Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Декабря 2014 в 12:19, реферат
Ионизи́рующее излуче́ние - поток микрочастиц, способных ионизировать вещество
Рентге́новское излуче́ние — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением
Радиоактивность - спонтанное изменение состава нутреннего строения нестабильных атомных ядер путём испускания элементарных частиц, гамма-квантов и/или ядерных фрагментов.
Микроволно́вое излуче́ние, сверхвысокочасто́тное излуче́ние (СВЧ-излучение) — электромагнитное излучение, включающее в себя дециметровый, сантиметровый и миллиметровый диапазон радиоволн
Введение 3
Эффект воздействия 3
Лучевая болезнь 4
Действие на белки 4
Действие на ДНК 5
Гибель клеток 6
Заключение 7
Используемая литература 8
Приложение 9
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Новосибирский государственный медицинский университет»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
(ГБОУ ВПО НГМУ Минздрава
Кафедра медицинской химии
РЕФЕРАТ
Мутагенное действие излучения на ДНК
Оглавление
Введение
Излуче́ние — процесс испускания и распространения энергии в виде волн и частиц. К излучениям относятся:
Эффект воздействия
Природный фон радиации оказывает значительное влияние на живые организмы. Эксперименты, проведённые с лабораторными животными, растениями и микроорганизмами, длительное время находившимися в условиях пониженного в несколько раз радиационного фона, показали тесную связь процессов жизнедеятельности и влияющего на них ионизирующего излучения. При этом замедлялся рост животных, они теряли в весе, становились менее активными и менее сообразительными. Отмечались признаки анемии и выраженного иммунодефицита, который сопровождался развитием инфекционных процессов и злокачественных опухолей. Морфологически в их тканях обнаруживались атрофические изменения, аналогичные ускоренному старению. Продолжительность жизни сокращалась.
Комплекс подобных признаков получил название синдрома дефицита облучения. В его основе лежит угнетение процессов клеточной пролиферации. Радиационный фон, таким образом, является стимулятором деления клеток, и, следовательно, процессов роста, обновления и восстановления тканей, одним из механизмов поддержания структурного гомеостаза.
Лучевая болезнь
Лучевая болезнь — заболевание, развивающееся при тотальном или субтотальном облучении организма в больших суммарных дозах.
Различают следующие формы лучевой болезни:
Действие на белки
Сначала рассмотрим действие радиации на белки. Особенности того или иного белка определяются последовательностью и природой аминокислот в цепи (первичная структура) и сложной конфигурацией цепи аминокислот (вторичная и третичная структуры). Одни белки выполняют роль структурных компонентов клетки, другие (ферменты) - органических катализаторов клеточных биохимических реакций. Радиобиологи исследуют как физико-химическое, так и биологическое действие ионизирующих излучений на ферменты. К физико-химическим критериям повреждения относятся: уменьшения молекулярной массы, изменение растворимости, нарушение вторичной и третичной структур, образование сшивок и агрегатов(соединений друг с другом различных частей белков), а также разрушение аминокислот в цепи. Биохимическим критерием повреждения является потеря ферментами способности осуществлять свои реакции.
Наиболее опасны повреждения ядра, так как именно ядро несёт наследственную информацию о самой клетке, всём организме и даже биологическом виде. Ядро передаёт эту информацию от клетки к клетке, от организма к организму. Наследственная информация хранится в специальных структурах, напоминающих по виду под микроскопом палочки, которые отчётливо видны при делении клетки благодаря способности хорошо накапливать специальные красители. Данному свойству они и обязаны своим названием - хромосомы, (хромосома - по-гречески «окрашенная» клетка). Вещество хромосом - хроматин - состоит из нуклеиновых кислот, которые являются хранителями наследственной информации и специальных белков.
Действие на ДНК
Кодирующими элементами в ДНК служат всего четыре азотистых основания, расположенных попарно между двумя сахаро-фосфатными нитями вдоль всей её двуспиральной молекулы: аденин, гуанин-пурины, цитозин, тимин-пиримидины.
