Мишени при радиационных повреждения

Изучение радиационного повреждения, вызванного действием осколков деления, представляет значительный практический интерес. По этой причине процесс заслуживает более внимательного рассмотрения, чем когда он происходит под действием протонов и альфа-частиц [48, 52—54]. Рассеяние энергии осколков деления происходит путем непосредственного взаимодействия с решеткой и с электронами мишени. Последние во всех случаях получают более 95% энергии осколков деления . Ввиду того что отношение масс электрона и осколков деления составляет 2,105, максимальная энергия, которую может получить электрон, достигает 400 эв, а средняя величина равна 100 эв. Что касается столкновений, то Озеров рассчитал, что в уране осколки деления рассеивают 5% своей энергии на смещения в результате столкновения. В своих расчетах он учитывал различные области энергий осколков деления. [c.201]

Некоторые другие добавки, например содержащие лабильные Н-атомы сульфгидрильные соединения цистеамин и цистеин, также защищают от радиационных повреждений. Механизм их действия, по-видимому, заключается в восстановлении окисленных молекул-мишеней. Репарация повреждений с помощью реакций этого типа, в том числе с участием цистеамина, наблюдалась при использовании метода импульсного радиолиза 16, 17]. [c.323]

Выяснение молекулярных механизмов репродуктивной гибели клеток началось в 30-е гг. Последующие 40 лет интенсивных исследований с использованием всех возможных цитологических, биохимических и биофизических методов анализа позволили получить важные доказательства в пользу того, что молекула ДНК служит мишенью радиационного поражения и возникающие в ней повреждения оказываются определяющими в репродуктивной гибели клеток. Ниже будут рассмотрены наиболее убедительные данные, подтверждающие это предположение. [c.137]

Во введении к этой главе говорилось, что исследования на биохимическом и биофизическом уровнях могут вскрыть связь между физикохимическими и биологическими эффектами излучения. В настоящее время повреждения ДНК являются наиболее вероятной связью. В этой главе приведены некоторые общие данные о повреждениях оснований ДНК, разрывах ДНК, а также описаны детали некоторых известных механизмов репарации ДНК. Как мы увидим в дальнейшем, эти молекулярные механизмы дают начальный импульс для излучения таких радиационных эффектов, как повреждения генетического материала, гибель клеток и канцерогенез. Важность изучения радиационной биохимии белков и РНК трудно переоценить, но их повреждения, вероятно, являются менее критической мишенью, чем повреждения ДНК. Роль мембран в радиационной биологии остается не изученной, но тесная связь между ДНК и внутренней мембраной ядра означает, что нельзя игнорировать мембрану в качестве радиобиологической мишени. Наконец, следует всегда помнить при обсуждении повреждений ДНК, что повреждения, которые наиболее легко регистрировать, не обязательно самые важные. [c.46]

ВОЗМОЖНО, связана с тем, что действие излучения концентрируется радиационно-химическим путем на некоторых чувствительных молекулах. Другим фактором может быть дезорганизация клетки, усиливаемая способностью биологических систем увеличивать повреждение. Некоторые химические соединения и кислород влияют на биологическую радиочувствительность так же, как они влияют на химические системы. Некоторые аспекты радиобиологии объяснимы в рамках теории мишеней, которая постулирует, что молекула инактивируется, когда в нее ударяет частица высокой энергии. Эта теория может быть использована для определения размера молекулы. [c.330]

Последнее десятилетие было, несомненно, наиболее плодотворным для лучшего понимания процесса ионного распыления. Однако, как уже указывалось в разных местах данной главы, еще многое нужно сделать, и многое еще не совсем понятно Мы ожидаем, что в области экспериментальных исследований по мере улучшения чистоты и контроля рабочей атмосферы и условий осаждения, которое становится возможным в связи с распространением ионно-сорбционных и турбомолекулярных насосов и прогрессом вакуумной технологии вообще, будут получаться все более и более надежные результаты. Вероятно, одной из самых первоочередных задач является получение надежных основных данных по ионному распылению диэлектриков. Большой объем ценной информации по ионному распылению многокомпонентных материалов и по обогащению поверхности мишеней веществом с низким коэффициентом распыления должен быть получен благодаря использованию довольно новой методики, Оже-электроп-ной спектроскопии [185], которая позволяет проводить неразрушающие исследования состава десяти приповерхностных атомных слоев с чувствительностью до одной сотой монослоя. В области теории по-прежнему оста нется весьма плодотворным содружество физиков, занимающихся радиационными повреждениями, с одной стороны, и изучающих взаимодействие частиц с поверхностью твердых тел — с другой Огромное влияние нз исследования ионного распыления вообще будут оказывать многочисленные практические применения этого эффекта, многие из которых в настоящее время можно только предвидеть. [c.399]

