Экология. Рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. Часть 2
В этом случае ионы, содержащиеся в
ткани, под действием электрического поля будут быстро заряжать
клетки, что может привести к полной компенсации самого поля
внутри них. Появление на клетках разделенных в пространстве за-
рядов одновременно приведет к дополнительной поляризации
ткани, которая может существенно превышать поляризацию, воз-
никающую в таких системах за счет ориентации дипольных моле-
кул водного каркаса.
По всей видимости, в области крайне низких частот @—300 Гц)
в поляризации клеток участвуют как их внешние мембраны, кото-
рые заряжаются за счет свободных ионов, растворенных во внут-
риклеточной и внеклеточной жидкостях, так и клетки в целом, в
поляризации которых могут принимать участие лишь те ионы, ко-
торые непосредственно расположены вблизи поверхности клеток.
При достаточно низких частотах внешнего электрического поля
эффективность процессов поляризации не будет зависеть от час-
тоты, но по мере увеличения частоты наступает момент, когда по-
ляризация перестает в полной мере успевать за изменением поля и
Величина поляризации ткани начинает снижаться, что эквива-
лентно уменьшению величины диэлектрической проницаемости
ткани.
Каждый из элементарных процессов поляризации характери-
зуется своей частотой релаксации, вблизи которой наблюдается
аИболее резкое изменение 8, которое прекращается, когда часто-
внещнего поля начинает существенно превышать частоту ре-
аКсации. Если процесс поляризации не элементарен, то есть од-
°вРеменно идет несколько процессов, отличающихся частотами
ЛаКсации, то общая протяженность дисперсионных изменений
ст может существенно расшириться и исказиться по форме. В
^ случае для указания расположения различных дисперсион-
зависимостей на шкале частот используют понятие характер-
Частоты релаксации.
99
В общем случае все мягкие ткани с высоким содержанием вОл
характеризуются тремя механизмами релаксации (а, C, у) с xapa \'
терными частотами релаксации 90 Гц, 50 кГц и 25 ГГц соответс
венно при температуре живого организма (см. рис. 2.10).
Область а соотносят с процессами поляризации клеток, в ^0
торых принимает участие двойной электрический слой. Подавд»
ние а-механизма релаксации через сутки приводит к снижение
скорости обмена веществ.
Область р соответствует процессу поляризации клеток, в кото,
ром непосредственное участие принимает клеточная мембрана
Верхний конец этого диапазона (~ 108 Гц) становится по провод^
мости примерно равным проводимости стандартного физиологи-
ческого раствора NaCl, то есть при частотах более 108 Гц суммар.
ную проводимость ткани определяют межклеточная и внутрикле-
точная жидкости.
Поскольку частота релаксации свободных молекул воды при
37 °С составляет примерно 2 • 1010 Гц и при этих частотах удель-
ная проводимость воды примерно в 80 раз больше, чем у других
биологических жидкостей, то интегральная удельная проводи-
мость в области у полностью определяется водой.
Безусловно, не только поляризация молекул воды и макроско-
пическая поляризация клеток происходят под действием электри-
ческого поля в биологической ткани. При разных частотах в поля-
ризации принимают участие и молекулы, составляющие ткань, и
субклеточные структуры.
§ 2.6. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ У БИООБЪЕКТОВ
Под генетической обычно понимается информация о свойст-
вах организма, передаваемая по наследству, закодированная в по-
следовательности нуклеотидов ДНК или РНК. Одним из факто-
ров, влияющих на генетические эффекты у биообъектов, являет^
ионизирующая радиация.
Ионизирующие излучения на Земле воздействуют на живЫ
организмы миллионы лет, поэтому естественно, что постояНН
действующий фон радиации может быть во многом ответствен
за интенсивность и направление эволюции жизни. ПД9^
щее действие ионизирующих излучений на наследственные
туры клеток в значительной степени определило зарождение
и
вершенствование в процессе эволюции ферментативных cii
восстановления радиационных повреждений генетического М
юо ¦ >
и
ла различных видов микроорганизмов, растений, животных и
днализ научной литературы по вопросам радиационной гене-
^л различных природных популяций показывает, что оценка ге-
TfIт^ческих последствий радиационного загрязнения окружаю-
щей среды для человека, флоры и фауны является сложной ком-
пексной проблемой, включающей вопросы молекулярных меха-
низмов генетических процессов, закономерностей радиационного
мутагенеза и восстановления поврежденного участка ДНК или
упомосомы на клеточном и организменном уровнях. Важнейшее
место занимают вопросы возможной адаптации различных видов
биологических популяций к условиям хронического облучения.
