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As partículas alfa e beta e os raios gama possuem a propriedade de ionizar as moléculas que encontram em seu caminho, isto é, arrancar elétrons delas, originando íons.
Ao atravessar tecidos biológicos, as partículas radioativas provocam a ionização das moléculas presentes nas células. Essa ionização pode conduzir a reações química anormais e à destruição da célula ou alteração das suas funções. Isso é particularmente preocupante no caso de lesões no material genético, o que pode causar uma reprodução celular descontrolada, provocando o câncer.
A alteração do material genético das células reprodutivas (espermatozóide e óvulo) podem causar doenças hereditárias nos filhos que o indivíduo possa vir a gerar. Os raios gama são geralmente os mais perigosos em virtude de seu elevado poder de penetração.

A exposição de um ser humano à uma alta dose de radiação pode dar origem a inúmeros efeitos imediatos. Alguns deles aparecem abaixo:

Cérebro
Danos cerebrais podem causar delírio, convulsões e morte.

Olhos
Danos nos lhos podem provocar catarata.

Boca
Lesões à boca podem incluir úlceras bucais.

Estômago e Intestino
Estômago e intestino quando lesados, provocam náuseas e vômitos. Infecções intestinais podem levar à morte.

Fetos
Danos à criança em gestação podem incluir retardo mental, particularmente se a exposição à radiação ocorrer no início da gravidez.

Ovários e Testículos
Danos aos ovários (ou testículos) provocam esterilidade ou afetam os filhos que o indivíduo possa vir a ter.

Medula Óssea
Lesões na medula óssea podem conduzir a hemorragias ou comprometer o sistema imunológico.

Vasos Sangüíneos
Ruptura dos vasos sangüíneos leva à formação de hematomas.

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