Считается что кислород также фиксирует радиационное повреждение, необратимо присоединяясь к молекуле-мишени с образованием персжси-радикала. [c.323]

Высказанные выше соображения касались механизмов развития начального радиационного поражения. Последнее десятилетие ознаменовалось крупнейшим открытием не только для радиационной биологии, но и для молекулярной биологии в целом. Доказано существование ферментативных систем, способных репарировать начальные радиационные повреждения генетического аппарата клетки. Изучение биохимических механизмов репаративных процессов показало, что облученные клетки способны выщеплять поврежденные азотистые основания, воссоединять разрывы полинуклеотидных цепей ДНК. Постепенно перед исследователями начинает развертываться сложная картина борьбы облученной клетки за выживание и сохранение нативных свойств путем активации репарирующих систем. Эти идеи привели к существенной трансформации представлений о характере действия ионизирующей радиации на клетку. Если на заре развития радиобиологии предпочтение отдавалось статичным моделям, которые рассматривали гибель клетки как результат простого поражения гипотетических субклеточных мишеней, то для современного периода характерен динамический подход, который в целом соответствует представлениям динамической биохимии и биофизики. Становится общепринятым рассмотрение радиобиологического эффекта как результата интерференции двух противоположно направленных процессов — развития начального радиационного поражения и его элиминации за счет функционирования репарирующих систем. Основываясь на этом, Хуг и Келлерер предложили в качестве общей теории действия ионизирующих излучений на клетку стохастическую гипотезу . Она базируется на представлениях о том, что случайные и диффузно расположенные акты ионизации и возбуждения только в редких и маловероятных случаях однозначно приводят клетку к гибели. На эту стохастику первого порядка должна накладываться стохастика более высоких порядков , которая определяется динамической нестабильностью жизненных процессов, способных элиминировать или усиливать начальное радиационное повреждение. Разработанный авторами математический аппарат позволяет формально оценить вероятность перехода повреждения с одного уровня на следующий (развитие повреждения) или обратного перехода, связанного с восстановлением радиационного повреждения. Предложенные математические модели позволили Хугу и Келлереру получить семейство дозных кривых, хорошо согласующихся с наблюдаемыми в реальных экспериментах на клетках. Это послужило важным критерием приложимости динамических моделей для объяснения радиобиологических феноменов. [c.135]

Для этого обширного ряда химических соединений предполагается следующий механизм действия в результате прямого и непрямого действия радиации образуются радикалы мишеией (подразумеваются молекулы ДНК), которые могут сразу же восстановиться химическим путем, тогда повреждение не будет реализовано или же может произойти окисление этого радикала, акцептирование электрона кислородом или другим электрон-ак-цепторным соединением (ЭАС), что приведет к реализации повреждения. Далее, если произойдет энзиматическая репарация, то целостность мишени может восстановиться однако нельзя исключить возможности возникновения нерепарабельного повреждения, вызывающего гибель клетки. И действительно, этот механизм был показан в модельных системах методом импульсного радиолиза и ЭПР-спектроскопией в водных растворах был зарегистрирован перенос электронов с оснований нуклеиновых кислот, нуклеозидов и нуклеотидов к сенсибилизатору. Помимо переноса электрона или даже одновременно с этим процессом возможны дополнительные радиационно-химические реакции связывания ра-диосенспбилизатора со свободнорадикальными продуктами моле- [c.240]

Ионизирующее излучение вызывает в живой материи случайные события ионизации и возбуждения. Согласно теории мишени в клетке есть одно или несколько критических мест или мишеней, поражение которых может привести к гибели клетки. Ионизация, происходящая вне мишени, не приводит к гибели клеток теория мишени относится исключительно к прямому действию ионизирующего излучения. Диффузия свободных радикалов как посредников радиационных повреждений, а также способность клетки репарировать начальные радиационные повреждения делают простое применение теории мишени к клеткам высших растений и животных трудным. Тем не менее радиационная гибель клеток млеко-питаюи йх очень хорошо подходит под некоторые модели теории мишени, поэтому поиски молекулы мишени не закончены, но многочисленные данные свидетельствуют о том, что такой молекулой является ДНК. Тесная связь ДНК с ядерными мембранами также указывает на возможную критическую роль мембраны в гибели клеток. [c.57]

