Молекулярна радиобиология

Радиобиология: молекулярен подход за изучаване на ефектите на радиацията върху живите организми.

Въведение

Радиохимията е наука, която изучава ядрените реакции, възникващи при облъчване на живи клетки и тъкани с йонизиращо лъчение. Това е част от медицинската физика и радиационната биология,

Молекулярната радиобиология е научен и технически клон на радиобиологията, който изучава взаимодействието на йонизиращо лъчение с биологични обекти на ниво молекули, биомембрани, ензими, коензими, различни нуклеинови киселини и др. Поради сложността на молекулярните процеси, физични, физикохимични, биохимични и биофизични методи на изследване, както и компютърно моделиране с помощта на компютърни бази данни (модели) на обекти на молекулярни радиобиолози.

Както подсказва заглавието на раздела, обектът на изследване е взаимодействието на радиацията с живата материя, нейното въздействие върху макромолекулите на клетките и други биологични системи като цяло. В същото време радиационните молекули взаимодействат с множество структури на клетъчния биополимер, образувайки голямо разнообразие от йонно-молекулярни разтвори и продукти; всичко това се отразява на функционирането на клетките и тялото. Молекулярната радиолиза е свързана с атомни трансформации - йонизация, възбуждане, дисоциация. Енергията на йонизация от порядъка на 4-5 eV е характерна за продуктите на бета-разпад. Тъй като отделните компоненти на молекулите имат различна ефективност в процеса на разлагане, можем да говорим за вероятност от процес вътре в молекула (йонна реакция) или за атомна реакция - поглъщане на радиация от свободен атом или радикал, аморфен полимер.

Енергията на йонизация на електроните по време на молекулярна радиолиза е много по-голяма от E = 5 eV, достига стойности от 8-9 до 30 eV, така че процесът е високоенергиен. Наред с частичната радиолиза на молекулите, крайните продукти след тях могат да бъдат радикали и свободни атоми. Възбудените молекули, чийто живот достига от порядъка на няколко пикосекунди, са реактивни вещества и позволяват вътремолекулен пренос на електрони в значителни обеми, поради което са в състояние да провеждат ефективни атомни реакции една през друга дори при ниски енергии. Механизмът на възбуждане е радиационно преразпределение на енергията в молекулата, което не е придружено от пренос на заряд и означава, че няколко електрона се възбуждат от един квант. Вещество, което е влязло във възбудено състояние, може да се отпусне обратно чрез директен радиационен преход по същото енергийно ниво, ако нищо не му пречи. Преходът протича безпрепятствено до изчерпване на спектъра от свободни орбитали, върху които се намира разрешеното за прехода вибрационно състояние и се налага преминаване към друга молекула. Последният резултат от адхезионния ефект е преходът към съседно енергийно ниво. Ефектът води

Радиобиологията е наука, която изучава ефектите на йонизиращото лъчение върху живите организми, особено върху биологичните клетки. Молекулярното ниво е едно от нивата на организация на биологичните системи, на което се разглеждат молекулите и техните взаимодействия в клетката, както и молекулите между клетките.

Молекулярната радиобиология е клон на изследването на ефектите на радиацията върху живите тъкани на молекулярно-клетъчно ниво. Областите на изследване включват използването на различни радиологични техники за изследване на молекули и атоми в клетките и ефектите от промените в химичния състав на клетките, причинени от радиация. Целта на молекулярната радиобиология е да разбере физиологичните механизми, участващи в увреждането на клетките поради излагане на йонизиращо лъчение.

Основните процеси, които се изучават в молекулярната радиобиология, са клетъчните механизми, отговорни за формирането на радиационни увреждания, радиостимулацията и радиочувствителността на определени процеси в клетките. Молекулярните механизми на въздействието на йонизиращото лъчение могат да включват стимулиране на окислителните процеси и образуването на свободни радикали, активиране на ензими и протеини, модификация на нуклеинови киселини и др.