Was macht Strahlung mit lebenden Zellen?
Die Auswirkungen der Strahlung auf lebende Zellen variieren je nach Art, Intensität der Exposition und Zelle. Für unsere Zwecke bezieht sich "Strahlung" auf eine Emission ionisierender Energie wie Neutronen, Photonen und hochenergetischer geladener Teilchen wie Gammastrahlen. Es gibt eine Reihe verschiedener Arten, einschließlich der kosmischen Strahlung aus dem Weltraum, der terrestrischen Strahlung, die von radioaktiven Elementen im Boden ausgestrahlt wird, und der vom Menschen erzeugten Strahlung, wie der durch die Detonation einer Atombombe freigesetzten.
Lebende Zellen befassen sich tatsächlich mit einer angemessenen Menge an Strahlung; Zum Beispiel in den USA etwa 360 Millirem pro Jahr. Millirems sind übrigens Einheiten einer Dosis; Sie werden verwendet, um die Ergebnisse der Exposition durch Röntgenstrahlen in Krankenhäusern zu berechnen. Die Höhe der tödlichen Exposition ist individuell unterschiedlich und hängt von der Art der Exposition ab. Eine einzelne Exposition ist beispielsweise bei etwa 300.000 Millirem tödlich, während höhere Dosierungen toleriert werden können, wenn sie das Ergebnis längerer Expositionen im Laufe der Zeit sind.
In geringen Mengen können Strahlenschäden durch lebende Zellen ohne schädliche Auswirkungen repariert werden. Höhere Dosen können dazu führen, dass eine Zelle steril wird, oder sie können die Fähigkeit einer Zelle beeinträchtigen, sich selbst richtig zu reproduzieren, was zu Mutationen führt. Beispielsweise sind viele Krebsarten mit Strahlenexpositionen verbunden, die die Zellen verwirren und zu Mutationen und einer raschen Vermehrung führen. In extrem hohen Dosen führt Strahlung durch einen als Thermalisierung bezeichneten Prozess zum Zelltod, bei dem eine Zelle im Grunde genommen von innen nach außen gekocht wird.
Exposition kann auf zwei verschiedene Arten zu Zellschäden führen. Im ersten Sinne, direkte Strahlungswirkung, schädigt es ein Molekül direkt; B. wenn Strahlung ein DNA-Molekül stört und Zellschäden verursacht. Es kann auch indirekte Schäden verursachen, indem Moleküle ionisiert und in potenziell toxische Verbindungen umgewandelt werden, die mit gesunden Molekülen interagieren und Schäden verursachen. Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Kohlenstoff sind alle sehr anfällig für Ionisation; Unglücklicherweise für lebende Zellen machen diese Elemente einen großen Teil eines lebenden Organismus aus.
Bei sehr hohen Dosen führt die Bestrahlung zu massiven Organ- und Gewebeschäden, die der Körper nicht reparieren kann. Dies verursacht ein akutes Strahlensyndrom, auch als Strahlenkrankheit bekannt. Dieser Zustand ist oft sehr schmerzhaft und unangenehm und führt zum Tod. Bei niedrigeren Dosen kann der verursachte Schaden subtiler sein und sich als Krebs oder durch Geburtsfehler manifestieren, die durch eine spätere Schädigung des Fortpflanzungsgewebes verursacht werden. Einige Zellen sind besonders anfällig für Schäden, insbesondere Zellen, die sich schnell vermehren. Aus diesem Grund müssen schwangere Frauen in der Nähe von Strahlenquellen vorsichtig sein, da dies den sich entwickelnden Fötus schädigen kann.
Eine der gefährlicheren Ursachen für Strahlung sind radioaktive Isotope, da sich diese Isotope im Körper ansammeln und Strahlung abgeben, im Gegensatz zur einmaligen Exposition gegenüber radioaktiven Partikeln, wie sie bei Röntgenstrahlen emittiert werden. Aus diesem Grund müssen Menschen, die mit radioaktiven Isotopen arbeiten, sehr vorsichtig sein, und diejenigen, die in Verfahren wie der medizinischen Bildgebung verwendet werden, haben eine sehr kurze Halbwertszeit, was bedeutet, dass sie schnell zerfallen und vom Körper ausgedrückt werden.