Effekterna av strålning på levande celler varierar beroende på typen, intensiteten av exponeringen och cellen. För våra ändamål avser ”strålning” ett utsläpp av joniserande energi, såsom neutroner, fotoner och högenergiladdade partiklar som gammastrålar. Det finns ett antal olika typer, inklusive kosmisk strålning från rymden, markstrålning som sänds ut av radioaktiva grundämnen i marken och den som är skapad av människan, till exempel den som släpps ut vid detonation av en atombomb.
Levande celler hanterar faktiskt en hel del strålning; runt 360 millirems per år i till exempel USA. Millirems är för övrigt enheter av en dos; de används för att beräkna resultaten av exponering från saker som röntgen på sjukhus. Den dödliga exponeringsnivån varierar mellan individer och beror på typen av exponering; en enstaka exponering är dödlig vid till exempel cirka 300,000 XNUMX millirems, medan högre doser kan tolereras om de är resultatet av långvarig exponering över tid.
Vid låga nivåer kan strålskador repareras av levande celler utan negativa effekter. Högre doser kan göra att en cell blir steril, eller så kan de störa en cells förmåga att reproducera sig själv ordentligt och orsaka mutationer. Många cancerformer är till exempel kopplade till strålningsexponering som förvirrar celler, vilket får dem att mutera och snabbt reproducera sig. Vid extremt höga doser orsakar strålning celldöd, genom en process som kallas termalisering, som i princip kokar en cell inifrån och ut.
Exponering kan orsaka cellskador på två olika sätt. I den första meningen, direkt strålningsverkan, skadar den en molekyl direkt; som till exempel när strålning stör en DNA-molekyl och orsakar cellskador. Det kan också orsaka indirekt skada, genom att jonisera molekyler, förvandla dem till potentiellt giftiga föreningar som interagerar med friska molekyler och orsakar skada. Syre, väte, kväve och kol är alla mycket känsliga för jonisering; Tyvärr för levande celler utgör dessa element en stor del av en levande organism.
Vid mycket höga doser kommer strålningen att orsaka massiva organ- och vävnadsskador som är för omfattande för att kroppen ska kunna reparera. Detta orsakar akut strålningssyndrom, även känt som strålningssjuka. Detta tillstånd är ofta extremt smärtsamt och obehagligt, och det leder till döden. Vid lägre doser kan skadorna vara på en mer subtil nivå, och den kan visa sig som cancer eller genom fosterskador orsakade av skador på fortplantningsvävnad senare i livet. Vissa celler är särskilt känsliga för skador, speciellt celler som förökar sig snabbt; det är därför gravida kvinnor måste vara försiktiga med strålkällor, eftersom det kan skada fostret under utveckling.
En av de farligare orsakerna till strålning är radioaktiva isotoper, eftersom dessa isotoper kommer att ackumuleras i kroppen och avge strålning, i motsats till engångsexponering för radioaktiva partiklar som de som sänds ut i en röntgenstrålning. Av denna anledning måste människor som arbetar runt radioaktiva isotoper vara mycket försiktiga, och de som används i procedurer som medicinsk bildbehandling har mycket korta halveringstider, vilket innebär att de snabbt sönderfaller och uttrycks av kroppen.