Необходимым элементом стратегии прогноза генетических по-
следствий облучения является знание динамики мутационного
процесса в последующих поколениях облучаемых популяций.
Реализация генетических процессов определяется их динами-
кой, происходящей под воздействием конкретных факторов среды
(температуры, влажности, наличия сопутствующих неионизирую-
щих излучений, уровня химического загрязнения и др.). Под влия-
нием любого фактора среды, если он по своей интенсивности ста-
новится значимым для природных популяций, могут осуществ-
ляться генные изменения, направленные как на активизацию му- -
таций, так и на их ликвидацию. Так или иначе, идет процесс
адаптации к новым условиям среды. Самое главное — знать, каков
механизм такой адаптации.
Основным направлением исследований в радиационной гене-
тике является регистрация отдельных типов генетических измене-
ний в зависимости от дозы того или иного вида излучений. Обыч-
но наблюдают дозовую зависимость так называемых одноударных
генетических изменений (разрывы ДНК и хромосом, генные мута-
Чии). В отношении средних и сравнительно больших доз (несколь-
0 Десятков бэр; 1 бэр = 10~2 Дж/кг) наблюдаемая линейная зави-
симость не вызывает сомнений. Для малых доз (до 10 бэр) такая за-
Чсимость вероятна, но не обязательна, поскольку нет никакого
°Рога в отношении генетической эффективности для малых доз.
Прямые методы оценки генетических последствий действия
енных факторов на различные виды организмов основаны на
Рдедении частот мутационных событий в расчете на единицу
х 3Ы облучения. В настоящее время установлено, что в условиях
ра НиЧеского облучения природных объектов частота мутаций в
еТс е На единицу дозы при малых мощностях доз чаще оказыва-
я более высокой, чем при сравнительно больших мощностях.
•¦¦;•. Ю1
При этом для практических целей необходимо изучать не толь*
отдельные типы генетических изменений (генные мутации, наръ
шение структуры хромосом, изменение структуры генома), но h
весь комплекс взаимосвязанного генетического поражения ра^
личных организмов.
Установлено, что при оценке генетического ущерба на его ве,
личину существенно влияет мутагенная эффективность конкре^
ного воздействия. Например, а-излучение в 20 раз эффективнее
создает генетические изменения по сравнению с у-излучениещ
причем различные радиационные воздействия вызывают различ-
ные спектры мутационных изменений. Одновременно следует
учитывать, что при оценке генетических последствий радиацион-
ного воздействия объект облучения сам непрерывно генетически
изменяется, то есть он эволюционирует независимо от того, име-
ются или нет мутагенные воздействия. Таким образом, генетиче-
ский прогноз должен строиться на прямых, косвенных, экстрапо-
ляционных, интегральных и эволюционных критериях оценки ге-
нетических последствий процессов жизнедеятельности в объектах
живой природы.
В этой связи наиболее важной проблемой радиационной гене-
тики является проблема биологической эффективности малыхдоз
ионизирующих излучений. Это актуально прежде всего потому,
что любой организм становится к ним наиболее чувствительным
после тех или иных радиационных катастроф. Например, в экспе-
риментах на животных и при изучении последствий облучения
людей при радиационных авариях наиболее хорошо изучено дей-
ствие острого облучения (несколько сот бэр за короткий отрезок
времени), приводящего к смерти или развитию лучевой болезни У
облученных организмов.
Анализ имеющихся данных показывает, что в отдаленном пе-
риоде после облучения могут возникать эффекты двух видов:
1) соматические, к которым относятся злокачественные опУ\'
холи;
2) генетические, к которым относятся все типы генетически\"
изменений, передающихся по наследству.
