Радиолиз воды. Общая схема окислительного стресса

Т.к. живая материя на 70-90% состоит из воды, то большая часть энергии ионизирующего излучения первично поглощается именно молекулами воды. Воздействие продуктов радиолиза воды на биомолекулы лежит в основе косвенного действия ионизирующего излучения.

Механизм радиолиза воды (общая схема окислительного стресса):

1. При воздействии ионизирующего излучения в воде идут процессы ионизации или возбуждения.

а) ионизация - из молекулы воды выбивается электрон и образуется положительно заряженная молекула воды:

б) возбуждение - если энергии для ионизации недостаточно, образуется возбужденная молекула воды:

2. Освободившийся при ионизации молекулы воды электрон [1] постепенно теряет свою энергию и может быть захвачен другой молекулой воды, которая превращается в отрицательно заряженную молекулу воды:

3. Все перечисленные первичные продукты взаимодействия молекулы воды с излучением (H₂O⁺,H₂O^-,H₂O*) являются нестабильными и могут распадаться с образованием ионов и свободных радикалов:

4. Выбитый электрон может окружить себя четырьмя молекулами воды и превратиться в гидратированный электрон e^-_aq, а затем может быть захвачен молекулой H₂O⁺ с образованием возбужденной молекулы воды:

Возбуждённая молекула воды распадается на атомарный водород H^ и гидроксильный радикал OH^, которые далее могут реагировать друг с другом. Это, в первую очередь, касается радикалов H^ и OH^, образующихся при распаде H₂O*, после реакции [2]:

5. Образовавшиеся радикалы могут:

а) вступать в реакцию с другими молекулами воды:

б) вырывать атом водорода из органических молекул, превращая их в радикалы:

в) реагировать с молекулами растворенного кислорода с образованием перекисных радикалов, обладающих высокой реакционной способностью:

В целом для продуктов радиолиза воды наиболее характерны реакции окисления или восстановления субстрата, образования радиотоксинов. К окислителям относят следующие продукты радиолиза воды: ОН^, Н₂О₂, НО₂^, О₂ ^, к восстановителям: Н^, e^-_aq. Образование радиотоксинов происходит в результате реакции с хиноном и убихиноном.