Реакции клеток на облучение

Таким образом, был установлен факт высокой радиочувствительности НМС—ДНК в клетке и прослежена корреляция между накоплением повреждений в этих структурах и биологической реакцией клетки на облучение. Результаты исследований дают основание предполагать, что НМС—ДНК могут быть одним из первичных субстратов действия ионизирующей радиации на клетку. [c.62]

Количественный анализ, основанный на принципе попаданий, не может вскрыть природу физико-химических процессов, развивающихся в клетке вслед за возникновением одиночных актов ионизации (попаданий). Однако он позволил ввести в радиобиологию представление о вероятностной природе единичной реакции клетки на облучение. Появилась возможность корректного описания кривых доза — эффект , анализа важнейших пара- [c.122]

Пример широко распространенных адаптивных модификаций — реакция клетки на действие излучений и химических мутагенов. Например, сохранение в ДНК клетки циклобутановых димеров и других продуктов действия ультрафиолетового излучения, не устраняемых конститутивными системами репарации при больших дозах облучения, индуцирует систему 505-репарации (см. гл. 6). Так же следует рассматривать и реакцию адаптивного ответа, когда, предварительная обработка клеток умеренными дозами мутагена делает их устойчивее к действию высоких доз того же мутагена. [c.443]

Отсутствие реакции на облучение на живой опухоли может быть гипотетически сведено к непроницаемости живой раковой клетки для излучения. В связи с этим особенно интересен яркий положительный эффект, получающийся при облучении метастаза, сохраняющегося на трупе животного в течение получаса после декапитации (Ю. П. Пономарева, 1959) (табл. 40). [c.202]

В результате облучения в клетке можно зарегистрировать множество разнообразных реакций — задержку деления, угнетение синтеза ДНК, повреждение мембран и др. Степень выраженности этих реакций зависит от того, на какой стадии жизненного цикла клетки проведено облучение. [c.39]

Одна группа фактических данных относится к продуктам, выделяющимся при действии ионизирующих излучений на углеводороды. Чарлзби [23] рассчитал соотношения между продуктами, образующимися при облучении бутана [27], пропана [28] и этана [28] а-частицами и быстрыми дейтонами, принимая, что все связи углерод — углерод равноценны в отношении деструкции. Он пришел к выводу, что реакции в легких углеводородах, даже в газовой фазе, подобны реакциям, протекающим в высших углеводородах и полиэтилене, включая как деструкцию, так и сшивание. При этом не рассматривался эффект рекомбинации радикалов в клетке , который должен приводить к снижению результирующей скорости деструкции в твердом полимере по сравнению со скоростью этого процесса в газовой фазе. Миллер и другие [26] установили, что гипотеза о равноценности [c.118]

Например, реакции, происходящие под влиянием тех или иных видов облучения, казалось, следует отнести к некаталитическим, так как источник облучения здесь не снижает энергию активации, а только доставляет ее системе, инициирует процесс и поддерживает его. Все эти реакции протекают так или иначе в каких-то сосудах (стекло, металл, клетка зеленого листа и т. д.), стенки которого участвуют в процессе. Кроме того, реагенты, как правило, далеки от абсолютной чистоты, и, следовательно, примеси тоже участвуют в процессе. Поэтому прак- [c.371]

Гибель и уничтожение микроорганизмов. Под гибелью микроорганизмов имеют в виду необратимую утрату способности к росту и размножению в лабораторных условиях это обычно означает потерю способности к образованию колоний. Многие повреждения, как правило приводящие к гибели клетки, в определенных условиях могут быть обратимы, Хорощо известно явление реактивации после облучения ультрафиолетом или воздействия высоких температур (разд. 15.2.2). Количественные данные относительно гибели микроорганизмов (естественной или вызванной каким-либо агентом) можно получить только для популяции, но не для отдельных клеток. В некоторых случаях скорость уменьшения числа живых клеток в популяции в любой момент времени пропорциональна числу имеющихся жизнеспособных клеток процесс отмирания клеток подчиняется тогда кинетике реакций первого порядка (где к-коэффициент, характеризующий скорость отмирания). Это относится, например, к стерилизации облучением. [c.207]

