Chimie și Tehnologie Chimică
Energie radiantă. Radiațiile ultraviolete și ionizante acționează direct asupra acidului nucleic în celulă, cauzând mutații letale sau nu conduc la formarea de radicali liberi care produc inactivarea sistemelor enzimatice și distrugerea structurilor celulare. Lumina soarelui. în special partea scurtă lungime de undă a spectrului. are un efect bactericid pronunțat. UVR este utilizat în medicină pentru tratamentul (dezinfectare) în aer și suprafețe funcționează, spitale de maternitate și birouri, farmacii zone aseptice în laboratoare de bacteriologie. Pentru aceste scopuri fumatori montate Iradiatori bactericide, cu lungimea de undă de 260-300 nm. 260 nm maxim absorbit de ADN, ceea ce conduce la formarea dimerilor timină și mutații în consecință letale. Cu toate acestea UVR are capacitatea de penetrant scăzută și are un efect antimicrobian numai pe suprafețele sau în soluțiile limpezi. Radiația ionizantă (adesea izotopi de y raze Co sau Cs) este utilizat pentru sterilizarea materialelor sensibile la căldură, cum ar fi plasticul. Cu o putere de penetrare mare, acest tip de unde electromagnetice duce la pierderea de electroni și formarea ionilor de atomi, formarea de radicali liberi care pot duce la polimerizare și alte reacții chimice. însoțită de distrugerea structurilor chimice ale microorganismelor. și apariția compușilor peroxi toxici. Sensibilitatea microorganismelor la radiații ionizante este foarte variabilă (de exemplu, Mycobacterium doza de iradiere tuberculosis de 0,14 megarazi conduce la același efect ca și expunerea la polio patogen doza de 3,8 megarazi). [C.431]
Acțiunea directă a radiațiilor ionizante. Radiațiile ionizante pot afecta în mod direct moleculele celulare ale acizilor nucleici și proteine care vor suferi modificări primare. asociată cu ionizarea și excitarea atomilor și moleculelor. Într-o serie de experimente cu muște de fructe, orz și multe alte obiecte, sa arătat că numărul de mutații punctuale recesive letale și mici discontinuități ale cromozomilor crește proporțional,
Conform teoriei acțiunii radiației directe. particulele ionizante acționează direct asupra substanțelor care sunt deosebit de importante pentru viața organismului, în special centrele sensibile. disponibile în celulă, așa-numitele ținte, care apoi se schimbă dramatic, ducând la uciderea celulelor. Această teorie are un caracter formal și se bazează pe calculele numărului de hit-uri din țintă în conformitate cu legile probabilității. [C.309]
Această carte încearcă să ofere o imagine de ansamblu asupra unora dintre cele mai simple și mai importante acțiuni ale radiațiilor ionizante asupra celulelor vii. Nu am căutat să acoperim complet toate efectele biologice cunoscute ale radiației. și, dorind să facă cartea utilă în acest domeniu, considerată în detaliu, mai mult sau mai puțin, mecanismul acestor acțiuni de radiație. care sunt suficient de bine studiate. [C.5]
Un grup de date reale se referă la produsele eliberate în timpul acțiunii radiațiilor ionizante asupra hidrocarburilor. Charlzbi [23] calculat raportul dintre produsele formate în timpul iradierii butan [27] propan [28] și etan [28] și particule și deutronilor rapide, presupunând că toate carbon - carbon echivalent împotriva degradării. El a ajuns la concluzia că reacțiile în hidrocarburile ușoare. chiar și în faza gazoasă. sunt similare reacțiilor. care se varsă în hidrocarburi superioare și polietilenă, incluzând atât distrugere și cusătura. Astfel, nu este luat în considerare efectul de recombinare a radicalilor în celulă. care ar trebui să conducă la o scădere a ratei de degradare a polimerului solid rezultat în comparație cu viteza procesului în fază gazoasă. Miller și alții [26] a constatat că ipoteza echivalenței [c.118]
Efectul antimicrobian al radiațiilor ionizante este legată de cantitatea de energie. care este absorbită de celulă. Noi distincție între expunerea și doza absorbită de radiații. Prima dintre ele se referă la o doză de radiații. care se încadrează pe obiect, al doilea - la doza absorbită de un obiect. Unitatea de doză a expunerii și raze X este 7 Coulomb per kilogram (C / kg). Unități comune doză expunere la raze X este (R), t. E. Un număr de raze X sau 7 „radiație, ceea ce duce la formarea de 2,1 X 10 ion perechi în 1 cm de aer uscat, la O ° C și o presiune de 101 kPa. Unitatea de doză absorbită este Gray (Gy) unitate off-sistem de doza de radiație absorbită - 10 Grad corespunde „Gy (10 J / kg). [C.472]
