Первичные продукты радиолиза воды и их взаимодействие с биомолекулами

При облучении водных растворов косвенное поражение макромолекул происходит за счет их взаимодействия с радикалами Н, ОН и перекисью водорода, а также «гидратированного электрона», особой стабилизированной формы электрона, открытой в облученной воде.

За 10^-11 – 10^-10 с вокруг стабилизированного электрона возникает область радиальной поляризации, т.е. поляризованные молекулы воды ориентируются в собственном электрическом поле электрона.

Область радиальной поляризации, обладающая избыточным положительным зарядом около своего центра, служит ловушкой для электрона, обусловливающего поляризацию. Вместе они образуют уникальное образование – гидратированный электрон, который в химическом отношении ведет себя, как очень активный ион, вступая в реакции со многими веществами при первом соударении. Время жизни е^ˉ_гидр. в высокоочищенной воде приближается к 1 мс. Такое большое время жизни позволяет гидратированному электрону диффундировать на значительные расстояния от трека первичной ионизирующей частицы и взаимодействовать с растворенными молекулами.

Первичные реакции, происходящие после возбуждения и ионизации, которые мы обсуждали выше, можно суммировать в виде общей схемы:

Первичные продукты радиолиза воды – радикалы Н▪, ОН▪, еˉ_гидр. – располагаются в пространстве достаточно близко друг от друга, образуя своеобразные скопления «рои» небольшого объема, средний радиус которых около 1,5нм. Радиохимики называют эти скопления шнурами. В среднем на шнур приходится около 6 радикалов. Именно в шнуре происходит рекомбинация радикалов с образованием молекулярных продуктов – Н₂ и Н₂О₂.

Атаковать растворенные молекулы могут лишь те радикалы, которые не рекомбинируют, а выходят из шнура. Эти радикалы, а также молекулярные продукты радиолиза называют продуктами радиолиза воды, образование их отражает следующее суммарное уравнение:

где Н₃О⁺ - принятая форма записи пока Н⁺, уравновешивающего отрицательный заряд гидратированного электрона.

Радиационно-химический выход первичных продуктов радиолиза воды

Продукты радиолиза воды	Значение G
е^-гидр.	2,6
Н▪	0,6
ОН▪	2,6
Н2О2	0,75
Н2	0,45

G – величина радиационно-химического выхода G - В таблице приведены радиационно-химические выходы продуктов радиолиза воды. Оказалось, что при нейтральном значении рН на каждые 100эВ поглощенной энергии излучения в наибольшем количестве образуются гидратированные электроны и радикалы ОН▪.

Продукты радиолиза воды высокоактивны по отношению к аминокислотам, белкам, нуклеотидам и ДНК.