plik


mgr Zygmunt Tomasz Gajowniczek WPAYW PROMIENIOWANIA NA ORGANIZMY {YWE Motto:  W przyrodzie nie jedno cudowne zjawisko objawia si w najprostszym zdarzeniu, lecz dostrze|e je tylko ten, kto umie patrze, pozna je bystry badacz, dla ktrego do[wiadczenie jest najlepszym nauczycielem. 1 Wilhelm Konrad Roentgen, WykBad inauguracyjny, 1894. WpByw ka|dego czynnika na organizmy |ywe  tak|e promieniowania, nale|y rozpatrywa poszukujc zarwno pozytywnych, jak i negatywnych skutkw. {ycie biologiczne byBo od pocztkw istnienia wystawione na dziaBanie promieniotwrczo[ci, jest ona bowiem nieodBcznym elementem [rodowiska naturalnego  dociera z Kosmosu i z wntrza Ziemi.2 Promieniotwrczo[ jest jednym z wielu czynnikw powodujcych mutacje, a tym samym prowadzcym do zmienno[ci organizmw.3 Poniewa| warunki panujce na powierzchni Ziemi 3-4 mld lat temu nie s dokBadnie znane, wspBczesne pogldy na temat biogenezy opieraj si na spekulacjach. Jest jednak jasne, |e wystpujca wwczas na znacznie wikszym ni| obecnie poziomie promieniotwrczo[ odegraBa ogromn rol w procesach ksztaBtowania |ycia.4 Wydaje si, |e tempo mutacji zachodzcych w[rd organizmw |ywych powodowanych promieniotwrczo[ci naturaln pochodzenia kosmicznego oraz z wntrza Ziemi, byBo w minionych okresach znacznie wiksze ni| obserwowane wspBcze[nie.5 Przypuszcza si, |e obecnie naturalna promieniotwrczo[ odpowiada za 30% zachodzcych mutacji.6 Tak wic promieniotwrczo[ byBa w dziejach Ziemi czynnikiem stymulujcym rozwj form |ycia i co wicej byB to czynnik pozytywny. Promieniotwrczo[ oddziaBywujc obecnie nale|y rozpatrywa jako czynnik wpBywajcy negatywnie na istoty |ywe. Substancje promieniotwrcze oddziaBujc w sposb niekontrolowany lub te| w bardzo du|ym stopniu na organizmy |ywe maj dziaBanie szkodliwe i s niebezpieczne dla zdrowia i |ycia.7 PochBonicie wikszych ilo[ci energii promieniowania jonizujcego przez ukBady |ywe, rozpoczyna zBo|ony proces przemian biochemicznych i fizykochemicznych, ktre w razie przekroczenia zdolno[ci regeneracyjnych prowadz do powa|nego zaburzenia procesw |yciowych, a nawet do ich zaniku. Promieniowanie emitowane przez materiaBy radioaktywne to potencjalne zagro|enie dla organizmw |ywych. Szkody zale| od rodzaju kontaktu (czy jest to kontakt zewntrzny - napromieniowanie, czy przez wniknicie materiaBu promieniotwrczego do wntrza organizmu np., z |ywno[ci, wdychanym powietrzem), od szybko[ci rozpadu i od rodzaju promieniowania. R|ne rodzaje promieniowania inaczej oddziaBuj z materi i powoduj r|ne uszkodzenia, wszystkie jednak nios energi, ktr trac przy przej[ciu przez materi. WBa[nie przekaz energii powoduje te szkody. Pojcie  substancja promieniotwrcza znane jest dopiero od czasw Becquerela, a ich szkodliwe dziaBanie stwierdzono pzniej  na tyle pzno, |e u wielu badaczy tego zjawiska wystpiBa choroba popromienna. Nie zdawali sobie oni sprawy, |e to  co[ niewidzialne mo|e powodowa takie nastpstwa.8 Wierzono wrcz w uzdrawiajc moc promieniowania, szczeglnie gdy pionierskie badania