ткани, под действием электрического поля будут быстро заряжать
клетки, что может привести к полной компенсации самого поля
внутри них. Появление на клетках разделенных в пространстве за-
рядов одновременно приведет к дополнительной поляризации
ткани, которая может существенно превышать поляризацию, воз-
никающую в таких системах за счет ориентации дипольных моле-
кул водного каркаса.
По всей видимости, в области крайне низких частот @—300 Гц)
в поляризации клеток участвуют как их внешние мембраны, кото-
рые заряжаются за счет свободных ионов, растворенных во внут-
риклеточной и внеклеточной жидкостях, так и клетки в целом, в
поляризации которых могут принимать участие лишь те ионы, ко-
торые непосредственно расположены вблизи поверхности клеток.
При достаточно низких частотах внешнего электрического поля
эффективность процессов поляризации не будет зависеть от час-
тоты, но по мере увеличения частоты наступает момент, когда по-
ляризация перестает в полной мере успевать за изменением поля и
Величина поляризации ткани начинает снижаться, что эквива-
лентно уменьшению величины диэлектрической проницаемости
ткани.
Каждый из элементарных процессов поляризации характери-
зуется своей частотой релаксации, вблизи которой наблюдается
аИболее резкое изменение 8, которое прекращается, когда часто-
внещнего поля начинает существенно превышать частоту ре-
аКсации. Если процесс поляризации не элементарен, то есть од-
°вРеменно идет несколько процессов, отличающихся частотами
ЛаКсации, то общая протяженность дисперсионных изменений
ст может существенно расшириться и исказиться по форме. В
^ случае для указания расположения различных дисперсион-
зависимостей на шкале частот используют понятие характер-
Частоты релаксации.
99
В общем случае все мягкие ткани с высоким содержанием вОл
характеризуются тремя механизмами релаксации (а, C, у) с xapa \'
терными частотами релаксации 90 Гц, 50 кГц и 25 ГГц соответс
венно при температуре живого организма (см. рис. 2.10).
Область а соотносят с процессами поляризации клеток, в ^0
торых принимает участие двойной электрический слой. Подавд»
ние а-механизма релаксации через сутки приводит к снижение
скорости обмена веществ.
Область р соответствует процессу поляризации клеток, в кото,
ром непосредственное участие принимает клеточная мембрана
Верхний конец этого диапазона (~ 108 Гц) становится по провод^
мости примерно равным проводимости стандартного физиологи-
ческого раствора NaCl, то есть при частотах более 108 Гц суммар.
ную проводимость ткани определяют межклеточная и внутрикле-
точная жидкости.
Поскольку частота релаксации свободных молекул воды при
37 °С составляет примерно 2 • 1010 Гц и при этих частотах удель-
ная проводимость воды примерно в 80 раз больше, чем у других
биологических жидкостей, то интегральная удельная проводи-
мость в области у полностью определяется водой.
Безусловно, не только поляризация молекул воды и макроско-
пическая поляризация клеток происходят под действием электри-
ческого поля в биологической ткани. При разных частотах в поля-
ризации принимают участие и молекулы, составляющие ткань, и
субклеточные структуры.
§ 2.6. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ У БИООБЪЕКТОВ
Под генетической обычно понимается информация о свойст-
вах организма, передаваемая по наследству, закодированная в по-
следовательности нуклеотидов ДНК или РНК. Одним из факто-
ров, влияющих на генетические эффекты у биообъектов, являет^
ионизирующая радиация.
Ионизирующие излучения на Земле воздействуют на живЫ
организмы миллионы лет, поэтому естественно, что постояНН
действующий фон радиации может быть во многом ответствен
за интенсивность и направление эволюции жизни. ПД9^
щее действие ионизирующих излучений на наследственные
туры клеток в значительной степени определило зарождение
и
вершенствование в процессе эволюции ферментативных cii
восстановления радиационных повреждений генетического М
юо ¦ >
и
ла различных видов микроорганизмов, растений, животных и
днализ научной литературы по вопросам радиационной гене-
^л различных природных популяций показывает, что оценка ге-
TfIт^ческих последствий радиационного загрязнения окружаю-
щей среды для человека, флоры и фауны является сложной ком-
пексной проблемой, включающей вопросы молекулярных меха-
низмов генетических процессов, закономерностей радиационного
мутагенеза и восстановления поврежденного участка ДНК или
упомосомы на клеточном и организменном уровнях. Важнейшее
место занимают вопросы возможной адаптации различных видов
биологических популяций к условиям хронического облучения.