Ионизация вызывает три основных типа повреждения: одиночные и двойные разрывы нитей ДНК, и повреждения азотистых оснований. ДНК также подвержены постоянным повреждениям, которые обусловлены не только ионизирующим свойством, но и ультрафиолетовым излучением, химическими агрегатами и т.д. Значительная часть энергии клетки как раз и расходуется для репарации, т.е. для восстановления и поддержания постоянства последовательности оснований в ДНК (т.е. генетического кода).
Число однозначных разрывов линейно зависит от дозы облучения в очень широком диапазоне (от менее чем 0,2 Гр до 60 000 Гр). Другими словами, как бы ни была мала доза облучения, должно возникать определённое число разрывов одной из нитей ДНК. Эффективность образования таких одиночных разрывов нитей может меняться в зависимости от многих биохимических факторов. Также происходит достаточно эффективное восстановление одиночных разрывов нитей ДНК. Считают, что оно протекает по механизму эксцизионной реперации, которая состоит в эксцизии (вырезании) части цепи, содержащей повреждённые звенья ДНК, и использовании комплементарной (неповреждённой) цепи в качестве матрицы для повторного синтеза нового отрезка ДНК взамен повреждённого. Процесс является ферментативным и зависит от температуры, а при 0 градусам цельсия значительно замедляется. В клетках млекопитающих скорость репарации такова, что при нормальной температуре половина радикальных одиночных разрывов восстанавливается в течение примерно 15 минут. Поскольку одиночные разрывы репарируются даже в летально облучённых клетках, можно предположить, что они не являются причиной гибели клеток, в отличие от двойных разрывов или повреждённых оснований. Но такие нерепарированные одиночные разрывы вносят свой вклад в образование двойных разрывов, потому, что двойные разрывы ДНК могут бытьили результатом единичного события ионизации, или следствием совпадения одиночных разрывов в комплементарных цепях. Есть экспериментальные доказательства того, что и двойные разрывы могут репарироваться. Пока есть только теоретическая модель для объяснения возможного механизма репарации двойных разрывов ДНК, вызванных облучением.
В силу множества различных повреждающих факторов, репарация ДНК - основа нормального функционирования клетки, но полная репарация происходит не всегда. Установлено, что уже при дозе 1Гр в каждой клетке человека повреждается 5 тыс. оснований молекул ДНК, возникает 1 тыс. одиночных и 10 - 100 двойных разрывов, каждый из которых может привести к неприятным последствиям.
Гибель клеток
Каковы же причины гибели клеток? Считается, что основной причиной гибели клеток (репродуктивной) являются структурные повреждения ДНК, возникающие под влиянием облучения, в частности, вследствие образования двойных и одиночных разрывов в цепи ДНК[5]. Внешние структурные повреждения ДНК легко обнаруживаются, например, методами цитологии, в виде так называемых хромосомных перестроек, или аберраций хромосом. Эти аберрации разнообразны. Часть из них препятствует делению клетки, приводит к неравномерному разделению хромосом и утрате генетического материала, вызывающей гибель клетки из-за нехватки метаболитов (метаболиты - вещества, участвующие в метаболизме, т.е. в обменных процессах ), синтез которых кодируется ДНК утраченной части хромосомы. На рис. 1 показана пространственная организация хромосомы. Хромосомы животных и высших растений представляют собой структуры, состоящие из ДНК и основных белков - гистонов. Считают, что молекула ДНК представляет собой двойную спираль, однако в последнее время Сазисехаран предложил другую модель (рис. 2), которая удовлетворяет данным кристаллографии и имеет то преимущество, что не требует раскручивания молекулы, чтобы разделить нити. Энергетическая проблема раскручивания спирали не была решена в модели Уотсона-Крика.
Заключение
Излучение опасный фактор окружающей среды, без которого , однако, мы не сможем прожить. Оно столь же необходимо нам для повседневной жизни, роста и развития, сколь губительно даже при небольшом избытке. Применять его надо очень осторожно, не забывая при этом о глобальных последствиях, которые оно может причинить организму.
Используемая литература
Приложение
Излучение