În plus față de gri. bucuros și raze X, folosind o altă unitate de rem - echivalentul biologic al bucuros. Baer - o doză unitară de orice tip de radiații ionizante în țesutul biologic. care creează același efect ca și o doză de 1 rad cu raze X sau 7 radiație. Dacă acceptă în mod condiționat bioeffect 7 radiație pe unitate, apoi neutronii lenți, este egal cu 5, pentru rapid - și 20 pentru o particule - 10. Efectul bactericid al radiațiilor ionizante este asociată cu formarea de radicali liberi, molecule cu activarea citoplasmei și nucleului celulei. conducând în cele din urmă la moartea și distrugerea microorganismelor. In unele cazuri, sterilizarea prin iradiere este posibila in procesarea obiectelor sensibile la căldură și materiale, sticlă și materiale plastice. Pentru cele mai multe obiecte selectate radiație doză 2. 4 Mrad (1 Mrad = 1 X X 10 rad). Pentru sterilizare folosind izotop (Cobalt) stabilirea acceleratori și a surselor de radiație de electroni. conectate cu reactoare nucleare. [C.472]
Succesul metodei de tratament prin radiații, în ciuda noilor capacități tehnice ale echipamentelor radiologice, este determinat în principal de efectul biologic al radiației ionizante [52]. Atunci când se creează doze mari absorbite în locurile de creștere a tumorilor adânci, nu se poate exclude deteriorarea țesuturilor sănătoase datorită posibilei diferențe nesemnificative în radiosensibilitatea celulelor sănătoase și tumorale. Eficacitatea expunerii la radiații a tumorii poate fi crescută. crescând sensibilitatea celulelor tumorale la iradiere, acționând asupra lor cu agenți chimici - radiosensibilizatori ai celulelor tumorale la iradiere. O condiție indispensabilă pentru utilizarea radiosensibilizatorilor chimici este sorbția selectivă de către celulele lor tumorale. Explorarea posibilităților [c.499]
Reacția organismului la iradiere depinde în mare măsură de durata iradierii. Efectul dăunător al radiației ionizante crește odată cu creșterea dozei și scade oarecum dacă iradierea este efectuată prin fracțiuni multiple din doza totală. Acest lucru se datorează faptului că, în paralel cu dezvoltarea de daune prin radiații, există procese de recuperare care împiedică dezvoltarea daunelor cauzate de radiații. Multe răniri prin radiații sunt reparate (restaurate). Fenomenul de recuperare prin radiații se datorează faptului că, în timpul iradierii, există, de asemenea, asemenea daune care, în anumite condiții, pot fi eliminate prin sisteme de reparare enzimatică. Astfel de daune GFI se numește potențial. Soarta lor ulterioară după apariție este dublă sau sunt reparate, iar apoi celula supraviețuiește, sau dauna este realizată, iar apoi celula moare. [C.40]
Deși doza totală de radiații poate fi astfel încât numai o mică parte a soluției în ansamblu să sufere modificări chimice. în imediata apropiere a căii particulei ionizante. în special o particulă a unei particule, care dă o densitate mare de ionizare, practic este expusă fiecărei molecule a substanței dizolvate. Acest lucru se aplică și acțiunii directe. care nu sunt asociate cu participarea radicalilor activi. În acest fel. deși modificarea chimică globală din celulă poate fi mică, poate fi foarte semnificativă în acele părți ale celulei. prin care a trecut particula ionizantă. Dacă efectele care apar în aceste structuri pot fi observate sub microscop sau dacă aceste structuri joacă un rol atât de important în viața unei celule, schimbările în ele pot afecta celula în ansamblu, atunci se va observa un efect biologic. Cel mai bun exemplu al acestui tip de acțiune între toate studiate până în prezent este ruperea cromozomilor sub influența radiației. Acest fenomen, considerat în Ch. VI și VII, se află în faptul că cromozomul este rupt atunci când o particulă puternic ionizantă trece prin el. capabilă să producă (în cazul lui Tradescantia) aproximativ 20 de ionizări pe calea lor printr-un filament de cromozom cu un diametru de 0,1 microni. Aceste lacune sunt vizibile în microscop. [C.57]