Roentgena znalazBy zastosowanie w medycynie.9 W ukBadach |ywych zmiany radiacyjne zwizkw biologicznie wa|nych: biaBek, aminokwasw, enzymw, kwasw nukleinowych i innych polegaj z reguBy na inaktywacji czsteczek i utracie ich wBa[ciwo[ci biochemicznych, co prowadzi do uszkodzenia komrek i tkanek.10 Szczeglne znaczenie maj zmiany radiochemiczne zachodzce w wodzie, ktra odgrywa przecie| w organizmach |ywych szczegln rol. Radioliza wody prowadzi do powstawania czstek takich jak H+, H2, H20-, H20+, e-, e+, H02, H30-, i H202, z 1 - MurczyDski Cz., Sypniewska M., 1957r., Wilhelm Konrad Roentgen. Dzieje wielkiego odkrycia. PZWL, Warszawa. 2 - CzerwiDski A., 1998. Energia jdrowa i promieniotwrczo[, OEKP, Warszawa, s.: 78-79.promieniowanie [rodowiska. 3 - Szmalhauzen I.I., 1975. Czynniki ewolucji, teoria doboru stabilizujcego, PWN, Warszawa, s.: 60. yrdBa mutacji. 4 - WgleDski P., 1995. Genetyka Molekularna, PWN, Warszawa, s.: 412-436. Molekularne podstawy ewolucji. 5 - Krzanowska H., Aomnicki A., RafiDski J., 1997. Zarys mechanizmw ewolucji. 6 - Ackerman E., 1968. Zarys biofizyki, PWN, W-wa, s.: 161-176. 7 - CzerwiDski A., 1995. Blaski i cienie promieniotwrczo[ci, WSiP, Warszawa. 8 - Kdzio B., 1982. MateriaBy do wiczeD z biofizyki i fizykim PZWL, s.: 75. 9 - Kozubowski J.A., 1995. Roentgen i jego promienie X [w:] Wiedza i |ycie nr 12.1995, s.: 24-33. 10 - Pilawski A., 1985. Podstawy biofizyki, PZWL, Warszawa, s.: 131-145. ktrych niektre to bardzo aktywne wolne rodniki, a te bior udziaB w procesach biochemicznych.11 Wolne rodniki mog reagowa z proteinami, a w szczeglno[ci dezaktywowa enzymy, powodowa uszkodzenia bBony komrkowej i zmian ich przepuszczalno[ci.12 Wszystkie organizmy |ywe, zarwno ro[liny jak i zwierzta s bardzo czuBe na dziaBanie promieniowania przenikliwego. Wra|liwo[ ta wzrasta wraz ze wzrostem zaawansowania ewolucyjnego istot |ywych - jest najmniejsza u wirusw, bakterii owadw, grzybw, za[ najwiksza u krgowcw. Ska|enie du| dawk powoduje zamieranie komrek, tkanek i caBych organizmw. Objawy ska|enia promieniotwrczego nie zawsze s do razu widoczne, a nawet przez pierwsze dni, tygodnie miesice czy lata. Wra|liwo[ na ska|enia promieniotwrcze organizmw jest r|na dla poszczeglnych gatunkw i mo|e zale|e od: wielko[ci dawki i rodzaju promieniowania, warunkw napromieniowania, biologicznych cech napromieniowanego ustroju, nawet od cech osobniczych jak stan zdrowia, kondycja fizyczna i wiek.13 Ska|enie promieniotwrcze mo|na rozpozna po drzewach iglastych pozbawionych igliwia - najbardziej czuBe na promieniowanie s lasy sosnowe, ro[liny rosnce wysoko, okazy mBode, kwitnce i kieBkujce nasiona. Na ska|enie promieniotwrcze wskazuje du|a ilo[ owadw (po dBu|szym czasie) odporniejszych na napromieniowanie i maBa ilo[ lub brak ptactwa i ssakw, ktre jako wra|liwsze pierwsze gin pod wpBywem promieniotwrczo[ci. StopieD pora|enia zwierzt zale|y od dawki i ekspozycji na promieniowanie w tym od przebywania w terenie ska|onym. Do obserwowanych najcz[ciej objaww u ssakw nale|: zaczerwienienie wokB uszu, obrzk powiek, wypadanie sier[ci, zwikszenie pobudliwo[ci, dreszcze, bak apetytu, szybko pogarszajcy si stan, ci|kie zaburzenia ukBadu pokarmowego i oddechowego. 