Химические эффекты, вызываемые ионизирующими излучениями

Наследственные изменения (мутации) свойств микроорганизмов могут происходить под влиянием химических и физических факторов (ионизирующее излучение и ультрафиолетовые лучи). При радиационной селекции используют преимущественно гамма-лучи и быстрые нейтроны, которые дают лучший мутагенный эффект. Однако их использование для получения промышленных штаммов ограничено. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны 2650 нм обладают также хорошим мутагенным действием, так как лучи этой длины волны избирательно поглощаются молекулами ДНК. Ультрафиолетовые лучи вызывают возбуждение молекулы, что в последующем приводят к их химическому изменению. [c.121]

Лучистая энергия. Ультрафиолет и ионизирующее излучение непосредственно действуют на нуклеиновые кислоты в клетке, вызывая смертельные мутации, или приводят к образованию свободных радикалов, вызывающих инактивацию ферментных систем и разрушение 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, а также 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]

Ионизирующее излучение (гамма- и рентгеновские лучи) обладает такой значительной энергией, что способно выбить из молекулы электроны с образованием ионов. Инфракрасное излучение, имеющее низкую энергию, при взаимодействии с молекулами вызывает колебательные и вращательные эффекты. Электромагнитное излучение в близкой ультрафиолетовой и видимой областях спектра (240—700 нм) взаимодействует с электронами молекулы. Фотохимия изучает химические взаимодействия, [c.53]

Выше было показано, что все виды излучений высокой энергии взаимодействуют с веществом посредством образования заряженных частиц (электронов или тяжелых заряженных частиц), обладающих высокой энергией. Эти частицы действуют по существу одинаково, вызывая ионизацию и возбуждение атомов и молекул вокруг треков. Однако экспериментально установлено, что различные типы излучений часто вызывают разные конечные эффекты. Так, у учи, например, вызывают окисление ионов закиси железа в разбавленном водном растворе со скоростью 15,5 иона на 100 эв поглощенной раствором энергии. В то же время а-частицы полония на такое же количество поглощенной энергии дают только одну треть указанного числа ионов окиси железа. Причина этого несовпадения — различие в линейной плотности первичных актов вдоль треков ионизирующих частиц для этих двух видов излучения. В том случае, когда акты ионизации и возбуждения молекул совершаются близко друг за другом (а-частицы)-, образующиеся при этом реакционноспособные промежуточные продукты находятся достаточно близко, чтобы вступить между собой в химическое взаимодействие. Если же ионизации и возбуждения происходят в точках, разделенных между собой значительными расстояниями (у-лучи), взаимодействие образующихся при этом промежуточных продуктов становится менее вероятным и они с большей эффективностью реагируют с веществом, находящимся в облучаемой среде. Можно таким образом рассматривать два крайних механизма поведения ионизирующих излучений один из них характерен для идеальных а-частиц, другой — для идеальных у-лучей. Все наблюдаемые в действительности химические эффекты, обусловленные действием реально существующих видов излучений, по своему механизму занимают некоторые промежуточные положения. [c.22]

Примем как исходное положение, что биологические эффекты ионизирующих излучений связаны некоторым образом с химическими изменениями, вызываемыми этими излучениями. При этом немедленно возникает необходимость объяснить, каким образом заметные биологические эффекты могут вызываться малыми дозами излучений, приводящими лишь к совершенно незначительным химическим изменениям. Заметные биологические эффекты в различных объектах возникают при воздействии доз от 50 до 5-10 р. Число [c.55]

Третий механизм, предложенный Греем (не опубликовано), основывается на том, что при ионизации молекул воды внутри и непосредственно снаружи хромосом должны возникать активные радикалы, способные вызывать химические изменения, в том числе по мнению Грея, и нарушения связей на некотором расстоянии от места ионизации. Если эффективными в этом отношении являются радикалы Н, образующиеся на расстоянии порядка 15 л мк от траектории частицы, то эффект ионизации действительно может распространиться, особенно для сильно ионизирующих излучений (а-частиц). [c.58]

