, то это приводит к снижению радиационного поражения макромолекул. Справедливость такого утверждения доказана экспериментально (рис. V.8).
Влияние ЛПЭ излучения.
Поражающее действие излучения снижается с ростом ЛПЭ излучения, т. е. рентгеновское и 7-излучения оказываются эффективнее а-частиц или ускоренных ядер элементов. Это связано с неодинаковой линейной плотностью ионизации, которая определяет пространственное распределение активных радикалов воды. В случае плотноиони-зирующего излучения продукты радиолиза формируются вдоль редких, но мощных треков ионизации, пространственно не разобщены,
Рис. V.8. Поражение сывороточного альбумина человека 7-излучением: а) 1%-ый раствор; б) то же в присутствии 2'10—3 моль/л /8-мер-каптоэтилаыина; в) то же в присутствии 1-10“3 моль/л тиомочевины