14 Przera|ajcy obraz tego, jak promieniotwrczo[ wpBywa na organizmy |ywe zostaB przedstawiony w filmie pt.:  Hiroszima  Czas apokalipsy -  RozptaBo si piekBo. Wszdzie wybuchaBy po|ary. Niebo zrobiBo si czarne i dzieD zamieniB si w noc. Ludzie nie mogli wytrzyma z powodu gorca i |aru. Nie mogc znalez wody, spijali krople czarnego (radioaktywnego) deszczu. Jednak to co najgorsze  skutki napromieniowania - miaBo dopiero nadej[&  15 Biologiczne skutki promieniowania mo|na podzieli na dwie grupy: somatyczne  wystpujce po napromieniowaniu ciaBa organizmw oraz genetyczne  zwizane z wpBywem promieniowania na materiaB genetyczny.16 Do efektw procesw somatycznych nale|: wypadanie wBosw, choroby skrne, zakBcenia w wytwarzaniu krwinek, zniszczenie tkanek  np. szpiku kostnego, powstawanie zBo[liwych nowotworw itp. Wiele uszkodzeD komrek powstaBych pod wpBywem promieniowania mo|na zaobserwowa podczas mitozy i mejozy, s to: pknicia chromosomw, poBczenie ich lub nierwny podziaB, zanik metafazy, anomalie w tworzeniu wrzeciona kariokinetycznego, zmiany mitochondriw i caBkowite zahamowanie podziaBw. Efekty genetyczne  to zwikszenie czstotliwo[ci crosing-over i zmiany w materiale genetycznym, czyli mutacje. Wikszo[ mutacji jest zgubna dla organizmu, za[ mutacje nie letalne zachodzce w komrkach rozrodczych mog by przekazane potomstwu. Zaledwie jedna na 10000 mutacji mo|e by po|dana z tego powodu, |e prowadzi do zwikszenia szans na utrzymanie si przy |yciu danego gatunku.17 Promieniowanie jonizujce powoduje zmiany w chromosomach  w obrbie genw. Poniewa| materiaB genetyczny stanowi bardzo maB cz[ masy komrki, rzadko zdarza si aby byBo to spowodowane przez bezpo[rednie uderzenie promieniowania w molekuB genetyczn. Cz[ciej jest ono spowodowane przez powstaBe wolne rodniki. S one reaktywne chemiczne i powoduj uszkodzenie DNA oraz zniszczenie chemii komrki.18 Jednak wiele mutacji mo|e by recesywnych i mog by one w ogle niezauwa|alne w cigu kilku pokoleD. CzuBo[ ludzkiej tkanki na promieniowanie jest r|na. Najczulsze to organy krwiotwrcze, tkanka limfatyczna, szpik kostny, czerwone i biaBe krwinki, tkanka rozrodcza, ko[ci, wtroba. UkBad pokarmowy jest rwnie| wra|liwy, poniewa| zewntrzna warstwa przewodu pokarmowego jest stale zastpowana. Chocia| nie zagra|a to |yciu, cebulki wBosw tak|e przechodz nieustanny podziaB czego rezultatem jest najbardziej znany symptom napromieniowania - utrata wBosw. Tkanki mniej wra|liwe na promieniowanie to te ktre nigdy nie przechodz podziaBu (np. system nerwowy i mi[nie). Oznacza to |e dzieci i niemowlta s bardziej wra|liwe na obra|enia ni| doro[li oraz, |e pBody s na nie najbardziej czuBe.19 11 - Robertis E., 1974., Biologia komrki, PWN, Warszawa, s.: 75-77. 12 - Konarska L., 1995. Molekularne mechanizmy przekazywania sygnaBw w komrce, PWN, Warszawa, s.: 32- 44. 