При работе с химическими мутагенами нередко проявляется их токсическое действие на клетки. Высокий процент летальности при их использовании может приводить к гибели всей популяции клеток, поэтому при работе с химическими мутагенами используют в основном невысокие дозы. При этом иногда мутагенные вещества не отмывают от протопластов и культивируют их в присутствии мутагена. Ионизирующее излучение вызывает меньший токсический эффект. Более того, даже высокие дозы облучения подавляют лишь репродукционную и регенерационную способности клеток, сохраняя, однако, их метаболическую активность. [c.154]

Повышенную эффективность действия ионизирующих излучений в присутствии кислорода (гл. 8) можно объяснить тем, что кислород активен на уровне начальных химических повреждений. Существует несколько гипотез, пытающихся объяснить этот эффект. Одна из них предполагает, что кислород действует прямо на облученную молекулу "мишени" и предотвращает возможность любых восстановительных процессов. Наиболее распространенная гипотеза состоит в том, что кислород индуцирует появление более разрушительных свободных радикалов, которые и вызывают кислородный эффект. [c.24]

Биологический эффект ионизирующего излучения является результатом влияния радиации на многих уровнях — от молекулярного до организменного и популяционного. Первичные механизмы действия всех типов излучения на живой организм сходны. Их общая особенность состоит в том, что значительный биологический эффект вызывается слабой энергией и небольшим числом первичных радиационно-химических реакций. Например, при гамма-облучении дозой около 10 Гр (1000 р) летальной для млекопитающих, поглощается энергия, равная 8,4 кДж/г, достаточная лишь для повышения температуры на 0,001 °С. [c.435]

Естественно, что представленная классификация не является абсолютной. Учитывая, что многие химические соединения в зависимости от концентрации могут вызывать различные эффекты и тем самым переходить из одного класса взаимодействия в другой, можно ожидать что при одних дозах этих факторов будет наблюдаться, например, протекция, при других, более высоких, - синергизм. Важен сам по себе факт наличия различных дозовых зависимостей для ионизирующих излучений и модифицирующих агентов — реальная картина взаимодействия таких факторов трудно прогнозируема. Это особенно важно в отношении низких уровней доз излучений и модифицирующих естественных и антропогенных факторов среды, оценка эффективности которых строится в основном экстраполяционно. [c.175]

Ниже мы рассмотрим ту область энергий, в которой в первом приближении эффекты не зависят от типа химических связей в молекулах вещества. Рассмотрим сначала действие рентгеновских и у-лучей. Если квант излучения проходит вблизи электрона или встречает его, обладая небольшой энергией, то такое возмущение вызывает электронный переход, и возбужденный электрон либо остается в связанном состоянии (истинное возбуждение), либо переходит в несвязанное состояние (ионизация, в результате которой освобождаются электроны с довольно малой энергией). Однако при центральном соударении кванта с электроном первый может передать ему почти всю свою энергию. Это явление аналогично ударному взаимодействию с электроном, происходящему при облучении вещества тяжелыми частицами. При большой энергии падающего кванта столкновение приводит к вырыванию быстрого электрона, способного ионизировать большое число атомов. [c.198]

Радиационная химия изучает хи.мнческие превращения, происходящие при воздействии ионизирующих излучений. Действие всех видов радиационного излучения п конечно.м счете сводится к взаимодействию заряженных частиц с электронами вещества, поэтому химический эффект действия различных излучений в значительной мере одинаков. Наиболее существенное отличие радиационно-химических реакций от фотохимических связано с неизбирагельным характером поглощения ионизирующего излучения. В то время как свет поглощается, если его частота соответствует частоте поглощения молекулы, энергия радиации поглощается всеми молекулами, вызывая акты ионизации и переводя молекулы в возбужденное состояние. Сохраняя все преимущества фотохимического инициировании (слабая температурная зависимость, отсутствие загрязнений в реакционной среде и др.), радиационное инициирование не накладывает каких-либо особых требований на реакционную среду. Эта среда может быть многокомпонентной, непрозрачной, находиться в разных агрегатных состояниях, кроме того, конструкция реактора может быть произвольной. [c.261]

При работе с материалами, обладающими высокой удельной активностью или при длительном хранении меченых соединений, часто наблюдается расщепление, полимеризация и изомеризация оргаптесшх соединений под влиянием ионизирующего излучения. Все виды ионизирующего излучения вызывают различные химические эффекты преимущественно посредством вторичных электронов, которые возбуждают и ионизируют молекулы [c.675]