Μοριακή Ραδιοβιολογία

Ραδιοβιολογία: μια μοριακή προσέγγιση για τη μελέτη των επιπτώσεων της ακτινοβολίας στους ζωντανούς οργανισμούς.

Εισαγωγή

Η Ραδιοχημεία είναι μια επιστήμη που μελετά τις πυρηνικές αντιδράσεις που συμβαίνουν όταν τα ζωντανά κύτταρα και οι ιστοί ακτινοβολούνται με ιονίζουσα ακτινοβολία. Είναι μέρος της ιατρικής φυσικής και της ακτινοβιολογίας,

Η μοριακή ραδιοβιολογία είναι ένας επιστημονικός και τεχνικός κλάδος της ραδιοβιολογίας που μελετά την αλληλεπίδραση της ιονίζουσας ακτινοβολίας με βιολογικά αντικείμενα σε επίπεδο μορίων, βιομεμβρανών, ενζύμων, συνενζύμων, διαφόρων νουκλεϊκών οξέων κ.λπ. Λόγω της πολυπλοκότητας των μοριακών διεργασιών, φυσικών, φυσικοχημικών, βιοχημικές και βιοφυσικές μέθοδοι έρευνας, καθώς και υπολογιστική μοντελοποίηση με χρήση ηλεκτρονικών βάσεων δεδομένων (μοντέλα) αντικειμένων Μοριακών Ραδιοβιολόγων.

Όπως υποδηλώνει ο τίτλος της ενότητας, αντικείμενο μελέτης είναι η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με τη ζωντανή ύλη, η επίδρασή της στα μακρομόρια των κυττάρων και άλλων βιολογικών συστημάτων στο σύνολό τους. Ταυτόχρονα, τα μόρια ακτινοβολίας αλληλεπιδρούν με πολυάριθμες δομές του κυτταρικού βιοπολυμερούς, σχηματίζοντας μια μεγάλη ποικιλία ιόντων-μοριακών διαλυμάτων και προϊόντων. όλα αυτά επηρεάζουν τη λειτουργία των κυττάρων και του σώματος. Η μοριακή ραδιόλυση σχετίζεται με ατομικούς μετασχηματισμούς - ιονισμό, διέγερση, διάσταση. Η ενέργεια ιοντισμού της τάξης των 4-5 eV είναι χαρακτηριστική για προϊόντα αποσύνθεσης βήτα. Δεδομένου ότι τα μεμονωμένα συστατικά των μορίων έχουν διαφορετικές αποτελεσματικότητες στη διαδικασία αποσύνθεσης, μπορούμε να μιλήσουμε για την πιθανότητα μιας διεργασίας μέσα σε ένα μόριο (ιονική αντίδραση) ή για μια ατομική αντίδραση - απορρόφηση ακτινοβολίας από ένα ελεύθερο άτομο ή ρίζα, ένα άμορφο πολυμερές.

Η ενέργεια ιονισμού των ηλεκτρονίων κατά τη μοριακή ραδιόλυση είναι πολύ μεγαλύτερη από το E = 5 eV, φτάνει σε τιμές από 8-9 έως 30 eV, επομένως η διαδικασία είναι υψηλής ενέργειας. Μαζί με τη μερική ραδιόλυση των μορίων, τα τελικά προϊόντα μετά από αυτά μπορεί να είναι ρίζες και ελεύθερα άτομα. Τα διεγερμένα μόρια, των οποίων η διάρκεια ζωής φτάνει την τάξη πολλών picosecond, είναι δραστικές ουσίες και επιτρέπουν την ενδομοριακή μεταφορά ηλεκτρονίων σε σημαντικούς όγκους, λόγω των οποίων μπορούν να διεξάγουν αποτελεσματικές ατομικές αντιδράσεις μεταξύ τους ακόμη και σε χαμηλές ενέργειες. Ο μηχανισμός διέγερσης είναι μια ακτινοβολική ανακατανομή της ενέργειας στο μόριο, η οποία δεν συνοδεύεται από μεταφορά φορτίου και σημαίνει ότι πολλά ηλεκτρόνια διεγείρονται από ένα κβάντο. Μια ουσία που έχει εισέλθει σε διεγερμένη κατάσταση μπορεί να χαλαρώσει μέσω μιας άμεσης μετάβασης ακτινοβολίας κατά μήκος του ίδιου ενεργειακού επιπέδου, εάν τίποτα δεν παρεμβαίνει σε αυτήν. Η μετάβαση πραγματοποιείται ανεμπόδιστα μέχρι να εξαντληθεί το φάσμα των ελεύθερων τροχιακών στο οποίο βρίσκεται η κατάσταση δόνησης που επιτρέπεται για τη μετάβαση και να χρειαστεί η μετάβαση σε άλλο μόριο. Το τελευταίο αποτέλεσμα του φαινομένου πρόσφυσης είναι η μετάβαση σε ένα γειτονικό επίπεδο ενέργειας. Το αποτέλεσμα οδηγεί

Η Ραδιοβιολογία είναι η επιστήμη που μελετά τις επιπτώσεις της ιονίζουσας ακτινοβολίας στους ζωντανούς οργανισμούς, ιδιαίτερα στα βιολογικά κύτταρα. Το μοριακό επίπεδο είναι ένα από τα επίπεδα οργάνωσης των βιολογικών συστημάτων, στο οποίο εξετάζονται τα μόρια και οι αλληλεπιδράσεις τους μέσα σε ένα κύτταρο, καθώς και τα μόρια μεταξύ των κυττάρων.

Η μοριακή ραδιοβιολογία είναι κλάδος της μελέτης των επιδράσεων της ακτινοβολίας σε ζωντανούς ιστούς σε μοριακό-κυτταρικό επίπεδο. Οι τομείς έρευνας περιλαμβάνουν τη χρήση διαφόρων ραδιολογικών τεχνικών για τη μελέτη μορίων και ατόμων στα κύτταρα και τις επιπτώσεις των αλλαγών στη χημική σύνθεση των κυττάρων που προκαλούνται από την ακτινοβολία. Ο στόχος της μοριακής ραδιοβιολογίας είναι να κατανοήσει τους φυσιολογικούς μηχανισμούς που εμπλέκονται στην κυτταρική βλάβη λόγω της έκθεσης σε ιονίζουσα ακτινοβολία.

Οι βασικές διεργασίες που μελετώνται στη μοριακή ραδιοβιολογία είναι οι κυτταρικοί μηχανισμοί που είναι υπεύθυνοι για το σχηματισμό βλάβης από την ακτινοβολία, τη ραδιοδιέγερση και τη ραδιοευαισθησία ορισμένων διεργασιών στα κύτταρα. Οι μοριακοί μηχανισμοί της επίδρασης της ιοντίζουσας ακτινοβολίας μπορεί να περιλαμβάνουν διέγερση διεργασιών οξείδωσης και σχηματισμό ελεύθερων ριζών, ενεργοποίηση ενζύμων και πρωτεϊνών, τροποποίηση νουκλεϊκών οξέων κ.λπ.