13 - http://www.ipj.gov.pl 14 - Chocha B., 1971 Bytowanie na zapleczu nieprzyjaciela w warunkach wojny konwencjonalnej i jdrowej. 15 - Film: Dokument fabularyzowany  Hiroszima  Czas apokalipsy 2005r, Wielka Brytania. Emisja w TVP2 22:55 dn. 5 sierpnia 2005r. 16 - PyBka-Gutowska E., 1998. Ekologia ochron [rodowiska, Wydawnictwo O[wiata, Warszawa. S. 174-192. Zagro|enie promieniowaniem. 17 - Ackerman E., 1968. Zarys biofizyki, PWN, W-wa, s.: 161-176. 18 - http://www.atominfo.alpha.pl 19 - http://www.if.pw.edu.pl Choroby popromienne s rezultatem ekspozycji caBego organizmu na du| dawk promieniowania w krtkim okresie czasu (nie wicej ni| kilka tygodni). Nie istniej proste sposoby odr|nienia bByskawicznego napromieniowania od chronicznego (przewlekBego). Wzrastanie dawki nie jest liniowe z natur wywoBanych efektw i istnieje wyrazna granica (okoBo 300 rem), poni|ej ktrej obserwowalne skutki s Bagodne i odwracalne, a powy|ej - ryzyko [mierci ro[nie gwaBtownie ze wzrostem dawki. Aczna energia zaabsorbowana przez osob wa|c 75 kg przy napromieniowaniu caBego organizmu 600 rad (poziom [miertelny w wikszo[ci przypadkw) to 450 d|uli. Ostra choroba popromienna to typowy skutek uszkodzeD somatycznych. Do objaww nale|: mdBo[ci, ble i zawroty gBowy, osBabienie, zmieniony obraz krwi, krwawe biegunki, krwawe wybroczyny na tkankach, niedokrwisto[, wrzodziejce zapalenie gardBa, obni|enie odporno[ci, wypadanie wBosw. Choroba ta mo|e zakoDczy si [mierci lub wej[ w faz przewlekB i stopniowo zabija poprzez biaBaczk, anemi plastyczn, zbyt szybkie starzenie, nowotwory, zam. U czBowieka przy dawce poni|ej 100 REM nie obserwuje si objaww choroby popromiennej, ale zmiany w komrkach krwi s do dostrze|enia ju| przy 25 rem, a powy|ej 50 rem s powszechne. Zmiany te powoduj spadek liczby biaBych krwinek (w tym limfocytw), pBytek krwi oraz mniej powa|ne zmniejszenie liczby czerwonych krwinek. Przy napromieniowaniu dawk 100-200REM wystpuj Bagodne symptomy choroby: uszkodzony zostaje gBwnie szpik kostny (tworzcy krwinki) oraz kanaliki nasienne, wystpuj mdBo[ci i sporadyczne wymioty. Przy 200-400 REM choroba staje si bardziej powa|na i pojawiaj si przypadki [miertelne. Zmiertelno[ ro[nie wraz ze wzrostem dawki. Przy dawce powy|ej 600 REM szpik kostny jest w wikszo[ci lub caBkowicie zniszczony, tkanki ukBadu pokarmowego s znacznie uszkodzone. Dawka ta powoduje bezpBodno[. Symptomy pojawiaj si po 15-30 minutach i trwaj dzieD lub dwa. Okres bezobjawowy wynosi 5-10 dni. Ostatnia faza trwa 1 do 4 tygodni i koDczy si [mierci w wyniku infekcji lub wewntrznego krwotoku. Leczenie, je|eli jest mo|liwe, trwa rok i mo|e nigdy nie by ukoDczone. Bardzo silne ekspozycje (powy|ej 1000 REM) mog zniszczy metabolizm i spowodowa natychmiastowe objawy: ostre biegunki, wewntrzne krwotoki, mdBo[ci, wymioty, utrat pBynw oraz zachwianie rwnowagi wodnoelektrolitowej. Zmier mo|e nastpi w cigu kilku godzin z powodu wycieDczenia organizmu, ale mo|e rwnie| nastpi