Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
отрыв атома водорода:
2NH2CH2COOH
н*
> 2NH2'СНСООН.
(V.22)
2. Биофизический анализ радиационной инактивации в растворах 179
Реакция диспропорционирования, в которую вступают два радикала глицина, приводит к появлению иминоуксусной кислоты и восстановлению одного из радикалов до исходной структуры:
2NH2‘CHCOOH --------> NH=CHCOOH + NH2CH2COOH. (V.23)
3) Реакции гидролиза:
R' + Н20 —> P. (V.24)
Пример такой реакции — расщепление пептидной связи при облучении раствора белка:
—Ri CONHCHR2------------------> -RxCONH2 + R2COH. (V.25)
4) Присоединение кислорода.
В присутствии молекулярного кислорода в облученном растворе образуются окислительные радикалы Н02 и OJ согласно реакциям:
Н+02—>Н02, (V.26)
е7идр + Н+ + 02 —> Н02, (V.27)
Н202 + ОН" —» Н20 + Н02, (V.28)
(V.29)
Важно учесть, что в присутствии кислорода высокоактивные окислительные радикалы образуются за счет радикалов-восстановителей Н‘ и е^др. Следовательно, в облученном водном растворе возникают условия, благоприятные для окисления. Свободные радикалы 02 и Н02 энергетически способны вызвать окисление органических веществ по любым связям, в том числе и тем, которые обычно устойчивы в ходе окислительно-восстановительных реакций.
К числу наиболее характерных реакций органических радикалов с радикалами Н02 относится реакция образования гидроперекисей:
r- + Н02 —> ROOH. (V.30)
В облученных растворах аминокислот, тимина и цитозина обнаружено появление гидроперекисей этих соединений. Если аминокислоты имеют длинные углеродные цепи, то образующиеся гидроперекиси весьма стабильны, как, например, гидроперекиси лейцина и изолейцина. В конечном счете гидроперекиси распадаются с образованием стабильных продуктов.
5) Реакции переноса водорода.
В облученном водном растворе репарация молекул от повреждений может происходить при участии второго растворенного вещества Р—Н, которое отдает атом водорода:
R‘ + Р—Н —+ R—Н + Р*. (V.31)
180
Гл. У. Непрямое действие ионизирующего излучения
Особенно эффективны соединения, содержащие свободную SH-rpynny. Пример таких реакций — взаимодействие метанола с радикалом ОН’ в присутствии SH-соединений:
СНзОН + ОН’ —> Н20 + 'СН2ОН, (V.32)
СН20Н + R—SH —> СН3ОН -f RS'. (V.33)
2.4. Количественные характеристики непрямого действия
радиации в водных растворах. Эффект Дейла
Прежде чем перейти к результатам экспериментов, в которых изучали зависимость инактивации макромолекул от концентрации раствора, попытаемся качественно проанализировать возникающую ситуацию. При определенной концентрации раствора в нем существуют молекулы-мишени, поражение которых приводит к определенному типу инактивации.
Если в растворе преобладает прямое действие излучения на макромолекулы, то с ростом концентрации (больше мишеней) должно увеличиваться число пораженных молекул, так как увеличивается вероятность попадания. Если же инактивация происходит вследствие взаимодействия макромолекул с активными продуктами радиолиза воды, то лимитирующим будет не число объектов в растворе (концентрация), а количество образующихся радикалов воды, которое зависит лишь от дозы излучения.
Это означает, что в достаточно широком диапазоне концентраций выход инактивированных молекул при облучении в определенной дозе D не должен зависеть от числа этих молекул (концентрации раствора). Лишь при очень низких концентрациях, когда число объектов-мишеней меньше числа продуктов радиолиза, приращение концентрации приведет к увеличению абсолютного числа инактивированных молекул. Но вскоре, по мере роста концентрации, число мишеней сравняется с числом активных радикалов воды, и дальнейший рост концентрации не приведет к увеличению числа инактивированных молекул. Только при очень высоких концентрациях возможно некоторое увеличение числа поврежденных молекул вследствие их прямого поражения ионизирующим излучением.
Именно такую зависимость наблюдали в эксперименте (рис* V.5, а)* На рис. V.5, б показано, как изменяется радиационно-химический выход пораженных молекул ДНК с ростом концентрации раствора. Видно, что в широком диапазоне концентраций раствора на каждые 100 эВ поглощенной энергии инактивируется одинаковое число молекул, т.е. радиационно-химический выход инактивированных молекул не зависит от концентрации. Этот эффект (его называют «эффектом разбавления» или «эффектом Дейла») используют для выявления непрямого действия радиации на молекулы.
Рассмотрим результаты других экспериментов, в которых определяли радиочувствительность макромолекул в растворах различной концентрации.