Распространено мнение, что сенсибилизация кислородом происходит посредством процесса фиксации повреждений. Это означает, что кислород, взаимодействуя со свободными радикалами, образуемыми в моле-кулах-мишенях, образует перикисные радикалы (см. гл. 1). Эта фиксация радиационного повреждения происходит в течение 1СГ — 1СГ мс. Альтернативная гипотеза — модель перемещения электронов — предполагает, что радиосенсибилизирующие свойства кислорода и других радиосенсибилизаторов связаны с их электрон-акцепторными свойствами. Как мы видели в гл. 1, излучение может непосредственно ионизировать молекулы-мишени, и образуемые при этом свободнь1е электроны могут или рекомбинировать непосредственно в месте возникновения ("самоизлечение"), или двигаться вдоль молекулы к месту электронной ловушки. Чем дольше электроны остаются свободными перед рекомбинацией, тем больше повреждений они могут индуцировать. Электрон-ак-цепторные агенты, включая кислород, могут реагировать с этими свободными электронами и, таким образом, препятствовать рекомбинации, создавая условия для возникновения большего повреждения. Развитие современных методов быстрого смешивания кислорода с суспензией клеток показало, что повышение эффекта сенсибилизации является двухфазным. Быстрый компонент указывает на повреждение кислородом внешней мембраны клеток, более медленный является следствием повреждения внутриядерных мишеней (ДНК ). [c.112]

В своем докладе Sta ey [1] указал, что связи между химическими исследованиями макромолекул и радиобиологическими эффектами -все еще остаются не выявленными. Соображения о природе мишени для какого-либо повреждения в клетке должны пока основываться на умозаключениях, и в этом докладе обобщены работы, в которых рассматриваются два важных следствия действия ионизирующей радиации —мутагенез и гибель клеток. Последний эффект для наши целей определяется как потеря клеткой способности давать начало росту колонии дочерних клеток. Нет необходимости подчеркивать значение радиационного мутагенеза. Что касается гибели клеток под воздействием излучения, то ее сейчас считают ответственной за многие эффекты, наблюдаемые у облученных животных. Эта проблема рассматривается в работе [2]. [c.136]

Изучение инактивирующего действия ионизирующей радиации на макромолекулах представляет еще самостоятельный интерес как метод анализа функциональных свойств отдельных субмоле-кулярных структур. В этом случае ионизирующее излучение выступает 1в качестве уникального инструмента биофизического анализа ферментов, нуклеиновых кислот и различных надмолекулярных комплексов ДНП, хроматина, рибосом и т. д. Используя математический аппарат теории мишени, можно на основании экспериментальных кривых доза — эффект установить геометрические размеры мишени, ответственной за данный тип инактивации макромолекулы. Модифицируя условия облучения, в ряде случаев можно добиться возникновения селективных поражений макромолекулы и оценить их роль в эффекте инактивации (например, если в результате облучения фермента разрушается определенный аминокислотный остаток и ири этом нарушается конформация активного центра и исчезает сродство к субстрату, то можно предположить, что данный структурный участок регулирует конформацию активного центра). Преимущество радиационного воздействия состоит еще ш в том, что с его помощью можно добиться возникновения узколокальных повреждений в любом участке молекулы, при этом другие структурные звенья останутся неповрежденными (существенно, что при этом макромолекулы могут оставаться сухими, находиться в вакууме или в любой газовой смеси, быть замороженными до любой температуры или параллельно подвергаться иным (воздействиям). [c.95]

Известно, что инактивация вирусов и бактериофагов (бактериальных вирусов) — результат повреждения их ДНК. Исследования на бактериофагах показали, что двойные разрывы ДНК в большинстве случаев приводят к летальным последствиям. Имеются также доказательства, что нерепарированные одиночные разрывы и некоторые типы повреждений оснований могут быть летальными. У бактерий доказательства того, что ДНК — мишень клеточной гибели, несколько сомнительны, и некоторые ученые склоняются к мнению о том, что бактериальная мембрана — основное место радиационного поражения. [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология