Molekulární radiobiologie

Radiobiologie: molekulární přístup ke studiu účinků záření na živé organismy.

Úvod

Radiochemie je věda, která studuje jaderné reakce, ke kterým dochází, když jsou živé buňky a tkáně ozařovány ionizujícím zářením. Je součástí lékařské fyziky a radiační biologie,

Molekulární radiobiologie je vědní a technický obor radiobiologie, který studuje interakci ionizujícího záření s biologickými objekty na úrovni molekul, biomembrán, enzymů, koenzymů, různých nukleových kyselin atd. Vzhledem ke složitosti molekulárních procesů, fyzikálních, fyzikálně-chemických, biochemické a biofyzikální metody výzkumu a také počítačové modelování pomocí počítačových databází (modelů) objektů molekulárních radiobiologů.

Jak již název sekce napovídá, předmětem studia je interakce záření s živou hmotou, jeho vliv na makromolekuly buněk a další biologické systémy jako celek. Současně molekuly záření interagují s četnými strukturami buněčného biopolymeru a tvoří širokou škálu iontově-molekulárních roztoků a produktů; to vše ovlivňuje fungování buněk a těla. Molekulární radiolýza je spojena s atomovými přeměnami - ionizace, excitace, disociace. Pro produkty rozpadu beta je typická ionizační energie řádově 4-5 eV. Vzhledem k tomu, že jednotlivé složky molekul mají různou účinnost v procesu rozkladu, můžeme hovořit o pravděpodobnosti procesu uvnitř molekuly (iontová reakce) nebo o atomové reakci - absorpci záření volným atomem nebo radikálem, amorfním polymerem.

Ionizační energie elektronů při molekulární radiolýze je mnohem větší než E = 5 eV, dosahuje hodnot od 8-9 do 30 eV, proces je tedy vysokoenergetický. Spolu s částečnou radiolýzou molekul mohou být konečnými produkty po nich radikály a volné atomy. Excitované molekuly, jejichž životnost dosahuje řádově několika pikosekund, jsou reaktivní látky a umožňují intramolekulární přenos elektronů ve významných objemech, díky čemuž jsou schopny mezi sebou provádět účinné atomové reakce i při nízkých energiích. Mechanismus excitace je radiační redistribuce energie v molekule, která není doprovázena přenosem náboje a znamená, že jedním kvantem je excitováno několik elektronů. Látka, která vstoupila do excitovaného stavu, se může uvolnit zpět prostřednictvím přímého radiačního přechodu podél stejné energetické hladiny, pokud ji nic neruší. Přechod probíhá bez zábran, dokud není vyčerpáno spektrum volných orbitalů, na kterých se nachází vibrační stav povolený pro přechod, a je nutné přejít na jinou molekulu. Posledním výsledkem adhezního efektu je přechod na sousední energetickou hladinu. Efekt vede

Radiobiologie je věda, která studuje účinky ionizujícího záření na živé organismy, zejména biologické buňky. Molekulární úroveň je jednou z úrovní organizace biologických systémů, na které jsou uvažovány molekuly a jejich interakce v buňce a také molekuly mezi buňkami.

Molekulární radiobiologie je oborem studia účinků záření na živou tkáň na molekulárně-buněčné úrovni. Oblasti výzkumu zahrnují použití různých radiologických technik ke studiu molekul a atomů v buňkách a účinků změn v chemickém složení buněk způsobených zářením. Cílem molekulární radiobiologie je porozumět fyziologickým mechanismům, které se podílejí na poškození buněk v důsledku expozice ionizujícímu záření.

Klíčovými procesy, které jsou v molekulární radiobiologii studovány, jsou buněčné mechanismy odpovědné za vznik radiačního poškození, radiostimulace a radiosenzitivita některých procesů v buňkách. Molekulární mechanismy vlivu ionizujícího záření mohou zahrnovat stimulaci oxidačních procesů a tvorbu volných radikálů, aktivaci enzymů a proteinů, modifikaci nukleových kyselin atd.