Бактерицидное действие ультрафиолетового излучения вызывается протеканием фотохимических реакций, ведущих к нарушению обмена веществ в клетках микроорганизмов, образованию биологически активных веществ и коагуляции белковых макромолекул. При дозе облучения, вызывающей 100%-ную гибель микроорганизмов (3000 мВт-с/м2), наблюдается уменьшение клеток в объеме, истончение клеточной оболочки и отделение от нее цитоплазмы. Однако малые дозы излучения оказывают стимулирующее действие на жизнедеятельность микроорганизмов. [c.160]

Рассмотрим возможные процессы, протекающие под облучением в твердой системе, состоящей из молекул АВ (А и В могут быть любыми группами атомов). В поле ионизирующего излучения может происходить как отрыв электрона, так и диссоциативная ионизация. В последнем случае мы уже имеем химическую реакцию, происходящую ионным путем. Следует, однако, учесть, что в конденсированных системах большим частицам трудно расходиться из-за эффекта клетки и поэтому вероятность диссоциативной ионизации может оказаться очень небольшой. При отрыве электрона образуется ион-радикал АВ+. Он может вступать в различные реакции. Рассмотрим из них основные. [c.174]

Нарастание эффекта во времени можно объяснить, лишь допустив наличие цепной реакции в биохимическом процессе, либо допустив, что клетка после облучения проходит ряд промежуточных состояний, пока не дойдет до решающего , достигнув которого она неизбежно пройдет все последующие процессы, включая конечное состояние [6]. [c.313]

В твердой фазе радикал -NHa при облучении аминов не обнаруживается, что, правда, может быть связано с затрудненностью этой реакции в твердой фазе вследствие эффекта клетки. Влияния этилена на выход метана не было обнаружено. Поэтому один из возможных механизмов образования метана в газовой фазе — это последовательность реакций [c.246]

СОз при облучении ССЦ очень мал и составляет всего 0,3 [94]. Небольшой выход стабилизированных радикалов при облучении таких соединений связан, по-видимому, с эффектом клетки. Отрыв атома С1 от соседней молекулы прп низких температурах маловероятен, поскольку энергия активации реакции [c.307]

В таких же соотношениях получают продукты реакции при облучении эквимолярной смеси 1,3-дифенилацетона и 1,1,3,3-тетра-фенилацетона. Статистическое соотношение арилэтанов однозначно доказывает, что рекомбинация происходит вне клетки растворителя, так как при рекомбинации в клетке в результате фотолиза [c.172]

Таким образом, если допустить, что действие ионизирующей радиации на НМС — ДНК в клетке подобно действию в разбавленном растворе, то высокая биологическая эффективность радиации на эти структуры может быть связана не только с большим размером радиационно-химических повреждений (разрывами полинуклеотидной цепи, модификациями оснований в молекуле ДНК), но и с денатурационными повреждениями. Не исключено, что в клетках более высокоорганизованных существ, чем микроорганизмы, где ДНК входит в состав таких сложных надмолекулярных структур, как хромосомы, именно денатура-циовные повреждения в структуре ДНК могут быть причиной различной реакции клетки на облучение и определять не только размеры повреждения в клетке, но и возможность восстановления этих повреждений. Если считать, что в общем виде наши соображения верны, то изложенное выше можно подкрепить несколькими примерами. [c.64]

Скажем несколько слов об относительной радиочувствительности хромосом на разных стадиях митотического цикла (МЦ). Шальнов в своем докладе уже отметил, что ряд процессов, входящих в общую реакцию клетки на излучение, имеет свои периоды максимальной радиочувствительности. Механизм синтеза ДНК больще всего страдает при облучении клеток в Gi-периоде, а пусковой механизм собственно митоза —при облучении в Gs. В каком периоде МЦ наиболее радиочувствительна структура самой хромосомы Как это ни странно, в радиационной цитогенетике при большом количестве важного фактического материала почти нет надежных количественных данных об истинной частоте разрывов хромосом на каждой из стадий МЦ. Известно, что прямых методов регистрации первичных разломов или потенциальных повреждений хромосом в интерфазе не существует. Экспериментально мы можем определить разрывы только на стадии митоза. Но при этом остаются неучтенными не менее 90% всех первичных разрывов, имевших место до начала митоза. Причина этого заключается в том, что с момента облучения интерфазного ядра до регистрации разрыва или неправильной рекомбинации хромосом в митозе проходит несколько часов и большая часть первичных повреждений структуры восстанавливается, причем чаще всего без видимого искажения структуры хромосом (истинная реституция). Кроме того, не во всех исследованиях учитываются все принципиально обнаруживаемые в митозе перестройки хромосом. [c.83]

