Л и п и д ы

Молекула белка

Ученые считают, что именно белок, как одна из молекул жизни появилась первой на Земле.

Белок - это высокомолекулярное орга­ническое соединение, построенное из 20 аминокислот. Аминокислоты появились на Земле, когда в атмосфере появились метан, аммиак, пары воды. Воздействие ультрафиолетового солнечного излучения привело к образованию формальдегида, затем цианистого водорода. Именно они являются ключом к разгадке появления белков и нуклеиновых кислот. В 1953 году в Чикаго американский ученый Миллер экспериментально установил, что если подвергать воздействию электрическим зарядом смесь метана, воды и водорода можно получить до 2% различных аминокислот. Из 20 аминокислот в организме человека синтезируется только 12, остальные 8 в готовом виде поступают в организм вместе с пищей. Белки в организме разнообразны. Их имеется свыше 10 миллионов и выполняют они разные функции: структурные, регуляторные (гормоны), каталитические (ферменты), защитные (антитела), транспортные (гемоглобин), энергетические и др.

Постоянное обновление белка лежит в основе обмена веществ и он играет важную роль в жизнедеятельности организма. До 20% поглощенной энергии облучения связано с повреждением белка. При облучении молекул белка ионизирующими излучениями она возбуждается в целом и за счет миграции энергии (аналогично в молекуле ДНК) разрыв происходит в наиболее слабых местах, а именно в связях между аминокислотами, которые могут быть ионными, ковалентными и с участием воды. К сожалению, в отличие от молекулы ДНК, молекула белка системы защиты от радиации не имеет.

Таким образом, в боковых цепях аминокислот возникают свободные радикалы. Такие события происходят в результате прямого действия ионизирующих излучений. При косвенном действии образование свободных радикалов происходит при взаимодействии белковых молекул с продуктами радиолиза воды. Образование свободных радикалов влечет за собой изменения структуры белка:

- разрыв водородных, гидрофобных, дисульфидных связей;

- модификация аминокислот в цепи;

- образования сшивок и агрегатов;

- нарушение вторичной и третичной структуры белка.

Такие нарушения в структуре белка приводят к нарушению его функций. Но большое количество молекул белка в организме, их постоянное обновление позволяет на биологическом уровне противостоять радиации с учетом степени их облучения.

Большая разновидность белков, разные размеры, количество, разные функции вызывают при облучении и разные последствия. Например, только ферментов, ускоряющих химические реакции более 1000. Разрушение отдельных из них приводит к угнетению функций отдельных систем. Последствия облучения во многом зависят от структуры белка.

Различают первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру белка. Наиболее подвержена облучению четвертичная структура и менее подвержена первичная структура. Это объясняется их прочностью. О последствиях облучения белка можно судить только, если известен тип белка, вид и время облучения.

Липиды это жироподобные вещества и жиры, плохо растворимые в воде. Из них в частности построены клеточные перегородки (мембраны). В связи с тем, что липиды плохо проводят тепло, они выполняют защитную функцию, они также играют и роль запасных питательных веществ в организме человека.

При облучении липидов ионизирующими излучениями его последствия во многом зависят от того, какие именно липиды облучаются. Если липиды мало участвуют в процессах обмена, то они мало влияют на здоровье человека.

Подробней действие ионизирующих излучений на липиды следующее.

Под влиянием облучения происходит образование свободных радикалов ненасыщенных жирных кислот, которые при взаимодействии с кислородом образуют перекисные радикалы, а они, в свою очередь, реагируют с нативными жирными кислотами. Это процесс перекисного окисления липидов. Так как липиды - основа биомембран, то перекисное окисление повлечет за собой изменение их свойств. А поскольку клетка представляет собой систему взаимосвязанных мембран и многие процессы клеточного метаболизма проходят именно на мембранах, то в клетке нарушаются биохимические процессы. Выражено нарушение энергетического обмена, что связано с повреждением митохондрий. Нарушение целостности наружной мембраны клетки приводит к сдвигу ионного баланса клетки из-за выравнивания концентраций натрия и калия (в клетке - повышенное количество калия, в межклеточном пространстве - натрия).

У г л е в о д ы

Общая формула углеводов может быть представлена в виде С_n(H₂O)_m. Учитывая, что молекула углерода более устойчива к облучению, чем молекула воды, то при облучении возникают радикалы воды, о свойствах которых уже говорилось ранее. Учитывая, что углеводы это источник энергии в организме, то при их разрушении такой источник исчезает, что приводит к угнетению многих жизненно важных систем организма.

Более подробно воздействие ионизирующих излучений на углеводы следующее. Под действием излучения происходит отрыв атома водорода от кольца углеводной молекулы, образуются свободные радикалы, а затем перекиси. Из продуктов распада углеводов - глицеринового - синтезируется метилглиоксаль - вещество, ингибирующее синтез ДНК и белка, и подавляющее деление клеток. Чувствительна к облучению и гуалуроновая кислота, являющаяся составным элементом соединительной ткани.