EFEITO_BIOLOGICO_RADIACOES

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EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
JOEL NETO
A radiação perde energia para o meio provocando
ionizações. Os átomos ionizados podem gerar:
Alterações Moleculares
Danos em Órgãos ou Tecidos
Manifestação de Efeitos Biológicos
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
DEFINIÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
Especificidade – O efeito não se dá somente pela radiação 
ionizante.
Tempo de Latência – Período de tempo entre a exposição e os 
sintomas visíveis.
Reversibilidade – Reconstrução da célula danificada.
Transmissibilidade – Efeito não transmissível a outra célula, 
mas sim hereditariamente.
Limiar – Valor de dose máximo para indução do dano.
Radiosensibilidade – Dependência entre a capacidade de 
renovação celular e sua especificidade no organismo humano.
MECANISMOS DE AÇÃO
Possibilidades da radiação incidindo em uma célula:
 Passar sem interagir
Atingir uma molécula:
 Não produzir dano.
 Produzir dano.
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MECANISMOS DE AÇÃO
Possibilidades da radiação incidindo em uma célula:
Atingir uma molécula:
 Produzir dano:
 Reversível
 Irreversível
 Pode ou não levar à indução de efeito biológico
• Morte Celular
• Reprodução - perpetuação do dano (Mutação).
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
MECANISMOS DE AÇÃO
A cada possibilidade está associada uma probabilidade
diferente de zero.
O fenômeno da indução de efeitos biológicos pela
interação da radiação ionizante com organismos vivos é
de natureza PROBABILÍSTICA.
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PROPRIEDADE DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
SEQUÊNCIA DE EFEITOS
Estágio Físico.
 Ocorre para tempos  10-14 segundos.
 Estágio de absorção e deposição de energia.
 Excitação e ionização dos compostos.
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PROPRIEDADE DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
SEQUÊNCIA DE EFEITOS
Estágio Físico-Químico.
 Ocorre para tempos de 10-14 a 10-12 segundos
 Quebra de ligações químicas.
 Radiólise da água - formação de radicais livres.
 Começa o dano químico - radicais livres começam
a reagir.
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PROPRIEDADE DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
SEQUÊNCIA DE EFEITOS
Estágio Químico.
 Ocorre para tempos de 10-12 a 10-7 segundos.
 Continua a reação dos radicais livres.
 Formação de produtos tóxicos.
 Começam os danos ao RNA e DNA.
 Enzimas são inativadas e ativadas.
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PROPRIEDADE DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
SEQUÊNCIA DE EFEITOS
Estágios Químico e Biológico coincidem:
 Ocorre para tempos de 10-3 a 10 segundos.
 Formação de radicais secundários e peróxidos orgânicos.
 Muitas reações bioquímicas são interrompidas.
 Começa o reparo do DNA.
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PROPRIEDADE DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
SEQUÊNCIA DE EFEITOS
Estágio Biológico:
 Ocorre para tempos de 10 segundos a 10 horas.
 Completa-se a maioria das reações.
 Diminui a mitose das células irradiadas.
 São bloqueadas as reações bioquímicas.
 Rompimento de membrana celular.
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CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
Classificam-se conforme sua variação quanto:
Ao tempo de manifestação.
Ao tipo de célula atingida.
 À quantidade de energia depositada.
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CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
QUANTO AO TEMPO DE MANIFESTAÇÃO
Efeitos Agudos:
 Característicos de exposições a doses elevadas.
 Manifestam-se em, no máximo, dois meses
(seres humanos).
 Exemplos: eritema, síndrome aguda.
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Efeitos Tardios:
 Característicos de exposições a pequenas doses.
 Manifestam-se em anos ou dezenas de anos
(seres humanos).
Exemplo: câncer.
CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
QUANTO AO TEMPO DE MANIFESTAÇÃO
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
QUANTO AO TIPO DE CÉLULA ATINGIDA
Efeitos Somáticos:
Alterações provocadas pela interação da radiação
ionizante com qualquer célula do organismo, exceto
as reprodutivas.
 Manifestam-se no próprio indivíduo irradiado.
 Exemplos: câncer, catarata.
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CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
QUANTO AO TIPO DE CÉLULA ATINGIDA
Efeitos Genéticos (hereditários):
Alterações provocadas pela interação da radiação
ionizante com as células reprodutivas do organismo.
 Manifestam-se nos descendentes do indivíduo
irradiado.
 Exemplos: mutações genéticas.
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
QUANTO A QUANTIDADE DE ENERGIA DEPOSITADA
Efeitos Estocásticos:
 Ocorrem com doses pequenas de radiação.
 Não apresentam um limiar de dose para sua ocorrência.
A probabilidade de ocorrência aumenta com o aumento da
dose.
A gravidade do efeito independe da dose.
Exemplo: câncer.
OBS: Por menor que seja a dose, está sempre associada 
uma probabilidade diferente de zero para a ocorrência 
deste tipo de efeito.