Необходимым элементом стратегии прогноза генетических по-
следствий облучения является знание динамики мутационного
процесса в последующих поколениях облучаемых популяций.
Реализация генетических процессов определяется их динами-
кой, происходящей под воздействием конкретных факторов среды
(температуры, влажности, наличия сопутствующих неионизирую-
щих излучений, уровня химического загрязнения и др.). Под влия-
нием любого фактора среды, если он по своей интенсивности ста-
новится значимым для природных популяций, могут осуществ-
ляться генные изменения, направленные как на активизацию му- -
таций, так и на их ликвидацию. Так или иначе, идет процесс
адаптации к новым условиям среды. Самое главное — знать, каков
механизм такой адаптации.
Основным направлением исследований в радиационной гене-
тике является регистрация отдельных типов генетических измене-
ний в зависимости от дозы того или иного вида излучений. Обыч-
но наблюдают дозовую зависимость так называемых одноударных
генетических изменений (разрывы ДНК и хромосом, генные мута-
Чии). В отношении средних и сравнительно больших доз (несколь-
0 Десятков бэр; 1 бэр = 10~2 Дж/кг) наблюдаемая линейная зави-
симость не вызывает сомнений. Для малых доз (до 10 бэр) такая за-
Чсимость вероятна, но не обязательна, поскольку нет никакого
°Рога в отношении генетической эффективности для малых доз.
Прямые методы оценки генетических последствий действия
енных факторов на различные виды организмов основаны на
Рдедении частот мутационных событий в расчете на единицу
х 3Ы облучения. В настоящее время установлено, что в условиях
ра НиЧеского облучения природных объектов частота мутаций в
еТс е На единицу дозы при малых мощностях доз чаще оказыва-
я более высокой, чем при сравнительно больших мощностях.
•¦¦;•. Ю1
При этом для практических целей необходимо изучать не толь*
отдельные типы генетических изменений (генные мутации, наръ
шение структуры хромосом, изменение структуры генома), но h
весь комплекс взаимосвязанного генетического поражения ра^
личных организмов.
Установлено, что при оценке генетического ущерба на его ве,
личину существенно влияет мутагенная эффективность конкре^
ного воздействия. Например, а-излучение в 20 раз эффективнее
создает генетические изменения по сравнению с у-излучениещ
причем различные радиационные воздействия вызывают различ-
ные спектры мутационных изменений. Одновременно следует
учитывать, что при оценке генетических последствий радиацион-
ного воздействия объект облучения сам непрерывно генетически
изменяется, то есть он эволюционирует независимо от того, име-
ются или нет мутагенные воздействия. Таким образом, генетиче-
ский прогноз должен строиться на прямых, косвенных, экстрапо-
ляционных, интегральных и эволюционных критериях оценки ге-
нетических последствий процессов жизнедеятельности в объектах
живой природы.
В этой связи наиболее важной проблемой радиационной гене-
тики является проблема биологической эффективности малыхдоз
ионизирующих излучений. Это актуально прежде всего потому,
что любой организм становится к ним наиболее чувствительным
после тех или иных радиационных катастроф. Например, в экспе-
риментах на животных и при изучении последствий облучения
людей при радиационных авариях наиболее хорошо изучено дей-
ствие острого облучения (несколько сот бэр за короткий отрезок
времени), приводящего к смерти или развитию лучевой болезни У
облученных организмов.
Анализ имеющихся данных показывает, что в отдаленном пе-
риоде после облучения могут возникать эффекты двух видов:
1) соматические, к которым относятся злокачественные опУ\'
холи;
2) генетические, к которым относятся все типы генетически\"
изменений, передающихся по наследству.