okres pozornego dobrego samopoczucia trwajcy od kilku godzin do kilku dni nazywany okresem "chodzcego ducha". Potem nastpuje faza koDcowa trwajca 2-10 dni: gorczka, anoreksja oraz biegunka. Zmier jest nieunikniona, czsto jest poprzedzona delirium i [piczk. Jedyn terapi jest ul|enie cierpieniu.20 Rozpatrujc skutki promieniowania nale|y rozr|ni skutki dawek maBych od du|ych. Granica midzy tymi zakresami jest pBynna. MaBe dawki nie powoduj skutkw natychmiastowych a za ich grn granic przyjmuje si 0,2 Gy dla promieniowania beta i gamma. Dawki du|e powoduj wczesne skutki somatyczne - powy|ej 1 Gy. Biologiczne skutki zale| rwnie| od sposobu pochBaniania dawki. Aagodniejsze skutki wystpi wtedy, gdy napromieniowany nie jest caBy organizm, a tylko jego cz[ lub gdy napromieniowanie ma charakter powierzchniowy, nie za[ w przypadku gdy materiaB radioaktywny wniknB do wntrza. Zetknicie |ywej komrki z promieniowaniem, mo|e prowadzi do: 1) zniszczenia komrki, 2) zniszczenia mo|liwo[ci podziaBu, 3) uszkodzenie kodu DNA, 4) promieniowanie mo|e nie mie wpBywu na komrk.21 Kolejne fazy wpBywu promieniowania na komrk to: pochBanianie energii przez struktury komrkowe, zmiany fizykochemiczne  szczeglnie radioliza wody i rozerwanie BaDcuchw DNA, zmiany chemiczne - powstawanie wolnych rodnikw, zmiany biologiczne wywoBane zaburzeniami procesw komrkowych. Czas ujawniania jest r|ny - od kilku sekund do dziesitek lat po napromieniowaniu. Oprcz zaburzeD czynno[ci |yciowych mo|e doj[ do obumierania komrki, zmiany materiaBu genetycznego, szczeglnie po rozerwaniu BaDcucha DNA. Zmiany molekularne wystpi te| w RNA i na poziomie enzymw. To mo|e utrwali cechy, ktrych nie maj zdrowe komrki. Po wielu latach mog si ujawni jako choroba nowotworowa lub dziedziczny defekt genetyczny. Na poziomie subkomrkowym uszkodzeniu ulegaj membrany, jdra komrek, chromosomy. Ostatecznym efektem napromieniowania jest [mier komrki.Komrki s zdolne do naprawiania du|ych uszkodzeD kodu genetycznego, ale proces ten wymaga czasu, a mechanizm naprawczy mo|e zosta zasypany ilo[ci bByskawicznie powtarzajcych si uszkodzeD. Je|eli komrka usiBuje si podzieli zanim zakoDczone zostan wystarczajce naprawy, prba zakoDczy si niepowodzeniem i obie komrki zgin. Od poB. XX wieku powa|nym problemem jest ska|enie [rodowiska substancjami promieniotwrczymi pochodzenia sztucznego  gBwnie z prbnych eksplozji jdrowych. Stront-90, ktrego okres pBrozpadu wynosi 28 lat jest szczeglnie niebezpieczny, gdy| pod wzgldem chemicznym i fizycznym jest podobny do wapnia, zatem mo|e go zastpowa w procesach biochemicznych.22Liczne pierwiastki promieniotwrcze przy maBych 20 - http://kwark.if.pw.edu.pl 21 - DobrzyDski L., Trojanowski W., 2002. Wybrane zagadnienia z radiobiologii czBowieka, Zwierk. 