Однако сейчас можно сказать, что теория мишени в той ее части, где она утверлодает, что микрогеометрическое распределение первичных физических событий при облучении клетки элементарными частицами или квантами высокой энергии обусловливается законами теории вероятности и квантовой физики, сохраняет свое значение. Также верно и другое положение в этой теории, утверждающее, что реакция клетки на облучение (задержка деления, мутация и т. д.) определяется тем, какие элементарные биологические единицы поглощают энергию излучений. [c.3]

Все представленные выше соединения и такие, как 5-фторура-цил, l-p-D-арабинофуранозилцитозин и ряд других агентов, синхронизируя клетки, в принципе могут быть использованы для повышения радиационной реакции популяции. Однако при этом необходимо соблюдать определенные требования блок деления должен быть обратимым и специфичным, достаточно длительным для того, чтобы клетки могли доходить до нужной фазы цикла вариации в длительности отдельных фаз цикла должны быть невелики необходимо знать параметры клеточного цикла данной популяции, реакцию на облучение и на используемый для синхронизации агент конкретных клеток в каждой фазе цикла и, как результат всего этого, необходимо строгое соблюдение интервала времени между введением препарата и облучением. [c.245]

Лучистая энергия. Ультрафиолет и ионизирующее излучение непосредственно действуют на нуклеиновые кислоты в клетке, 15ызывая смертельные мутации, или приводят к образованию свободных радикалов, вызывающих инактивацию ферментных систем и разрущение клеточных структур. Солнечный свет, особенно его коротковолновая часть спектра, оказывает выраженное бактерицидное действие. УФО используют в медицине для обработки (дезинфекции) воздуха и поверхностей в операционных, родильных домах и отделениях, асептических помещениях аптек, в бактериологических лабораториях. Для этих целей в помещениях устанавливают бактерицидные облучатели с длиной волны 260 — 300 нм. Волны 260 нм максимально поглощаются ДНК, что приводит к образованию димеров тимина и соответственно к летальным мутациям. Вместе с тем УФО обладает низкой проникающей способностью и оказывает антимикробное действие только на поверхностях или в прозрачных растворах. Ионизирующее излучение (чаще у-лучи изотопов Со или - Сз) используют для стерилизации термочувствительных материалов, например изделий из пластика. Обладая высокой проникающей способностью, этот вид электромагнитных волн приводит к потере электронов и образованию из атомов ионов, появлению свободных радикалов, которые могут приводить к полимеризации и другим химическим реакциям, сопровождающим разрушение химических структур микроорганизмов, атакже появлению токсичных перекисных соединений. Чувствительность микроорганизмов к ионизирующему излучению сильно варьирует (например, облучение микобактерий туберкулеза дозой 0,14 мегарад приводит к такому же эффекту, как облучение возбудителя полиомиелита дозой 3,8 мегарад). [c.431]

Реакцию задержки деления следует отличать от полного подавления митоза, наступающего после воздействия больших доз, когда клетка значительное время продолжает жить, но необратимо утрачивает способность к делению. Среди многих проявлений действия излучения на жизнедеятельность клетки подавление способности к делению является наиболее важным. Основной причиной репродуктивной гибели клеток являются структурные повреждения ДНК (одно- и двухнитевые разрывы), возникающие под влиянием облучения. Макромолекулы ДНК состоят из генов и образуют хромосомы, управляющие всей деятельностью клетки. Структура молекулы ДНК в соответствии с моделью Уотсона — Крика представляет собой две длинные цепи нуклеотидов, закрученные относительно друг друга в двойную спираль. Ее можно представить как спиральную лестницу, боковины которой формируются молекулами моносахарида (де-зоксирибозы) и фосфорной кислоты, а перекладины образованы четырьмя парами азотистых оснований аденином (А), цитозином (Ц), гуанином (Г) и тимином (Т) (рис. 4.2). [c.39]

