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RADIÓLISE DA ÁGUA

RADIÓLISE DA ÁGUA. EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO. Química da radiação da água. Trata das mudanças ocorridas na água pela absorção de radiação de alta energia (radiólise da água).

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RADIÓLISE DA ÁGUA

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Presentation Transcript

  1. RADIÓLISE DA ÁGUA EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO

  2. Química da radiação da água • Trata das mudanças ocorridas na água pela absorção de radiação de alta energia (radiólise da água). • Estuda a origem das espécies reativas responsáveis pelas mudanças químicas observadas na água e em soluções aquosas.

  3. Organismo humano (células)  70% de água  solução aquosa • Produtos da radiólise da água  efeitos biológicos (danos)

  4. W H20 OH• + H • RadiaçãoIonizante Radicais livres • Weiss (1944) trabalhando com raios X, evidenciou: [Moléculas que contém elétrons despareados, sendo altamente reativas] H • agente redutor; OH• agente oxidante

  5. W H20+ + e- H20 RadiaçãoIonizante H20+ + H20 H30+ + OH• H20 + e- H20- OH- + H• H30+ + e- H• + H20 • Burton (1947) e Allen (1948): resumo do modelo da radiólise da água: OBS. H30+ = H+aq

  6. H • + H • H2 OH • + OH • H2O2 H • + OH • H2O Além de interagir com as moléculas em solução, os radicais podem sofrer recombinação, originando, p.ex.:

  7. excitação Escala de tempo H2O* H20 H • + OH • 10-13s (28%) 10-16s  10-16 s H2O+ + e H20 + H2O ionização H20- H • + OH- (26%) + H+ H • + H2O H3O+ + OH• e-aq 10-14 s Superexcitação (47%) Ionização e excitação

  8. e- H2O energia cinética colisão atrai e-aq Energia e- < 100 eV H2O e-aq agente redutor (1962) ½ vida 2,3 x 10–4 s

  9. W H • + OH • + e-aq + H2 + H202 + H30+ H20 As moléculas e radicais livres originados são denominados de “produtos primários da radiólise da água”:

  10. G = Número de espécies produzidas ou destruídas 100 eV absorvido • Burton (1947) mencionou pela primeira vez o rendimento químico da radiólise: • Dainton & Sutton (1953) mostraram que o GH2 < GH202

  11. Produtos G • Valores de G para os principais produtos da radiólise da água e-aq 2,7 H• 0,6 OH• 3,2 H2 0,45 H2O2 0,75

  12. Deposição de energia Não é uniforme, ocorre em unidades de 20 a 100eV. “Spurs” (esporas, focos concentrados)

  13. Coluna de ionização spur

  14. Concentrações (centro) H • 0,5 OH • 2 mol/dm3 e-aq 10-1 mol/dm3 O raio para a distribuição inicial de H •, OH • e H3O+ é 3 vezes menor que do e-aq  centro do spur

  15. Valores de G após 10-11 s de difusão e-aq e OH•  2 Equilíbrio químico Valores de G após 10-7 s de difusão e-aq 2,7 H• 0,5 OH• 3,2

  16. Reações típicas dos produtos da radiólise da água 1. Elétron aquoso ou hidratado a) Com aminoácidos (aa) NH3 + •CHRCOO- e-aq + NH3+CHRCOO- •NH2 + RCH2COO- H + NH2CHRCOO- H2 + NH2CH(CH2S)COO- e-aq + NH3CH(CH2SH)COO- H2S + NH2CH(CH2)COO-

  17. b) Com metais, oxigênio, moléculas inorgânicas Fe 2+ Fe 3+ + e-aq e-aq NH2-CHRCOOH •CH2COOH O2 + e-aq O2- • NH2CHCOOH + NH2CHCOOH H• H2COOH NH2-CHRCOOH H+ e-aq 2 CO2 + COOH 2 CO2- 2 •COOH Glicina ác. aspártico COOH ác. oxálico

  18. C• C C C 2. Radical hidroxil a) Transferência de elétrons Cl• + OH- Cl- + OH• b) Redução de duplas + OH• c) Abstração de H R’RH + OH• R’R• + H2O d) Quebra de anel aromático Nucleotídeos , aminoácidos

  19. Tabela das reações de e-aq , H• e OH• com solutos  reativos OH• e-aq • Nuc. e DNA  reativos H• • Aa e peptídeos que contém SH- e S-S são altamente reativos com as 3 espécies. • Aa aromáticos reativos OH•  reativos H• e e-aq • Reatividade das protenas é >, qto > n. de aa aromáticos. • Reatividade do DNA é devido à das bases púricas e pirimídicas. • Reatividade do DNA  (expressa/mol) PM  • Reatividade do DNA < nucleotídeos  Dificuldade de e-aq , H• e OH•alcançarem bases + reativas (interior da hélice)

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