В час появи життя на Землі ( біля 4,0 млрд років тому) потуж ності поглинутих доз іонізуючого й ультрафіолетового випромі нювання були значно більшими, ніж у наш час. Поява нових форм життя на нашій планеті залежала від радіоактивності Землі (рис. 10.2). Іонізуюче випромінювання справляє негативний вплив на всі живі організми: рослини, тварини, людей. Разом з тим, є певні особ ливості механізму цього впливу щодо різних біологічних об’єктів.
Електрично заряджені частинки а- і Р-випромінювань (особли во а-промені) при взаємодії з електронними оболонками атомів се редовища відривають у них електрони, в результаті чого утворю ються позитивно (при втраті атомом електрона) і від’ємно (при
захопленні нейтральним атомом вільного електрона) заряджені іони. Цей процес утворення позитивних і негативних іонів нази вається іонізацією. Схоже явище спостерігається при проходженні через речовину рентгенівських і у-промснів, але іонізація в цьому випадку відбу вається в результаті взаємодії з речовиною вторинних елементів, що виникають при проходженні квантів (фотонів) через середовище. Всі види випромінювань одночасно з іонізацією викликають збудження атомів і молекул, тобто перехід електронів із внутріш ньої на більш віддалену зовнішню оболонку. Вважається, що без посередньо на іонізацію атомів і молекул затрачається біля 1/3 всієї енергії іонізуючого випромінювання, тоді як 2/3 її витрачається на збудження атомів і тепло. Іонізації піддаються всі компоненти клітини: вода, низькомоле кулярні органічні сполуки (вуглеводи, карбонові кислоти, аміно кислоти та ін.), біомакромолекули (ферменти, ДНК, РНК). Під дією радіації виникає ряд складних процесів, що протікають одночас но. Серед них особливо небезпечні є радіоліз води, внаслідок яко го в середовищі утворюються хімічно активні радикали Н \ ОН , а також гідратовані іони. В момент опромінення і відразу після ньо го виникає багато хімічних сполук з високою реакційною здатні стю. Реакція організму на опромінення характеризується радіочут ливістю, котра виражається величиною поглинутої дози, здатною викликати ті чи інші патологічні зміни. Вплив радіації проявляється на молекулярному, клітинному рівнях та на рівні цілого організму. Дію випромінювань на клітину пояснюють теорія прямої і тео рія побічної дії. Пряма дія випромінювання - це безпосередня пе редача енергії біологічно активним молекулам. Радіаційне пошко дження при цьому не обов’язково має бути реалізоване в місці по глинання енергії, оскільки можлива передача поглинутої енергії як в середину молекули, так і від однієї молекули до іншої. В свій час була сформульована теорія “мішені”, згідно з якою ушкоджуюча дія випромінювання має місце лише при потраплянні іонізуючих частинок в чутливий об’єм клітини. Теорія прямої дії випроміню вання дає більш широке біологічне пояснення ефекту радіаційного ушкодження клітини, ніж теорія “мішені”, не виключаючи і потрап ляння енергії в найбільш чутливі ділянки клітини (за теорією “мішені”), що має вирішальне значення для її життя. Теорія побічної дії припускає взаємодію біологічно активних молекул із проміжними продуктами, що утворюють під впливом іонізуючих випромінювань. Згідно з цією теорією під дією радіації утворюються іони, радикали, які взаємодіють з органічними моле
кулами та викликають пошкодження клітин, тканин і органів рос лин. Вільні радикали під впливом радіації утворюються в резуль таті радіолізу води. Внаслідок як прямої, так і побічної дії іонізуючих випроміню вань в ядрі клітини відбувається розрив хромосом чи структурні зміни їх - аберації і, як наслідок, затримка поділу клітин. Пору шення поділу - ознака змін життєдіяльності клітин у цілому. Загальновідомо, що швидкість поділу клітин на різних стадіях розвитку тканин і організмів досить різна. При збільшенні швид кості поділу клітин радіочутливість їх при гострому опроміненні підвищується. Згідно з законом Бергоньє-Трібондо радіочутливість клітин і тканин залежить не лише від частоти поділу клітин, але і від ступеня їх диференціації. Клітини