Реакция организма на облучение в значительной степени зависит от продолжительности облучения. Поражающее действие ионизирующего излучения возрастает с увеличением дозы и несколько уменьшается, если облучение проводится многократными долями суммарной дозы. Это объясняется тем, что параллельно с развитием лучевого поражения идут гфоцессы восстановления, мешающие развиваться лучевому поражению. Многие радиационные повреждения репарируют-ся (восстанавливаются). Феномен пострадиационного восстановления обусловлен тем, что при облучении возникают и такие повреждения, которые при определенных условиях могут быть устранены системами ферментативной репарации. Такие повреждения гфиня-то называть потенциальными. Их дальнейшая судьба после возникновения двоякая либо они репарируются, и тогда клетка выживает, либо повреждение реализуется, и тогда клетка гибнет. [c.40]

Исследования воздействия излучения на живую клетку насчитывают значительно более долгую историю, чем изучение его действия на синтетические полимеры. С точки зрения благополучия человечества и интересов науки первая область действительно более важна. Но обе эти области знания базируются на одних и тех же основных принципах, связаны, по-видимому, с одними и теми же основными реакциями и фактически представляют собой одно целое. И здесь и там задача заключается в том, чтобы выяснить, как происходят при облучении сшивание полимерных цепей, их деструкция и ряд других реакций. В живой клетке мы имеем дело главным образом с молекулами протеинов и нуклеиновых кислот. Строение и состав этих полимеров в общем виде нам известны, но наиболее важные вопросы до сих пор ускользают от нашего понимания. До настоящего времени нам неизвестно (за исключением единственного случая с инсулином) расположение структурных единиц — аминокислот и нуклеозидов. Еще меньше мы знаем о том, как действует на них излучение и каким образом инициированные излучение.м ре акции вызывают в организме явление лучевой болезни, стимулируют разрушение тканей и их рост (может иметь место и то и другое) и мутации генов. Непонятным и весьма важным является вопрос о том, как малые дозы облучения, недостаточные для того, чтобы вызвать заметные эффекты в большинстве полимеров in vitro, могут создавать в клетке или в организме в целом большие изменения, приводящие к их гибели. Эти вопросы приобрели большое значение уже с момента открытия в 1895 г. рентгеновских лучей и в 1896 г. радиоактивности (Веккерель) [c.8]

Радикальные пары в этой реакции были зафиксированы методом ЭПР в замороженном растворе (77°К), благодаря чему удалось заметно снизить скорость внутриклеточной рекомбинации и скорость диффузии из клетки. На рис. 1, а приведен спектр ЭПР облученного АИБН через [c.8]

Облучение бензальдегидов в отсутствие кислорода и хороших доноров водорода дает в качестве главных продуктов бензоины. Механизм, показанный на схеме (109), установлен в результате исследования [223] поляризованного спектра ЯМР (химически индуцированной динамической поляризации ядер, ХИДПЯ-эф-фекта [224]) в процессе фотолиза замещенных бензальдегидов. Эта методика позволяет обнаружить множественность промежуточных радикалов и связать ее с механизмом образования конечных продуктов. Возбужденное триплетное состояние альдегид отщепляет водород от второй молекулы альдегида с образованием сближенной пары радикалов, которая взаимодействует внутри клетки растворителя и дает бензоин. Выход радикалов из клетки приводит к появлению радикальных частиц, которые также способны отщеплять водород от альдегида, но не приводят к образованию бензоинов. Поляризация, наблюдаемая в исходном альдегиде, является результатом вырожденной реакции с гидрок-сибензильными радикалами [схема (109)]. [c.750]

Прежде всего, загар-это защитная реакция кожи на облучение. В результате этой реакции образуется черно-коричневый пигмент меланин. Недаром ведь у негров черная кожа. Строение этого пигмента до сих пор в точности не установлено, но известна его брутто-формула, которая записывается так С77Нд80ззК148. Образование меланина идет в особых клетках кожи-меланоцитах. [c.30]

