Biophysik der Strahlung: Auswirkungen auf lebende Organismen

Einführung

Das elektromagnetische Spektrum besteht aus verschiedenen Arten von Wellenlängen, darunter Radiowellen, sichtbares Licht, ultraviolette Strahlen und Gammastrahlen. Diese Wellenlängen unterscheiden sich in ihren Längen und Intensitäten. Strahlenwellen befinden sich im kürzeren Wellenlängenbereich des Spektrums. Die Biophysik der Strahlung untersucht die Auswirkungen dieser Wellen auf lebende Organismen.

Identifikation

Die kurzen Wellenlängen, die Strahlenwellen ausmachen, erklären die Auswirkungen, die sie auf lebende Materie haben. Im Allgemeinen gilt: Je kürzer die Welle, desto mehr Energie ist in ihr enthalten, so die NASA Earth Observatory. Da Strahlung hohe Energiekonzentrationen enthält, kann sie lebenden Organismen erheblichen Schaden zufügen. Strahlenwellen sind stark genug, um durch lebende und unbelebte Materialien zu dringen. Wenn dies geschieht, können sie potenziell die molekulare Struktur von Zellen und Geweben stören.

Biophysik

Biophysik ist ein Zweig der Wissenschaft, der Prinzipien aus Physik, Chemie und Biologie verwendet, um die molekularen Vorgänge zu verstehen, die in lebendem Gewebe ablaufen, so die Biophysical Society, eine Biophysik-Ressourcen-Website. Forschungsgebiete umfassen Moleküle, Zellen und Gewebe sowie die größeren Organ-ähnlichen Strukturen, in die sie sich verwandeln. Biophysik arbeitet auch daran, diese Strukturen zu messen und verwendet mathematische Analysen und Computermodellierung, um zu verstehen, wie sie funktionieren. Strahlenbiophysik ist ein Zweig der Wissenschaft, der sich spezifisch mit den Auswirkungen von Strahlung auf lebende Organismen befasst.

Arten von Strahlung

Strahlenwellenlängen gibt es in zwei Arten: ionisierende und nichtionisierende, so RadiationAnswers.org. Ionisierende Strahlung kommt in Form von Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und stark geladenen Ionen vor. Ionisierende Wellen können dazu führen, dass Moleküle in lebendem Gewebe instabil werden. Dies ist eine elektrische Instabilität, die grundlegende biologische Prozesse durcheinanderbringen kann. Nichtionisierende Strahlung kommt in Form von ultravioletter Strahlung der Sonne, Mikrowellen und extra-niedrigfrequenten Wellen vor. Nichtionisierende Wellen können die molekularen Strukturen stören, die lebendes Gewebe ausmachen. Dies kann zu Zellmutationen und sogar zum Zelltod führen.

DNA-Auswirkungen

Sowohl ionisierende als auch nichtionisierende Strahlenwellen können potenziell beeinflussen, wie sich zelluläre DNA-Moleküle verhalten, so die NASA Earth Observatory. Biophysikalische Effekte können in Form von veränderten DNA-Aktivitäten auftreten, die geschwächte Zellstrukturen hervorbringen. DNA-Reproduktionsaktivitäten können auch so weit verändert werden, dass neue Zellen mutante Merkmale annehmen, wie es bei Krebszellbildungen auftritt. Das Ausmaß des Schadens kann davon abhängen, wie intensiv die Strahlenwellen sind und welcher Bereich des Organismus oder Körpers betroffen ist.

Strahlentherapie

Dieselben schädlichen Auswirkungen von Strahlung auf zelluläre Aktivitäten werden durch Strahlentherapie-Behandlungen für Krebsgeschwüre im Körper positiv genutzt. Strahlentherapie ist eine häufige Behandlung für Krebs, so die American Cancer Society. Krebszellen sind für ihre schnellen Reproduktionsraten im Körper bekannt. Die biophysikalischen Auswirkungen von Strahlung auf die DNA-Aktivität von Zellen wirken darauf hin, DNA-Moleküle innerhalb von Krebszellen zu beschädigen. Infolgedessen hören diese Zellen auf, sich zu reproduzieren, und sterben schließlich ab.