Účinek ionizujícího záření na živý organismus

Ionizující záření může být tvořeno fotony rentgenového záření, gama zářením, beta částicemi, alfa částicemi, neutrony, protony nebo těžkými ionty. Rentgenové a gama záření jsou elektromagnetickým vlněním, stejně jako světlo, ale mají podstatně vyšší energii, a tedy i kratší vlnovou délku. Ultrafialové světlo je také záření, ale pouze o střední energii, avšak poškodit živé buňky dokáže taktéž. Rozdíl mezi ultrafialovým zářením a ionizujícím zářením je v tom, že ultrafialové záření nedokáže ionizovat atomy nebo molekuly, způsobuje pouze excitaci [1].

Energie přenášená částicemi může poškodit vazby mezi molekulami, čímž dochází k vytvoření radikálů nebo k ionizaci. Rozdíl ve srovnání s normálními chemickými reakcemi je v tom, že dodá-li záření dostatečnou energii atomu nebo molekule, může se uvolnit elektron i na jiné než pouze vnější slupce. Tím se atom stává velmi nestabilním, nazýváme ho radikálem, který je velmi reaktivní. Některé radikály jsou tak reaktivní, že existují pouze po dobu několika mikrosekund [1].

Ionizující záření je schopné přímo nebo nepřímo poškodit vazby mezi molekulami. Může se jednat o molekuly vody nebo také molekuly DNA. Zjednodušeně lze říci, že při interakci ionizujícího záření s molekulou dochází k odtržení elektronu z elektricky neutrální molekuly. Vzniká tak volný elektron a kladně nabitý iont.

Jak bylo výše zmíněno, k poškození DNA může dojít přímo, kdy je ionizována přímo samotná DNA, nebo nepřímo, kdy z molekuly vody vznikne radikál, který pak interaguje s DNA.

Při poškození DNA vznikají jednoduché, ale i dvojné zlomy DNA šroubovice (jednoduchý zlom – pouze jedna vlákno DNA je poškozeno, dvojný zlom – obě vlákna DNA jsou poškozena). Jednoduché zlomy jsou snáze opravitelné, protože díky druhému vláknu (slouží jako „vzor“) je zřejmé, jakým způsobem se má opravit poškozené vlákno. Reparace dvojných zlomů je komplikovanější, a tedy zatížena i větší chybovostí, protože neexistuje „vzor“ podle kterého se má oprava provést. V některých případech také může dojít ke spojení nevhodných konců zlomených vláken DNA, čímž vzniká v DNA šroubovici chyba. Tato chyba se může propagovat v buňce ve formě mutace, chromozomové aberace nebo vyústí v buněčnou smrt. Zmutovaná DNA pak může zapříčinit neregulované dělení buněk, které může vést ke vzniku tumoru. [1].

V případě ozáření buněk velkou dávkou je poškození buněk příliš velké na to, aby buňky přežily, např. ve zmutované formě, častější je buněčná smrt.

Účinky ionizujícího záření na živý organismus se liší v závislosti dávce, kterou částice předají objemu látky, ale také na typu a energii částic. Částice, které uvolňují velké množství své energie při průchodu látkou, ionizují látku hustěji než částice, které uvolňují pouze malé množství energie. Hustěji ionizující částice však ionizují objem podél své dráhy pohybu nerovnoměrně, zatímco řídce ionizující částice ionizují objem podél své dráhy pohybu částice více homogenně. Tento efekt se popisuje pomocí veličiny „linear energy transfer“, zkratka LET. Částice s vyšším LET (neutrony, alfa částice) ionizují hustěji, jsou tedy více nebezpečné než částice s nízkým LET (fotony, elektrony). Částice s vyšší hodnotou LET způsobují více poškození v určitém objemu látky než částice s nízkým LET. Právě hustěji koncentrovaná poškození je obtížnější reparovat. Proto je např. více nebezpečné ozáření (stejnou dávkou) protony než fotony, protože protony mají větší hodnotu LET. LET je samozřejmě i funkcí energie, ale o tom někdy příště…

Použitá literatura:
[1] http://www.rerf.jp/radefx/basickno_e/radcell.htm

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *