Полная версия

Главная arrow Экология arrow Основы радиационной безопасности населения

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Общие понятия о биологическом действии ионизирующего излучения на организм

При воздействии ионизирующих излучений на живую материю происходят следующие процессы:

  • физический — поглощение энергии и возникновение возбужденных ионизирующих молекул;
  • физико-химический — перераспределение поглощенной энергии излучения возбужденными молекулами;
  • химический — образование свободных радикалов. Радикалы — атомы или атомные группировки с неспаренными электронами, обладающие высокой химической активностью;
  • молекулярно-биологический — изменения в структуре биологических молекул и клеток, которые могут приводить к нарушению выполняемых ими функций;

Ионизирующие излучения необычны по сравнению с другими факторами внешней среды. Наши органы чувств (зрение, обоняние, вкус, слух, рецепторная чувствительность) не ощущают ни малых, ни больших, ни даже смертельных интенсивностей ионизирующих излучений. Регистрация их осуществляется только радиометрическими и дозиметрическими приборами.

Действие радиоактивных веществ проявляется независимо от их агрегатного состояния, радиоактивный распад все равно совершается. Интенсивность распада не зависит от физичи- ских и химических факторов. Люди еще не в состоянии повлиять на процесс распада радиоактивных веществ, ускорить или замедлить его.

Основной особенностью действия ионизирующего излучения является способность вызывать в организме плотность ионизации разной степени. Характер биологического действия зависит:

  • • от дозы облучения;
  • • степени проникновения (а-, Р-, у-излучения);
  • • способности среды к ионизации;
  • • времени действия и состояния облучаемой ткани. Существуют теории прямого и косвенного биологического

действия на организм ионизирующей радиации (рис. 4.1).

Действие ионизирующего излучения

Рис. 4.1. Действие ионизирующего излучения

Клетка является основной структурной единицей биологической материи. В ней различают следующие образования: цитоплазму, центриоль, вакуоль, митохондрию, ядро, мезосо- му, рибосому, комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум, пиноцитозные пузырьки, плазматическую мембрану. Молекулы белков образуют основной строительный материал клетки. Сотни тысяч присутствующих в организме белков различаются качеством, количеством и порядком расположения составляющих их аминокислот, число которых равно 20.

К нуклеиновым кислотам относят ДНК и РНК.

Масса молекулы ДНК человека — 6-10—12 г. В хромосомах (носителях генов), состоящих преимущественно из ДНК и белка, хранится генетическая (наследственная) информация клетки (рис. 4.2).

Схема строения

Рис. 4.2. Схема строения

животной клетки

  • Прямое (непосредственное) действие ионизирующей радиации на биологические объекты приводит к возбуждению и ионизации биологических молекул, появлению радикалов. Возможны химические реакции с участием образующихся под действием излучения ионов и радикалов, а как следствие, происходит химическое преобразование биологических молекул, которое может привести к повреждению клетки.
  • Косвенное (опосредованное) излучение связано, главным образом, с радиолизом воды — ее химическим преобразованием под действием ионизирующего излучения. Молекула воды способна терять электрон с образованием положительно заряженного иона:

Освободившийся электрон, передавая энергию окружающим молекулам воды, переводит их в возбужденное состояние (Н20*). Возбужденная молекула — молекула, в которой один или несколько электронов входящих в нее атомов находятся в возбужденном состоянии, однако энергии возбуждения недостаточно для отрыва электрона от молекулы. Возбужденные молекулы воды диссоциируют с образованием радикалов Н и ОН:

Образовавшиеся свободные радикалы Н и ОН химически активны и могут легко взаимодействовать друг с другом с образованием молекул воды, водорода и пероксида водорода:

Свободные радикалы могут взаимодействовать и с другими веществами, присутствующими в воде. Происходящие химические преобразования органических молекул обусловлены действием высокоактивных радикалов Н и ОН, которые способны разрушать химические связи в биологических молекулах. Радикалы — атомы или атомные группировки с неспаренными электронами. Отличаются высокой химической активностью.

Если формулу органической молекулы условно представить в виде RH, где Н — реакционно-способный атом водорода, a R — остальная часть молекулы, то взаимодействие с радикалами О и Н можно представить в виде

Органические радикалы R, так же как и свободные радикалы, образующиеся при радиолизе воды, могут вступать в реакции с другими молекулами, что в конечном итоге приводит к биологическим нарушениям.

Характерно, что радикалы R могут взаимодействовать и с кислородом, поступающим в процессе дыхания, т.е. образуются перекисные радикалы R02, которые могут вызывать биологические нарушения в организме.

Действие ионизирующего излучения на белок, липиды и углеводы приводит:

  • • к возникновению свободных радикалов в цепях аминокислот;
  • • разрыву водородных и дисульфидных связей;
  • • образованию свободных радикалов в результате взаимодействия белковых молекул с продуктами радиолиза воды и перекисному окислению атомов, что ведет к изменению биохимических процессов в клетке, сдвигу ионного баланса клетки и повреждению клеточных мембран, ядра митохондрий, лизо- сом, рибосом. В итоге может быть нарушено функционирование клетки (см. рис. 4.2).

Процессы взаимодействия свободных радикалов и механизмы их возникновения различные:

  • • одни из этих процессов приводят к появлению биологически повреждающих продуктов:
  • • вторые — к образованию непосредственно биологически опасных продуктов;
  • • третьи — к цепным реакциям. Большинство данных реакций активизируется в присутствии растворенного кислорода.

Свободные радикалы вступают в реакции с активными структурами ферментных систем SH-группами, которые необходимы для синтеза ДНК и РНК, что приводит к изменениям биохимических и биофизических процессов в организме, т.е. возникают аутокаталитические реакции. Доказано, что радикал ОН участвует в процессах образования одиночных разрывов нитей ДНК, хромосомных аберраций, гибели клеток.

Внешнее общее у-облучение до 10 Гр вызывает в организме следующие изменения.

  • 1. Нарушение (подавление) процесса роста и размножения клеток, что, в свою очередь, приводит к подавлению процессов регенерации поврежденных тканей. Например, при облучении заживление ран происходит очень медленно.
  • 2. Нарушение всех видов обмена веществ (белкового, жирового, углеводного, водно-солевого), что приводит к серьезным нарушениям питания и функций органов и тканей, потере массы тела.
  • 3. Подавление гемопоэза (кроветворения) (рис. 4.3): в красном костном мозге плоских костей и эпифизах трубчатых костей, в лимфатических узлах и селезенке.
Состав крови

Рис. 4.3. Состав крови

Это проявляется лейкопенией — снижением количества лейкоцитов в крови, тромбоцитопенией — снижением количества тромбоцитов в крови, анемией — снижением количества эритроцитов.

4. Геморрагический синдром, т.е. повышение проницаемости стенок кровеносных сосудов, вследствие чего возникают кровоизлияния в слизистые оболочки, кожу, внутренние органы, возможны кровотечения.

  • 5. Снижение сопротивляемости организма к инфекциям, утрата ранее приобретенного иммунитета, обострения хронических заболеваний, а также осложнения (пневмония и др.).
  • 6. Появление в крови продуктов распада (ядов) клеток тканей, что приводит к интоксикации.
  • 7. Преимущественное поражение центральной нервной системы, что проявляется сначала фазой возбуждения, а затем фазой угнетения. При у-облучении в дозе 50 Зв и более отмечается нервная форма лучевой болезни, т.е. прямое повреждение клеток центральной нервной системы.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>