більш чутливі до опромінен ня на ранніх стадіях розвитку, особливо на ранніх стадіях поділу клітинного ядра. Вплив випромінювання на тваринні клітини і тканини. В організ мах тварин немає клітин і тканин абсолютно стійких до дії іонізую чої радіації. Під дією радіаційних випромінювань всі структурні утворення тваринної клітини, як і рослинної, тією чи іншою мірою піддаються змінам. Проте, ці зміни для різних складових доволі значні. Наприклад, під впливом іонізуючої радіації дуже незначно змінюються такі клітинні включення, як жир, пігментні зерна, хромофільна речовина; відносно стійкі до впливу опромінення апарат Гольджі, нейро- і міофібрили. Клітинне ядро, навпаки, відзначаєть ся виключно високою радіочутливістю. Вважається, що найбільш чутливий до впливу радіації хромосомний апарат ядра. В резуль таті ушкодження хромосомної ДНК затримується поділ тваринної клітини, після чого вона, як правило, гине. Тканини із значною проліферацією (розростанням) найбільш чутливі до випромінювань. Ця чутливість обернено пропорційна ступеню диференціації тканини. До найбільш радіочутливих нале жать: лімфоїдна і кістково-мозкова системи, епітеліальна тканина слизистих оболонок кишечника, насінників і яєчників, епітелій кришталика. Опорно-трофічні тканини, м’язи досить стійкі до дії радіації. Сюди ж відносять і нервову тканину, хоча є дані про знач ний ушкоджуючий вплив іонізуючих опромінювань на нервову си стему ембріонів і новонароджених тварин. Вплив іонізуючою випромінювання на організм людини. Іонізу юче випромінювання не сприймається органами відчуттів люди ни: ми не бачимо, не чуємо і не відчуваємо його впливу на тіло. Організм людини ушкоджується як шляхом іонізації внутрішніх тканин (переважно а-промені), так і в результаті проникаючої ра-
діації (особливо у-промені), під час якої зазнають ураження шкіря ний покрив, очі, все тіло. Проміжною іонізуючою та проникаю чою дією володіють (3-промені. Іонізуюче випромінювання існува ло на Землі задовго до появи людини, а також було у Космосі ще до утворення Землі. Природна радіоактивність навіть справляла свій еволюційний вплив на виникнення нових форм життя на Землі. Проте вчені-біологи відмічають деяке статистично підтверджене скорочення тривалості життя населення, що постійно проживає в зонах підвищеного природного радіаційного фону. На земній кулі є чимало зон з аномально високим природним радіаційним фоном - Бразилія, Індія. Є такі місцевості і на Україні - біля міст Миронівки, Жовтих Вод, Хмільника, в Кіровоградській і Житомирській областях. Дуже негативно позначається на функціонуванні живих орга нізмів штучна (антропогенна) радіоактивність. У результаті аварії на Чорнобильській АЕС виникла штучна геохімічна аномалія, що за площею переважає будь-яку аномалію світу. Першими відчули на собі негативний вплив радіоактивних ви промінювань вчені-радіологи у кінці XIX ст. Беккерель поклав про бірку з радієм в кишеню, у результаті чого отримав на грудях рану, яка довго не загоювалась. М. Склодовська-Кюрі померла від раку крові внаслідок впливу радіації. 336 людей, які працювали в той час з радіоактивними матеріалами, померли в результаті опромі нення. Проте остаточно люди пізнали згубні наслідки іонізуючих випромінювань після вибуху атомних бомб у Японії в 1945 р. та після Чорнобильської аварії. Малі дози випромінювання можуть підсумовуватися і накопи чуватися в організмі (кумулятивний ефект). Випромінювання діє не лише на даний людський організм, але і на його спадкоємців {генетичний ефект). Різні органи людського організму мають різну чутливість до випромінювання. Найсильнішого впливу зазнають червоний кістковий мозок, щитовидна залоза, легені, всі органи з високим рівнем поділу клітини. При одній і тій же самій дозі опро мінення у дітей уражається клітин більше, ніж у дорослих, оскільки в молодому організмі всі клітини перебувають у стадії поділу.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Дія іонізуючих випромінювань на живі організми» з дисципліни «Геофізична екологія»
