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Strahlenwirkung: Unterschied zwischen den Versionen

 
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Die Wirkung von [[Strahlung]] hängt von verschieden Faktoren ab und kann generell indirekt oder direkt erfolgen.  
 
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=== Direkte Strahlenwirkung ===
 
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Die direkte Wirkung einer ionisierende Strahlung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorption im biologisch kritischen  
 
Die direkte Wirkung einer ionisierende Strahlung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorption im biologisch kritischen  
Zielmolekül selbst erfolgt. Die Energieabsorption und die Auslösung der [[Biologisch|biologischen]] Wirkung passiert somit innerhalb des gleichen [[Molekül|Moleküls]], entweder direkt an den Strukturen oder durch intramolekularen Weiterleitung. Es  befolgt damit das sogenannte direkten ''Trefferprinzip''.
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Zielmolekül selbst erfolgt. Die Energieabsorption und die Auslösung der [[Biologisch|biologischen]] Wirkung passiert somit innerhalb des gleichen [[Molekül|Moleküls]], entweder direkt an den Strukturen oder durch intramolekulare Weiterleitung. Es  befolgt damit das sogenannte direkte ''Trefferprinzip''.
  
 
=== Indirekte Strahlenwirkung ===
 
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Bei der indirekten Wirkung entstehen durch die Strahlung diffuse [[Radikal]]e, die durch Radikalkettenreaktionen zu einer sekundären Schädigung des Targets (z.B. DNA) führen. Energieabsorption und Auslösung der biologischen Wirkung erfolgen hierbei in verschiedenen Molekülen.  
Bei der indirekten Wirkung entstehen durch die Strahlung diffuse Radikale, wodurch es erst durch sekundäre Schädigung des Ziels durch
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Radikalkettenreaktionen zu einer Wirkung kommt. Energieabsorption und Auslösung der biologischen Wirkung erfolgen also in verschiedenen Molekülen. Die Energieabsorption ist also nie an demjenigen Moleküle, in dem diese Energie ihre biologische Wirkung entfaltet, einen intermolekularen Energietransport.
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== Beispiel: Radiolyse von Wasser ==
 
== Beispiel: Radiolyse von Wasser ==
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Wird Wasser Strahlung ausgesetzt, kommt es zu direkten und indirekten Strahlenwirkungen:
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*Direkte Ionisierung
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**Durch Energieabsorption wird in Wasser die Bildung eines Elektrons induziert und damit eines H<sub>2</sub>O+ Teilchens
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**Dieses H<sub>2</sub>O+ -Teilchen zerfällt zu einem Proton und einem wirksamen Hydroxid-Radikal (OH*) = Kationisierung
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**Hydroxid-Radikal wirkt fort und auf das relevante Molekül
  
Wird Wasser Strahlung ausgesetzt, kommt es zu direkten und indirekten Strahlenwirkungen. Im folgenen Abschnitt werden die Auswirkungen illustriert. Vorgange, die zu einer indiekten Strahlenwirkung führen.
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*Indirekte Ionisierung
 
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**Das gebildete Elektron aus der direkten Wirkungen wirkt auf ein anderes Wassermoleküle und wird aufgenommen
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**Es kommt zur Bildung eines negativ geladenen H<sub>2</sub>O- Teilchen = Anionisierung
 
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**Dieses zerfällt zu einem Hydroxid-Ion und einem Wasserstoffradikal (unmittelbare Folgereaktion).
*Durch Energieabsorption wird in Wasser die Bildung eines Elektrons induziert und damit eines H<sub>2</sub>O+ Teilchens
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*Dieses H<sub>2</sub>O+ -Teilchen zerfällt zu einem Proton und einem wirksamen Hydroxid-Radikal (OH*) = Kationisierung
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*Hydroxid-Radikal wirkt fort und auf das relevante Molekül
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===Indirekte Ionisierung===
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*Das gebildete Elektron aus der direkten Wirkungen wirkt auf ein anderes Wassermoleküle und wird aufgenommen
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*Es kommt zur Bildung eines negativ geladenen H<sub>2</sub>O- Teilchen = Anionisierung
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*Dieses zerfällt zu einem Hydroxid-Ion und einem Wasserstoffradikal (unmittelbare Folgereaktion).
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== Strahlenwirkung auf die DNA ==
 
== Strahlenwirkung auf die DNA ==
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Die DNA oder [[Desoxyribonukleinsäure]] ist das Erbmaterial unserer Zellen. Sie besteht aus einem Rückgrat aus Desoxyribose- und Phosphat- Molekülen, zur Mitte hin zeigen 4 verschiedene Basen ([[Adenin]], [[Thymin]], [[Guanin]], [[Cytosin]]).
  
Die DNA oder [[Desoxyribonukleinsäure]] ist das Erbmaterial unserer Zellen, jeder einzelnen Zellen und ist bis auf die Gameten gleich. Die DNA ist aus einem Rückgrat aus Desoxyribose und Phosphat aufgebaut, zur Mitte hin zeigen 4 verschiedene Basen (Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin), welche wie eine Art von Stufen die beiden Stäbe verbinden.
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Bei der Einwirkung von energetischer Strahlung werden hochselektive Radikale gebildet, welche zu chemischen Veränderungen an der DNA führen.
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Bei der Einwirkung von energetischer Strahlung werden hochselektive Radikale gebildet, welche zu chemischen Veränderungen an der [[DNA]] führen.
  