При изучении механизма реакций окисления широко используют фотохимическое инициирование. Для образования свободных радикалов под действием квантов света необходимо, чтобы кванты поглощаемого света обладали достаточной энергией. Кванту света с длиной волны 6000 А соответствует энергия 48 кжaл/N, где N — число Авогадро кванту света с длиной волны 3000 А — энергия 96 квал/К. Следовательно, облучение светом с длиной волны 2500—4000 А может вызывать диссоциацию связей С—С или С—Н в углеводородах. Однако большинство углеводородов очень слабо поглощает свет в этой области, поэтому приходится вводить в систему сенсибилизаторы — вещества интенсивно поглощающие свет с последующей передачей энергии молекулам реагента, распадающегося на свободные радикалы. Для тех же целей можно использовать вещества, способные распадаться на радикалы под непосредственным воздействием света, например, перекиси и гидроперекиси. При облучении светом с длиной волны меньше 3000 А (ультрафиолетовая область) перекись распадается на два радикала но связи О—О. Радикалы выходят в объем из клетки растворителя и начинают цепное окисление. Азодиизобутиронитрил имеет максимум поглощения при 3450 А и заметное поглощение на участке до 4000 А. Поглотив квант света, возбужденная молекула динитрила распадается на молекулу азота и два свободных радикала. Эффективность первичного распада азодиизобутиронитрила под действием квантов света составляет 0,43 в бензольном растворе [18]. В качестве сенсибилизаторов используют также красители (антрахинон, эозин). Под действием поглощенного кванта света молекула красителя (эозина) переходит в возбужденное, триилетное (бирадикальное) состояние. Бирадикал присоединяет к себе молеку.лу кислорода, давая перекисный радикал, который затем реагирует с молекулой углеводорода и приводит к появлению радикала В. Перекисная форма красителя отщепляет НО2 и переходит в исходное состояние [19]. Схематически такой механизм действия сенсибилизатора — красителя можно записать следующим образом (А — краситель) [c.193]

При проведении реакции в инертной среде имеются все основания считать, что процесс происходит по свободнорадикальному механизму с первоначальным гомолитическим расщеплением связи S-—S (уравнение 162) [142]. После этого может происходить рекомбинация, сопровождаемая уходом из радикальной клетки некоторой части радикалов АгЗОг-, из которых образуются более окисленные продукты (уравнения 163, 164), а также реакции радикального замещения (уравнения 165, 166). Аналогичные реакции происходят при облучении [132]. [c.468]

Кливер и др. [50] изучали разложение жидкого аммиака при облучении Y-квантами кобальта-60. Они нашли, что выходы азота, водорода и гидразина, образовавшихся в первых стадиях процесса, равны G (N2) = 0,22, G (Н2) = 0,81 и О (N2H4) = 0,13. Механизм, очевидно, аналогичен тому, который постулирован для газообразного азота. Однако в данном случае приобретают большее значение реакции с участием возбужденных молекул аммиака (эффект клетки в жидкой фазе), например рекомбинация продуктов, образовавшихся из возбужденных молекул [реакция (7.58)], и дезактивация возбужденных частиц [реакция (7.57)]. Весьма интересен радиолиз [c.185]

При образовании реакционноспособных осколков со значительным избытком кинетической энергии ( горячие осколки) эффект клетки будет выражен слабее. Не успевшие термализоваться горячие атомы водорода, образование которых часто постулировалось при радиолизе углеводородов, в основном замещают или отрывают атомы водорода от молекул углеводородов [123]. Возможно, что акцепторы радикалов не влияют на эти реакции горячих атомов. Однако вероятность того, что горячие атомы успевают прореагировать до термализации, не бесспорна. Имеются веские аргументы в пользу того, что значительные количества не захватываемого акцептором водорода при облучении циклогексана образуются в реакциях отрыва горячими атомами Н (разд. 4.3.1.3). Розенберг и Вольфганг [98] определили, что около 65—70% горячих атомов трития, возникающих в ядерной реакции Не(л, р)Т, взаимодействуют с пропаном и н-бутаном до термализации. Они нашли также, что около 60% этих реакций приводят к образованию НТ в результате отрыва атома водорода. Однако считается, что количество горячих осколков невелико и к тому же реакции отрыва горячими атомами водорода имеют довольно низкие стерические факторы [78]. [c.166]

