Actiunea directa a radiatiilor ionizante asupra organismelor vii

Sub numele de radiatii ionizante se cuprind atat radiatiile nucleare emise de nucleul atomic, cat si razele X.Radiatiile emise de nucleul atomic se datoresc fie fenomenului de radioactivitate(cand se emit radiatii α, β sau γ), fie reactiilor nucleare (cand se mai pot emite protoni, neutroni sau particule rezultate din fisiunea nucleara).
Radiatiile ionizante se clasifica dupa doua criterii:
I. Dupa masa de repaus se impart in:
1. Radiatii electromagnetice, fara masa de repaus: radiatiile γ si X.
2. Radiatii corpusculare, cu masa de repaus: radiatiile α(helionii), radiatiile β(negatronii si pozitronii), neutronii, protonii, fragmentele rezultate din fisiunea nucleara.
II. Dupa sarcina electrica se impart in:
1. Radiatii fara sarcina electrica: radiatiile γ, X si neutronii.
2. Radiatii cu sarcina electrica: radiatiile α, β, protonii si particulele cu asrcina electrica rezultate din fisiunea nucleara.
 Actiunea radiatiilor ionizante asupra substantei se datoreste importantului transfer de energie care rezulta in urma iradierii substantei cu aceste radiatii.Tansferul de energie de la radiatie la substanta iradiata(tinta) depinde de tipul radiatiei, de energia ei si de compozitia chimica a tintei.Transferul de energie reprezinta interactiunea primara, fizica, dintre radiatie si substanta.
Efectul radiatiilor asupra organismelor vii se numeste efect radiobiologic si este studiat de disciplina de granita numita radiobiologie 

Radiatiile γ si X trecand prin diferite substante, pot pierde din energie in mai multe feluri, in functie de energia de care dispun si anume:
- prin efect fotoelectric(absorbtie fotoelectrica), adica p rin cedarea intregii energii a fotonilor electronilor orbitali(legati in edificiul atomic prin anumite energii);
- prin efect Compton, adica prin cedarea numai unei parti din energia fotonilor, electronilor liberi sau slab legati in edificiul atomic(electroni periferici).
- prin generarea de perechi in campul columbian al nucleului(generarea unei perechi negatron-pozitron din fotonul care trece prin apropierea unui nucleu atomic);
- prin fotodezintegrare( dezintegrarea nuclelui datorita fotonului incident);
In uram acestor fenomene de interactiune a radiatiilor X si γ cu substanta apar electroni si fotoni imprastiati care isi impart inegal energia fotonului incident.Aceste particule rezultate excita si ionizeaza la randul lor atomii substantei respective.
Deci caracteristica comuna a radiatiilor fara sarcina electrica consta in faptul ca ele ionizeaza substanta nu prin actiunea lor directa ci printr-o actiune indirecta.
Pentru energiile curent intalnite in practica radiobiologica, la care perdomina efectul fotoelectric, electronii vor pre lua cea mai mare parte din energie. In cazul radiatiei γ folosita in radioterapie o cantitate mare de energie este imprastiata

Neutronii ca si fotonii nu au sarcina electrica, dar au masa de repaus.Din aceasta cauza intercatiunea lor cu substanta se deosebeste de cea a fotonilor.Neutronii avand o masa mult mai mare decat a electronilor nu interactioneaza cu acestia ci cu nucleul.Daca sunt rapizi ciocnesc elastic nucleul(are loc un schimb de energie cientica), iar daca sunt lenti(neutroni termici) patrund in nucleu, determinand reactii nucleare.Daca un urma interactiunii neutronilor termici cu substanta rezulta un izotop radioactiv reactia poarta numele de radioactivare cu neutroni.Radioactivarea cu neutroni constituie o metoda de identificare si dozare a oligoelementelor din organismele vii, metoda care permite determinarea cantitatilor de impuritati de merg pana la 10 -10 %

Particulele cu sarcina electrica(α,β, protoni, etc) trecand printr-o substanta perturba distribuia electronilor orbitali, producand excitari si ionizari ale atomilor moleculelor.De-a lungul traiectoriei particulei primaer se formeaza un numar mare de atomi si molecule excitate sau ionizate.Acest proces constituie excitare sau ionizaera primara.Electronii rezultati din ionizari , care au o energie mai mare decat energia de ionizare a unui atom, produc la randul lor alti ioni, determinand astfel o ionizare secundara.Ionizarea primara impreuna cu cea secundara dau ionizarea globala a substantei.
Datorita efectului de ionizare a substantelor atat radiatiile electromagnetice(γ, X) cat si radiatiile corpusculare(α,β, etc) , adica radiatiile nucleare se numesc radiatii ionizante.
Particulele incarcate electric in interactiunea cu substanta pe care o strabat isi pierd treptat energia,
Distanta strabatuta de o particula pana isi pierde energia se numeste parcurs liniar.
Cantitatea de energie pierduta de o particula pe unitatea de lungime se numeste pierdere liniara de energie sau transfer de energie liniar(tel) si se masoara in MeV/cm
Numarul de ioni creati de o particula pe unitatea de lugime se numeste ionizare liniara(ionizare specifica sau densitate de ionizare).Ionizarea liniara cerste cu masa particulei incidente.Astfel, pentru o particula α cu energia de 1 MeV, ionizarea este de cca 50000 ioni/cm, iar pentru o particula β cu aceeasi energie , ionizarea liniara este de cca 100 ioni/cm

Vietuitoarele de pe Pamant au trait totdeauna intr-un mediu scaldat de radiatii ionizante.In functie de sursele de radiatii ionizante organismele pot fi iradiate prin:
- iradiere naturala, datorita radiatiilor cosmice si a substantelor radioactive din sol, ape, aer sau chiar din interiorul organismelor(radiu, thoriu, potasiu, etc);
- iradiere sanitara, datorita generatoarelor de radiatii X in cazul roentgendiagnosticului si a roetngenterapiei
- iradiere tehnica, in procesele de folosire pasnica sau militara a izotopilor radioactivi;
- iradiere diversa
In medie doza la care sunt expuse organismele vii datorita acestor surse este de 100mR/an.Aceasta doza este foarte mica si se considera ca organismele vii , in decursul timpului s-au adaptat la aceasta doza>pentru a intelege mai bine valoare acestei doze de 100 mR/aneste bine sa se aminteasca faptula ac la o iradiere(facuta deodata) de 400 R, jumatate din organismele expuse mor.
Numeroase studii privind interactiunea dintre radiatiile ionizante si organismele vii , arata ca efectul radiobiologic apare in urma actiunii asupra substantei vii pe doua cai:
- prin actiune directa, care este o actiune locala
- prin actiune indirecta, care determina si o actiune la distanta
Actiunea directa a radiatiilor ionizante (efectul primar) consta in excitarea si ionizarea atomilor si moleculelor din celule, in urma absorbtiei energiei radiatiilor de catre tesutul iradiat.Numarul atomilor si moleculelor care sufera actiunea directa este extrem de mic in raport cu numarul de atomi si molecule existente in tesut(circa o molecula dintr-un miliard de molecule).
Daca molecula ionizata este o molecula banala a mediului intern(o molecula de acid gras etc) este putin probabil ca ionizarea ei sa antreneze perturbatii morfologice sau functionale observabile.Daca din contra, actiunea directa se exercita asupra unei molecule cu rol biologic foarte important(proteine, acizi nucleici) poate rezulta o leziune grava, ireversibila.