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CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
QUANTO A QUANTIDADE DE ENERGIA DEPOSITADA
Efeitos Determinísticos (não-estocásticos):
 Ocorrem com doses elevadas de radiação.
Apresentam um limiar de dose para sua ocorrência.
A gravidade do efeito aumenta com o aumento da dose.
 Exemplos: eritema, catarata, câncer.
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
Os diferentes tecidos e órgãos possuem diferentes sensibilidades 
à radiação.
SISTEMA HEMATOPOIÉTICO
SISTEMA GASTROINTESTINAL
SISTEMA NERVOSO
RADIOSENSIBILIDADE
SISTEMA HEMATOPOÉTICO
• limiar de dose: 2.000 mSv
• células afetadas: células brancas imaturas do sangue, linfas e 
medula óssea
• sintoma: febre, infecção e hemorragia
SISTEMA GASTROINTESTINAL
• limiar de dose: 6.000 mSv
• células afetadas: tecido epitelial
• sintoma: infecção e perda de líquidos - quebra da barreira vital
SISTEMA NERVOSO
• limiar de dose: 20.000 mSv
• células afetadas: células do sistema nervoso central
• sintoma: desorientação e choque
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
SINDROME AGUDA DAS RADIAÇÕES
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
NÍVEL CELULAR
Mecanismo de Ação
Indireto
Excitação
Reparo Correto 
(Rearranjo)
Mecanismo de Ação
Direto
RADIAÇÃO
DNA
Alvo
DNA
Lesado
Não Reparo (Deleção)
Reparo Errôneo 
(Rearranjo)
DNA
Restaurado
DNA
Mutado
Célula
Normal
Célula
Mutada
Viável
Morte
Celular
Apoptose
Ionização
Célula
Somática
Célula
Germinativa
Catarata
Malformações
Síndromes da Radiação
Diminuição da Longevidade
Envelhecimento Precoce
Indução do Câncer
Doenças Hereditárias
(Transmissíveis)
Efeitos Determinísticos Efeitos Estocásticos
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
NÍVEL CELULAR
RADIÓLISE DA ÁGUA
H2O H2O
+ + e-
H2O
+ H+ + OH•
H2O
+ é o íon positivo e e- o íon negativo. O íon positivo forma o radical 
Hidroxil ao se dissociar na forma de:
®
O íon negativo que é o elétron, ataca a molécula de neutra de água, 
dissociando-a e formando o radical hidrogênio:
e- + H2O H2O
-
H2O
- H• + OH-
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
NÍVEL CELULAR
RADIÓLISE DA ÁGUA
H2O H2O
* H• + OH•
Os radicais hidrogênio e hidroxil podem ser formados também com a 
dissociação da água, numa excitação:
Os elétrons livres podem polarizar as moléculas próximas de água, formando
Um elétron-hidratado (e-ag) de vida relativamente longa. Os radicais H
•, OH•
e estes elétrons se difundem e reagem com biomoléculas, podendo danificá-las.
No rastro das radiações de Alto LET a densidade é grande e ocorrem muitas 
combinações, tais como:
H• + OH• H2O H
• + H• H2
®
OH• + OH• H2O2
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
NÍVEL CELULAR
RADIÓLISE DA ÁGUA
O rendimento de H2 e da água oxigenada H2O2 na água pura é pequeno,
devido à reação de recombinaçãode H• com OH•. Mas dentro da célula ou
em presença de oxigênio, o H• se combina para formar o radical peroxil, que
se combina com outro para formar o peróxido de hidrogênio H2O2:
HO2
• + HO2
• H2O2 + O2
H• + O2 HO2
•
Os radicais e o peróxido de hidrogênio podem produzir ou oxidar as moléculas 
biológicas.
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
DNA
Radiação Corpuscular
T
C
A
G
G
C
T
A
G
C
TA
1,0 nm
O
H
HOH•
Adenina
Timina
Citosina
Guanina
Dupla Élice
DNA 2,0 nm 
Radiação Elétromagnética
Mecanismos de Ação:
Ação Direta
Ação Indireta
NÍVEL MACROMOLÉCULAS – DNA
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
T
C
A
G
G
C
T
A
G
C
TA
O
H
HOH•
Dupla Élice
DNA 2,0 nm 
1,0 nm
DNA
Ação Indireta
NÍVEL MACROMOLÉCULAS – DNA
A interação da radição é indiretamente 
com a molécula de DNA, sendo através 
de moléculas vizinhas.
Água
Ácidos Nucléicos
Proteínas
Lipídeos
Carboidratos 
H•
EFEITO BIOLÓGICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
DNA
T
C
A
G
G
C
T
A
G
C
TA
Dupla Élice
DNA 2,0 nm 
Ação Direta
1,0 nm
NÍVEL MACROMOLÉCULAS – DNA
A interação da 
radição é diretamente 
com a molécula de 
DNA.
“Guarde a convicção de que todos nós estamos caminhando para 
diante, através de lutas memoráveis, na aquisição de experiências, 
e que a vida concorda com as pausas de restauração das nossas 
forças, mas não se acomoda com a inércia em momento algum.”