22 - Claue A.Ville, 1990. Biologia, PWRiL, Warszawa, s.: 888-889. st|eniach w [rodowisku, znacznie koncentruj si w |ywych organizmach, w miar przesuwania si przez kolejne ogniwa BaDcuchw troficznych. W organizmach staBocieplnych ptakw i ssakw 90Sr mo|e wystpowa w st|eniu 100 razy wikszym ni| w pokarmie. U ssakw dBugo |yjcych, np. bbr st|enie radioaktywnego strontu jest 1300 razy wiksze ni| w [rodowisku, a u pi|maka 3500 razy wiksze.23 Populacja ludzka jest nara|ona na gromadzenie znacznych ilo[ci substancji radioaktywnych w tkankach, gdy| to wBa[nie czBowiek jest ostatnim ogniwem wikszo[ci BaDcuchw pokarmowych. Problem wpBywu promieniotwrczo[ci na organizmy |ywe w tym na czBowieka, dotyczy nie tylko oddziaBywaD biochemicznych, lecz tak|e oddziaBywaD o charakterze psychicznym i spoBecznym. Twrcy pierwszych bomb atomowych z Los Alamos ju| 17.VIII. 1945r. wyrazili opini, |e  czarny smok promieniotwrczo[ci sprowadzi piekBo na Ziemi i nale|y zrobi wszystko, aby nie dopu[ci do wojny jdrowej. 24 Zwiadomo[ zagro|enia promieniotwrczo[ci stopniowo przerodziBa si w bezkrytyczny lk, ktry ogarnia ludzi i blokuje wiele wa|nych decyzji w sferze poznania naukowego. Na zakoDczenie rozwa|aD nad wpBywem promieniotwrczo[ci na organizmy |ywe, nale|y zwrci uwag na fakt, i| obok promieniotwrczo[ci naturalnej i sztucznej wprowadzonej do [rodowiska przez czBowieka, mog wystpi nadzwyczajne, nieprzewidywalne zjawiska wpBywajce na jej poziom. Oto 30 czerwca 1908r. w miejscu o wspBrzdnych 6055' szeroko[ci geograficznej pBnocnej i 10157' dBugo[ci geograficznej wschodniej (dolina rzeki Podkamienna Tunguska, Syberia) w atmosfer ziemsk wniknBo ciaBo niebieskie (prawdopodobnie fragment komety Enckego), ktre na wysoko[ci ok. 5 km eksplodowaBo wywoBujc lokalny kataklizm. Moc wybuchu meteoru tunguskiego miaBa rwnowarto[ ok. 0,8 megatony trotylu, jego mas ocenia si na 1 mln t. Po upadku w grnych warstwach atmosfery obserwowano, m.in. w Europie, znaczne ilo[ci pyBu rozpraszajcego [wiatBo.25 W rejonie Podkamiennej Tunguskiej do dzi[ obserwuje si podwy|szony poziom promieniotwrczo[ci i czste mutacje w[rd wystpujcych tam istot |ywych.26 23 - Trojan P, 1991. Biologia, PWRiL, Warszawa, s 472-474. 24 - Morrison Philips., 1995. Refleksje nad wojn jdrow [w] Zwiat nauki, nr 10 (50), X.1995r., s.: 60-65. 25 - Encyklopedia multimedialna  Wiem-2004r. 26 - Znicz L., 1987. Go[cie z kosmosu?, KAW, GdaDsk.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wpływ promieniowania na organizmy ludzkie i przyrodę
145 Wplyw temperatury na organizm drogi oddawania ciepla
143 Wplyw cisnienia na organizm
144 Wplyw przyspieszen na organizm
wpływ ciepła na organizm Mizera
Wpływ promieniowania jądrowego na materię i organizmy żywe
Wpływ promieniowania jądrowego na materię i organizmy żywe (2)
Wpływ zimnego środowiska na organizm człowieka
Skrypt Wykład WPŁYW CZYNNIKÓW FIZYCZNYCH NA ORGANIZM
Rolnictwo 11 12 3 Ożywione czynniki i ich wpływ na organizmy
Wpływ substancji chemicznych na organizm człowieka
Wpływ starzenia się organizmu na biologię mięśni szkieletowych
Wplyw azotanow i azotynow na organizm ludzi i zwierzat
Tartrazyna w żywności i jej wpływ na organizm2
wpływ aktywności fizycznej na organizm człowieka

więcej podobnych podstron