Рентгеновские лучи, реакции, вызванные

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]

Б предшествующих главах мы подробно рассмотрели механизм реакций полимеризации, протекающих под влиянием различных инициаторов. Те же процессы могут быть вызваны и без введения посторонних веществ, если для инициирования используются излучения с высокой энергией у лучи, рентгеновские лучи, быстрые электроны. Облучение мономера соответствующими источниками энергии вызывает появление активных частиц — ионов и свободных радикалов, которые возбуждают процесс нолимеризации. В этом смысле радиационное инициирование является универсальным методом в зависимости от условий эксперимента (температура, среда) и природы мономера полимеризация может протекать избирательно по радикальному, катионному или анионному механизму. Возможно также параллельное течение радикальных и ионных реакций. В настоящей главе мы остановимся на факторах, определяющих механизм полимеризации при радиационном ишщиирований, и сосредоточимся главным образом на полимеризации в твердом теле. Эти процессы, представляющие большой интерес, реализуются главным образом при применении радиационного инициирования. [c.443]

Образование перекиси водорода при облучении воды, особенно в присутствии кислорода, привело к умозрительному выводу, правда подкрепленному некоторыми доказательствами, что повреждение живых клеток при интенсивном облучении отчасти может быть обусловлено химическим механизмом с участием перекиси водорода или других перекисей [108, 109]. Конечно, протекающие при этом процессы очень сложны и связаны, без сомнения, с различными другими реакциями с участием свободных радикалов, но, поскольку основное содержимое большинства клеток (около 70%) представляет собой воду, образование следов перекиси водорода должно быть весьма вероятным. Угнетающее действие перекиси водорода на биологические процессы рассматривается в другом разделе. Особенный интерес представляют два доказательства 1) отмечено, что добавление перекиси водорода в среды с бактериями может вызвать появлепие мутантных штаммов, аналогичных наблюдаемым при облучении бактерий, 2) найдено, что различные биологические структуры при облучении в атмосфере с недостаточным содержанием кислорода разрушаются меньше, чем при достаточной концентрации кислорода. Так, при более низком парциальном давлении кислорода, чем в воздухе, крысы в состоянии перенести значительно большие дозы излучений, а рентгеновское облучение вредителей растений и фруктов вызывает меньшее количество изменений хромосом и мутаций. При бомбардировке рентгеновскими лучами это согласуется с установленной четкой взаимосвязью между количествами образовавшейся перекиси водорода и присутствующего кислорода. Дальнейшие данные по этому вопросу можно получить из недавно проведенного семинара по химии биологических последействий ультрафиолетовых и ионизирующих излучений [110]. [c.64]

Прежде чем продолжать обсуждение явлений, сопутствующих облучению растворов, следует остановиться более подробно на различиях между действием различных видов излучения на чистую воду. Быстрые электроны возбуждают или ионизируют не более 1% молекул, через которые они проходят, и поэтому распределение радикалов, образующихся первоначально в воде под действием такого излучения, почти однородно. Излучения, связанные с большей плотностью ионизации, как, например, медленные электроны и а-частицы или другие тяжелые частицы, имеют значительно больше шансов вызвать ионизацию при прохождении через молекулу в случае действия таких излучений радикалы образуются поэтому первоначально в большой концентрации в узкой зоне, расположенной вдоль следа частицы. Многие из этих радикалов рекомбинируют друг с другом, прежде чем им удается выйти в основной объем жидкости и реагировать с растворенными веществами. Только та доля радикалов, которая выходит в раствор, может быть использована для зарождения цепей обратной реакции. Те радикалы, которые не выходят в раствор, обусловливают образование некоторого количества водорода и перекиси водорода. Доля выходящих радикалов не может достигнуть единицы даже в случае облучения быстрыми электронами потому, что быстрые электроны с течением времени могут замедлиться, а в качестве медленных электронов они будут вызывать в конце своей траектории ионизацию большой плотности, аналогичную ионизации, вызванной а-частицами. Эти малые участки плотной ионизации ( горячие точки ) обеспечивают постоянный источник водорода и перекиси водорода при облучении раствора жесткими рентгеновскими лучами или быстрыми электронами независимо от того, что происходит с большей частью свободных радикалов, доступных для реакции с растворенньши веществами. Стационарные уровни разложения, очевидно, непосредственно связаны с количеством свободных радикалов, соединяющихся в горячих точках. Чем больше доля радикалов, которым не удается выйти из горячих точек, тем выше должна быть концентрация продуктов [c.87]

Рентгеновские лучи создают частично в воде, а также в самой нуклеиновой кислоте активные свободные радикалы и возбужденные метастабильные состояния весьма реакционоспособные. Радикалы и ведут химические реакции, изменяющие ДНК. Ультрафиолетовый свет является хорошим мутагенным агентом для бактерий, которые могут быть подвергнуты облучению в тонком слое. Изучение спектра действия , т. е. вероятности мутагенеза как функции длины волны, обнаружило оптимум при 260 т и, т. е. в максимуме поглощения нуклеиновых кислот. Квапт hv в этом случае недостаточен для ионизации, но вполне обычен для фотохимических реакций, проходящих через стадии радикалов или метастабильных состояний. Важное наблюдение заключается в том, что можно облучить сначала пустую питательную среду, затем ввести в нее бактерии и вызвать мутагенез. [c.404]

При соударении с какой-нибудь молекулой квант лучистой энергии может быть поглощен этой молекулой. В результате поглощения энергии молекула переходит в возбужденное состояние , и в таком состоянии она оказывается способной вступить в реакцию, которая была для этой молекулы фактически невозможной, когда она находилась на более низком энергетическом уровне. Чтобы вызвать определенную химическую реакцию, квант должен обладать энергией, превышающей некую критическую величину, характерную для данной реакции. Кванты рентгеновских и коротковолновых ультрафиолетовых лучей могут, например, выбивать из атомов электроны, превращая атомы в ионы. Кванты видимой области спектра несут меньше энергии и не способны вызывать ионизацию однако если они поглощаются ййгментами хлоропластов, то они могут осущест- [c.15]