Co dělá záření s živými buňkami?

Účinky záření na živé buňky se liší v závislosti na typu, intenzitě expozice a buňce. Pro naše účely se „zářením“ rozumí emise ionizující energie, jako jsou neutrony, fotony a vysokoenergetické nabité částice, jako jsou gama paprsky. Existuje celá řada různých typů, včetně kosmického záření z vesmíru, pozemského záření, které je emitováno radioaktivními prvky v zemi, a toho, co je způsobeno člověkem, jako je záření uvolněné detonací atomové bomby.

Živé buňky se skutečně vypořádávají s velkým množstvím záření; například ve Spojených státech asi 360 miliónů ročně. Millirems, mimochodem, jsou jednotky dávky; používají se k výpočtu výsledků expozice z věcí, jako jsou rentgenové paprsky v nemocnicích. Úroveň smrtelné expozice se mezi jednotlivci liší a záleží na typu expozice; například jediná expozice je smrtelná například při 300 000 milirémech, zatímco vyšší dávky mohou být tolerovány, pokud jsou výsledkem dlouhodobých expozic v průběhu času.

Při nízkých hladinách mohou být radiační poškození napraveny živými buňkami bez nežádoucích účinků. Vyšší dávky mohou způsobit, že se buňka stane sterilní, nebo může narušit schopnost buňky se správně reprodukovat, což způsobí mutace. Mnoho rakovin je například spojeno s ozářením, které matuje buňky a způsobuje jejich mutaci a rychlou reprodukci. Při extrémně vysokých dávkách záření způsobuje buněčnou smrt prostřednictvím procesu zvaného termalizace, který v podstatě vaří buňku zevnitř ven.

Expozice může způsobit poškození buněk dvěma různými způsoby. V prvním smyslu, přímá radiační akce, přímo poškozuje molekulu; jako například když záření interferuje s molekulou DNA a způsobuje poškození buněk. Může také způsobit nepřímé poškození tím, že ionizuje molekuly, přeměňuje je na potenciálně toxické sloučeniny, které interagují se zdravými molekulami a způsobují poškození. Kyslík, vodík, dusík a uhlík jsou všechny velmi citlivé na ionizaci; bohužel pro živé buňky tvoří tyto prvky hodně živého organismu.

Při velmi vysokých dávkách záření způsobí masivní poškození orgánů a tkání, které je pro opravu těla příliš rozsáhlé. To způsobuje akutní radiační syndrom, známý také jako radiační nemoc. Tento stav je často velmi bolestivý a nepříjemný a vede ke smrti. Při nižších dávkách může být způsobené poškození na jemnější úrovni a může se projevit jako rakovina nebo vrozené vady způsobené poškozením reprodukčních tkání později v životě. Některé buňky jsou zvláště zranitelné vůči poškození, zejména buňky, které se rychle rozmnožují; to je důvod, proč těhotné ženy musí být opatrné ohledně zdrojů záření, protože to může poškodit vyvíjející se plod.

Jednou z nejnebezpečnějších příčin záření jsou radioaktivní izotopy, protože se tyto izotopy hromadí v těle a emitují záření, na rozdíl od jednorázové expozice radioaktivním částicím, jako jsou ty, které jsou emitovány rentgenem. Z tohoto důvodu musí být lidé, kteří pracují s radioaktivními izotopy, velmi opatrní a ti, kteří používají postupy, jako je lékařské zobrazování, mají velmi krátký poločas, což znamená, že se rychle rozpadají a jsou vyjádřeni tělem.