Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

Ю.А. Александров
Основы радиационной экологии

Учебное пособие. – Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2007. – 268 с.

Предыдущая

Раздел 3. Биологическое действие ионизирующих излучений

3.3. Химическая стадия. Прямое и непрямое действие радиации

Во время химической стадии образовавшиеся ранее высокоактивные свободные радикалы вступают в реакции между собой и с интактными молекулами, в результате чего возникают разнообразные повреждения молекул. Если повреждение биомолекул происходит в результате непосредственного поглощения ими энергии излучения, принято говорить о прямом действии радиации. Если же биомолекулы повреждаются в результате их химического взаимодействия с продуктами радиолиза воды, говорят о непрямом действии радиации.

К химически высокореактивным продуктам, образовавшимся на физико-химической стадии, относятся прежде всего радикалы ОН* и Н* и гидратированный электрон (егидр.). При взаимодействии первичных продуктов радиолиза воды с кислородом образуются новые продукты, такие как ионы Н3О+ и пероксид водорода Н2О2, а также супероксидный анион-радикал  и  гидропероксид , обладающие даже более высокой реакционной способностью, чем первичные радикалы.

Гидроксильный радикал НО* является самым сильным окислителем, образующимся при радиолизе воды, радикал водорода Н* и   – сильные восстановители, пероксид водорода – слабый окислитель.

Образовавшиеся при радиолизе воды радикалы ОН* и Н* могут вступать во взаимодействие друг с другом с образованием молекулярного водорода Н2 и пероксида водорода Н2О2:

Н* + Н*  ->  Н2;   ОН* + ОН* -> Н2О2.

Гидратированный электрон вступает в реакции восстановления. Пример такой реакции представлен ниже:

 + СН(СН2SН)СОO- ->  H2S + NH2CH(CH2)COO- .

цистеин

В случае наличия в воде закиси азота гидратированные электроны превращаются в гидроксильный радикал:

+N2О -> HO* + N2.

Эндогенный оксид азота NO, основной регулятор локальной регуляции тонуса артериальных сосудов, является также радикалом и активно взаимодействует с супероксид-анион-радикалом  с образованием пероксинитрит-аниона:

 + NO*  -> ONOO-.

Пероксинитрит, являясь токсическим веществом, способным повреждать белки и ДНК, при своем распаде вновь образует высокореактивные продукты – гидроксильный радикал НО*, диоксид азота NO2 и нитроний ион NO2+.

Продукты радиолиза воды способны вызвать практически все типы структурных повреждений, которые наблюдаются при прямом действии радиации. Непрямое действие радиации определяется содержанием в макромолекулах структурированной воды, когда поглощенная энергия при радиолизе воды может достигнуть важных надмолекулярных структур клетки и вызвать в них изменения. Наибольшая радиочувствительность среди органических веществ свойственна фосфолипидам, составляющим структурную основу клеточных мембран.

Так, гидратированный электрон способен присоединяться к органическим молекулам с образованием анион-радикала R*, который характеризуется относительно высокой стабильностью. При воздействии продуктов радиолиза воды на аминокислоты, белки, углеводы, нуклеотиды, ДНК, фосфолипиды могут образовываться радикалы растворенных веществ.

В частности, при взаимодействии биомолекул с гидроксильным радикалом НО* происходит отщепление водорода от органического вещества:

RH + ОН*  -> R* + Н2О

или, при наличии двойных ненасыщенных связей в веществе, их разрыв:

R1HC = CHR2 + ОН*  -> R1HC*(ОН) – .

В результате реакций с участием ОН* образуются нестабильные продукты, включая радикалы с большой реакционной способностью.

При взаимодействии с органическими веществами радикала водорода Н* происходит отщепление водорода:

RH + Н* -> R*+ H2,

а при наличии свободной аминогруппы все завершается дезаминированием:

RNH2 + Н* -> R* + NH3.

Образующиеся в результате как прямого, так и непрямого действия радиации органические радикалы обладают высокой реакционной способностью. Они могут вступать в реакции:

гидроксилирования                                                 – R* + OH -> ROH;

гидрирования                                                            – R* + H -> RH;

образования гидроперекисных радикалов      – R* + O2 -> ROO*;

ROO* + RH  ->  ROOH + R*.

Соединяясь с кислородом, органические радикалы образуют перок-сидные радикалы типа , которые, в свою очередь, могут переходить в гидроперекиси, отщепляя водород от других соединений:

 + RSH -> ROOH+ RS*.

Органические радикалы, вступая в разнообразные реакции, чаще всего инактивируются. Однако образовавшийся в результате облучения свободный радикал может прореагировать с нормальным радикалом, участвующим в важной ферментативной реакции, и инактивировать его. В этом случае повреждающее действие радикалов может быть связано с ингибированием соответствующей реакции.

Продолжительность химической стадии составляет 10-6-10-3 с.

Предыдущая