Cea de-a doua clasă de efecte biologice, la care se aplică și teoria țintelor. reprezintă anumite aberații cromozomiale în celulele superioare care apar sub acțiunea radiației. Aberațiile urmăresc rupturile cromozomiale care apar ca urmare a trecerii prin ele a particulelor ionizante. Probabilitatea ca ionizarea singulară a cromozomului să conducă la ruptura sa este extrem de mică (de exemplu, în cazul Tradescantia, vezi capitolul VII). Cu toate acestea, trecerea unei particule ionizante individuale prin cromozomul provoacă o întrerupere dacă, desigur, această particulă este ionizată intens și produce o cantitate suficientă de ionizare în interiorul cromozomului. [C.60]
Atunci când se lucrează cu mutageni chimici, efectul lor toxic asupra celulelor este adesea manifestat. Un procent ridicat de mortalitate în utilizarea lor poate duce la decesul întregii populații de celule, prin urmare, atunci când se lucrează cu mutageni chimici, se utilizează doze mici. În acest caz, uneori substanțele mutagene nu se spală din protoplaste și se cultivă în prezența unui mutagene. Radiația ionizantă produce un efect mai puțin toxic. În plus, chiar și dozele mari de radiație suprimă numai capacitățile de reproducere și regenerare ale celulelor, păstrând în același timp activitatea lor metabolică. [C.154]
Primul raport privind efectul bactericid al raze X a apărut la începutul secolului. În anii următori, în legătură cu succesele fizicii nucleare, a existat o creștere semnificativă a interesului pentru deionizarea radiațiilor ionizante asupra unei celule vii. inclusiv microorganismele. Gândire [c.531]
O altă proprietate remarcabilă a fenolilor dificili din punct de vedere spațial este capacitatea lor de a crește sensibilitatea celulelor tumorale la radiațiile ionizante. 24, care permite, pe de o parte, să afecteze tumorile rezistente la radiații și, pe de altă parte, să reducă în mod semnificativ doza terapeutică de radiații și astfel să protejeze împotriva deteriorării țesuturilor normale. În acest caz, efectul selectiv al fenolilor este de asemenea observat - proprietățile radiomimetice ale fenolilor se manifestă numai în celulele tumorale. celulele normale rămân intacte. [C.330]
Cele mai des studiate și cele mai promițătoare pentru utilizare ca sterilizatoare sunt substanțele radiomimetice de alchilare. Aceste substanțe acționează asupra celulelor de plante și animale, similar cu radiațiile ionizante. Cea mai mare activitate de sterilizare în acest grup sunt derivații de muștar sulfuric și azot, epoxizi, p-lactone, esteri ai acidului metansulfonic și etilenimine. [C.195]
Cum poate suspenda în mod artificial mitoza fără a ucide o celulă? Știm mai multe moduri pentru aceasta. Una dintre ele este suprimarea sintezei acizilor nucleici ai cromozomilor. Acest lucru se întâmplă atunci când dozele mici de raze X sau alte tipuri de radiații ionizante sunt aplicate celulelor. adică, astfel de doze de la care, de obicei, nu piară. Dozele mari de radiație opresc mitoza, distrugând cromozomii. Din câte știm, iradierea afectează celula, afectând în principal procesul de formare și integritatea cromozomilor. Produse chimice. care au un efect similar, se numesc radiomimetice, ceea ce înseamnă imitarea efectului de iradiere. În același timp, radiațiile ionizante au aparent doar un efect mic asupra aparatului mitotic (cu excepția cromozomilor) și a unor substanțe chimice. dimpotrivă, ei sunt foarte activi în această privință. Astfel de substanțe de origine vegetală. ca, de exemplu, derivați de colchicină. inhibă formarea mitozei axului, dar nu afectează cromozomii. Cromozomii suferă etape de fisiune. dar nu se poate dispersa, deoarece nu există nici un aparat mitotic. Ca rezultat, se formează o celulă cu un set cromozom dublu. Astfel de agenți antimitotici atenuează starea pacienților cu cancer, deși nu vindecă boala. Ele sunt de asemenea folosite în acele cazuri când doresc să crească un organism, de exemplu, un fel de cultura alimentară, cu un set dublu de cromozomi. Este de la sine înțeles că controlul conștient al mitozei va fi posibil numai atunci când înțelegem ce este mitoza [c.213]