#Einzelstrangbruch: Trennung der Phosphordiesterbindung zwischen Desoxyribose und Phosphat, einseitig
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#[[Einzelstrangbruch]]: Trennung der Phosphodiesterbindung zwischen Desoxyribose und Phosphat, einseitig
#Doppelstrangbruch: Trennung der Phosphordiesterbindung zwischen Desoxyribose und Phosphat, zweiseitig
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#[[Doppelstrangbruch]]: Trennung der Phosphodiesterbindung zwischen Desoxyribose und Phosphat, zweiseitig
#Basenschäden: Stickstoffhaltige Basen werden chemisch modifiziert, oxidiert, z.B Dimerisierung von Pyrimidinbasen
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#Basenschäden: Stickstoffhaltige Basen werden chemisch modifiziert, oxidiert, z.B. Dimerisierung von [[Pyrimidin]]basen
#Gehäufte Läsionen: mehrere Schäden dicht beieinander
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#Gehäufte Läsionen: mehrere Schäden dicht beieinander ("Bulky lesion")
#DNA-Protein-Verbindungen: Wecheslwirkung von Histonen mit DNA geht in eine kovalente Bindungsbildung über.
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#DNA-Protein-Verbindungen: Wechselwirkung von [[Histon]]en mit DNA geht in eine kovalente Bindung über.
 
[[Fachgebiet:Radiologie]]
 
[[Fachgebiet:Radiologie]]
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[[Tag:Ionen]]
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[[Tag:Reaktion]]
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[[Tag:Strahlen]]
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[[Tag:Strahlenwirkung]]
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[[Tag:Strahlung]]

Aktuelle Version vom 17. April 2015, 14:09 Uhr

1 Definition

Die Wirkung von Strahlung hängt von verschieden Faktoren ab und kann generell indirekt oder direkt erfolgen.

2 Arten von Strahlenwirkung

2.1 Direkte Strahlenwirkung

Die direkte Wirkung einer ionisierende Strahlung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorption im biologisch kritischen Zielmolekül selbst erfolgt. Die Energieabsorption und die Auslösung der biologischen Wirkung passiert somit innerhalb des gleichen Moleküls, entweder direkt an den Strukturen oder durch intramolekulare Weiterleitung. Es befolgt damit das sogenannte direkte Trefferprinzip.

2.2 Indirekte Strahlenwirkung

Bei der indirekten Wirkung entstehen durch die Strahlung diffuse Radikale, die durch Radikalkettenreaktionen zu einer sekundären Schädigung des Targets (z.B. DNA) führen. Energieabsorption und Auslösung der biologischen Wirkung erfolgen hierbei in verschiedenen Molekülen.

3 Beispiel: Radiolyse von Wasser

Wird Wasser Strahlung ausgesetzt, kommt es zu direkten und indirekten Strahlenwirkungen:

  • Direkte Ionisierung
    • Durch Energieabsorption wird in Wasser die Bildung eines Elektrons induziert und damit eines H2O+ Teilchens
    • Dieses H2O+ -Teilchen zerfällt zu einem Proton und einem wirksamen Hydroxid-Radikal (OH*) = Kationisierung
    • Hydroxid-Radikal wirkt fort und auf das relevante Molekül
  • Indirekte Ionisierung
    • Das gebildete Elektron aus der direkten Wirkungen wirkt auf ein anderes Wassermoleküle und wird aufgenommen
    • Es kommt zur Bildung eines negativ geladenen H2O- Teilchen = Anionisierung
    • Dieses zerfällt zu einem Hydroxid-Ion und einem Wasserstoffradikal (unmittelbare Folgereaktion).

4 Strahlenwirkung auf die DNA

Die DNA oder Desoxyribonukleinsäure ist das Erbmaterial unserer Zellen. Sie besteht aus einem Rückgrat aus Desoxyribose- und Phosphat- Molekülen, zur Mitte hin zeigen 4 verschiedene Basen (Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin).

DNA.jpg

Bei der Einwirkung von energetischer Strahlung werden hochselektive Radikale gebildet, welche zu chemischen Veränderungen an der DNA führen.

  1. Einzelstrangbruch: Trennung der Phosphodiesterbindung zwischen Desoxyribose und Phosphat, einseitig
  2. Doppelstrangbruch: Trennung der Phosphodiesterbindung zwischen Desoxyribose und Phosphat, zweiseitig
  3. Basenschäden: Stickstoffhaltige Basen werden chemisch modifiziert, oxidiert, z.B. Dimerisierung von Pyrimidinbasen
  4. Gehäufte Läsionen: mehrere Schäden dicht beieinander ("Bulky lesion")
  5. DNA-Protein-Verbindungen: Wechselwirkung von Histonen mit DNA geht in eine kovalente Bindung über.

Diese Seite wurde zuletzt am 6. Februar 2012 um 12:05 Uhr bearbeitet.

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