Гамма- и рентгеновское облучение снижают содержание гликогена в нервной системе, однако реакции нейронов и элементов нейроглии различны нервные клетки утрачивают полисахарид быстрее, чем пограничная с ними нейроглия, причем со временем контраст становится все более резким, очевидно в силу дефицита условий ресинтеза в нейронах. Таким образом, при общем богатстве нервной системы лягушки гликогеном лабильность механизмов его синтеза и распада существенно неодинакова в специфических нервных клетках и в симбиотической с ними ткани — нейроглии. Это лишний раз подчеркивает безусловную необходимость гистохимической проверки результатов любых — и особенно фармакологических— экспериментов судорожные состояния, нарколепсия — при учете сопутствующих им количественных колебаний в содержании гликогена не должны а priori интерпретироваться, как прирост или убыль полисахарида в нейронах необходимо в каждом случае знать фактическую локализацию. По данным М. И. Прохоровой [21], у млекопитающих полная смена гликогена в головном мозгу происходит за 2—4 часа однако не удалось обнаружить разницы в содержании гликогена после облучения рентгеновскими лучами, очевидно, в результате суммации противоположных процессов в нервных и глиальных элементах. [c.161]

При 7-облучении твердого ацетона радикалы -СНз методом ЭПР не обнаруживаются. В то же время они фиксируются этим методом при фотолизе твердого ацетона. Таким образом, едва ли можно объяснить их отсутствие при у-облучении эффектом клетки . Возможно, что при радиолизе они образуются в возбужденном состоянии и тотчас вступают в реакцию с ацетоном, давая метан и ацетонильный радикал. [c.240]

Аналогичная картина наблюдается при облучении парафиновых углеводородов. Радикал - СНд был обнаружен при у-облучении твердого метана [49, 50], а - gHs — при облучении твердого этана [50], причем радикалы СНд в последнем случае не были обнаружены. При радиолизе высших парафиновых углеводородов образуются алкильные радикалы. Hj—СН— H или СНз—СН—СНд. Методом ЭПР-спектроскопии ие было получено данных, указывающих на то, что при облучении парафиновых углеводородов радикалы образуются в результате диссоциации ио связи С—С. По-видимому, если и происходит разрыв связи С—С, то возникающие при этом фрагменты ие стабилизируются вследствие эффекта клетки. Атомы же водорода, отрывающиеся от молекул углеводородов, могут обладать некоторой кинетической энергией, что позволяет им покинуть трек и вступить в реакцию с молекулами углеводорода [c.295]

Основанием для этого является прежде всего относительно малое значение квантового выхода фотолиза в конденсированной фазе вещества по сравнению с фотолизом молекул газа [775— 778]. В полимерах примерно на 10 поглощенных квантов приходится один разрыв химической связи. Одной из главных причин, ответственных за малый квантовый выход фотохимических реакций, считается эффект клетки , или первичная рекомбинация свободных радикалов [775]. А здесь вполне очевидно, что механические силы, растягивающие макро.молекулы, могут препятствовать рекомбинации первичных радикалов и тем самым увеличивать квантовый выход, который в пределе стремится к единице. Это предположение действительно подтвердилось в опытах, выполненных методом ЭПР, когда удалось наблюдать увеличение выхода фоторадикалов при облучении напряженных ориентированных полимеров (подробнее см. ниже) [758, 762-766]. [c.417]

Самое страшное и непостижимое в проблеме рака — это то, что нормальные клетки в ответ на тысячи разнообразных воздействий химическо-кого, физического или физиологического характера и часто даже без очевидных причин изменяются всегда одинаковым образом они вырождаются в раковые клетки. Их обмен веп еств, рост и размножение растормаживаются, выходят из-под контроля. Превратившись в опухолевые, эти клетки заглушают нормальные и в конце концов приводят к смерти организма. Мы еще не знаем точно, в чем заключается это растормаживание . Нам лишь ясно, что оно обусловлено разными причинами изменением генетической информации, т. е. мутацией (например, вследствие радиоактивного облучения), а также нарушением нормальной регуляции обмена веществ в цитоплазме и многим другим. Все это здесь мы обсуждать не можем. Зададимся другим вопросом независимо от того, как возникли раковые клетки, вызывают ли они со стороны организма реакцию, подобную той, которую вызывают чужеродные агенты Разделяет ли организм их на свои и не свои Считает ли он их опасными [c.367]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология