Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология»



Скачать 373.52 Kb.
страница1/3
Дата05.05.2013
Размер373.52 Kb.
ТипЛекции
  1   2   3
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ХАКАССКИЙ ФИЛИАЛ
Кафедра технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции

КУРС ЛЕКЦИИ

по дисциплине - ОПД. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология».

для специальности 110401.65-Зоотехния

Абакан 2008
Кафедра ТППСХП

Лекция 1 (2 ч.).

РАДИОБИОЛОГИЯ

План:

  1. Введение

  2. Задачи

  3. Краткая история

  4. Контрольные вопросы


Радиобиология — наука о действии всех видов ионизирующих излучений на живые организмы и их сообщества.

Фундаментальная задача, составляющая предмет радиобиоло­гии, — вскрытие общих закономерностей биологического ответа на ионизирующие воздействия, на основе которых разрабатывают пути и методы управления лучевыми реакциями организма. Радиобиоло­гия занимается поиском средств защиты организма от воздействия излучений и путей пострадиационного восстановления от повреж­дений; прогнозированием опасности для человека и животных, выз­ванной повышением уровня радиации окружающей среды и радио­активного загрязнения продуктов сельскохозяйственного производ­ства (мясо, молоко, яйца, овощи, зернофураж и т. д.); разработкой методов использования ионизирующих излучений в качестве радио­биологической технологии в сельском хозяйстве, пищевой и мик­робиологической промышленности, а также для диагностики болез­ни и лечения больных животных.

Радиобиология как самостоятельная комплексная научная дис­циплина тесно связана с рядом теоретических и прикладных облас­тей знаний — биологией, физиологией, цитологией, генетикой, био­химией, биофизикой и ядерной физикой.

Первые сведения о повреждающем действии ионизирующих из­лучений, в частности рентгеновского, были опубликованы в 1896 г., когда у ряда больных, которым производились рентгеновские сним­ки, а также у врачей, работающих с этими лучами, были обнаруже­ны дерматиты.

Поражения кожных покровов возникали и после воздействия лучами радия. Пьер Кюри, желая выяснить их влияние на кожу, об­лучил собственную руку. В сообщении, сделанном им в Парижской академии наук, он подробно описал процесс поражения.

В те годы применение ионизирующих излучений для просвечи­вания организма и с лечебной целью имело эмпирический харак­тер, так как многие стороны физических свойств и механизмы биологического действия излучений не были известны. Применение рентгеновского излучения и препаратов радия было произвольным, поэтому результаты лечения были малоэффективны, а осложнения в виде лучевых поражений наблюдались довольно часто.


Долгое время объектом наблюдения оставалась кожа, так как ник­то не предполагал, что рентгеновские лучи могут действовать и на глубоко расположенные ткани.

Среди самых ранних работ по изучению биологического действия ионизирующих излучений на животных широкую известность по­лучили классические исследования Н. Ф. Тарханова (1898 г.), уста­новившего в опытах наличие различных реакций на облучение во многих системах организма лягушек и насекомых.

В 1903 г. Альберс-Шонберг обнаружил дегенеративные измене­ния семяродного эпителия и азооспермию у морских свинок и кро­ликов, а в 1905 г. Хальберштадтер наблюдал атрофию яичников у облученных животных. Вскоре выявили азооспермию, явившуюся причиной бесплодия молодых рабочих завода рентгено­вских трубок, проработавших на производстве более трех лет.

В 1903 г. в значительной степени под влиянием экспериментов русского исследователя Е. С. Лондона, который обнаружил леталь­ное действие лучей радия на мышей, применили для этих целей рентгеновские лучи. Последний впервые описал лучевую ане­мию и лейкопению, а также обратил внимание на поражение орга­нов кроветворения, видимое даже невооруженным глазом (напри­мер, атрофия селезенки). Он детально описал типичные изменения клеток костного мозга и лимфоузлов при гистологическом исследо­вании.

В 1905 г. Корнике установили, что под влиянием ионизирующего излучения тормозится деление клеток. Бергонье и Трибондо выя­вили неодинаковую чувствительность разных клеток к облучению. На основании этих экспериментов они в 1906 г. сформулировали положение, вошедшее в радиобиологию как правила Бергонье и Три­бондо: чувствительность клеток к облучению прямо пропорциональ­на митотической активности и обратно пропорциональна степени их дифференцированности. Позднее в правила Бергонье и Трибон­до были внесены существенные коррективы. В указанный период начали изучать действие ионизирующей радиации на эмбриогенез. Было обнаружено возникновение различных аномалий при облуче­нии на определенных стадиях развития эмбриона.

В 1925 г. в опытах на дрожжевых клетках и плесневых грибах Г. Н. Надсони Г. Ф. Филиппов выявили действие ионизирующих из­лучений на генетический аппарат клетки, сопровождающееся на­следственной передачей вновь приобретенных признаков. Так, ис­следуя влияние рентгеновских лучей на половой процесс у низших грибов, они обратили внимание на появление отдельных колоний оранжевого цвета. Изучение этих новых форм грибов показало их резкое отличие от исходной культуры — они были способны образовывать жир и оранжевый пигмент. Наблюдая данные грибы в те­чение многих поколений, ученые твердо установили, что имеют дело с наследуемым изменением и что, таким образом, рентгеновские лучи обладают мутагенным действием. В 1927 г. это подтвердил Г. Мюллер на дрозофиле, а затем Л. Стадлер на кукурузе. В дальней­шем исследования были проведены на мышах и других организмах. В настоящее время радиационно-генетические исследования прово­дятся во всем мире широким фронтом. Изучением этой проблемы занимается специальный раздел науки — радиационная генетика.

Исключительные достижения ядерной физики в 40—50-х годах, открытия, сделанные французскими исследователями Жолио и Ирен Кюри, доказавшие реальную возможность получения искусствен­ным путем радиоактивного вещества и радиоактивных изотопов, открытие деления урана и возможности использования энергии ядра атома явились мощным импульсом к бурному развитию радиобио­логии.

Особо интенсивное развитие радиобиологических исследований началось после варварской атомной бомбардировки городов Хиро­симы и Нагасаки, поставившей на повестку дня неотложную зада­чу — разработать способы противолучевой защиты и методы лече­ния при радиационных поражениях. Это вызвало необходимость детально изучить механизмы биологического действия ионизирую­щих излучений и патогенез болезни. Для решения указанных задач в 40-50-е годы во многих странах мира были созданы специальные крупные научные центры и лаборатории.

К настоящему времени имеется большое количество фундамен­тальных работ и накоплен огромный фактический материал по раз­личным аспектам биологического действия ионизирующих излуче­ний, но, несмотря на это, на сегодняшний день мы еще не имеем единой объединяющей теории механизма их биологического дей­ствия.

Одной из причин такого положения, несомненно, является то, что решение основных вопросов радиобиологии велось в отрыве от тех общебиологических теоретических дисциплин, в области кото­рых вторгаются эффекты биологического действия ионизирующей радиации и закономерности которых в значительной степени объяс­няют характер этих эффектов (Ковалев).

Как правило, авторы большинства предложенных гипотез остав­ляют вне поля зрения такие важнейшие проявления биологическо­го действия ионизирующих излучений, как подавление процессов дифференцировки и иммуногенеза, канцерогенное влияние иони­зирующих излучений, лечебное их действие при опухолевом росте, эффект ускорения процессов старения облученных организмов и т. д. Возможно, что именно такая широта диапазона биологического дей­ствия ионизирующих излучений — одна из причин отсутствия еди­ной теории механизма лучевых поражений.

П. Д. Горизонтов, Э. Я. Граевский, Н. А. Краевский и другие исследователи отмечают, что отсутствие единой теории биологичес­кого действия излучений значительно затрудняет поиски средств профилактики и лечения лучевых повреждений.

Значительный вклад в развитие радиобиологии в РФ в области ветеринарии и животноводства внесли ученые Московской ветери­нарной академии им. К. И. Скрябина (Белов, Ильин и др.), Казанс­кого ветеринарного института им. Баумана (Киршин, Бударков и др.), Ленинградского ветеринарного института (Воккен и др.), ВИЭВ (Карташов, Круглов и др.) и др.

На основе эффектов биологического действия ионизирующей радиации радиобиология рассматривает и ведет разработку приклад­ных вопросов радиобиологии в виде радиационно-биологической технологии (РБТ) в животноводстве, ветеринарии и других отрас­лях сельского хозяйства в направлении: стимуляции хозяйственно полезных качеств у сельскохозяйственных животных, в том числе птиц, под действием малых доз внешнего облучения, стерилизации ветеринарных биологических (вакцины, сыворотки и др.) и лекар­ственных препаратов (витамины, антибиотики и т. д.), биологичес­ких тканей, полимерных изделий, шовных и перевязочных матери­алов, консервирования пищевых продуктов и обеззараживания сы­рья животного происхождения (шерсть, кожа, пушнина и т. д.) и отходов сельскохозяйственного производства (навозные стоки) и т. д. Наряду с этим радиобиология ведет разработку и использование методов радиоактивных изотопов в животноводстве и ветеринарии для изучения физиологии и биохимии животных, диагностики бо­лезней и с лечебной целью, в селекционно-генетических исследо­ваниях и т. д.

Специалисты сельского хозяйства должны знать характер биоло­гического действия различных доз радиоактивных излучений, а зоо­ветеринарные специалисты — уметь оценивать радиационную си­туацию, диагностировать болезни лучевых поражений, организовы­вать и проводить мероприятия по оказанию лечебно-профилакти­ческой помощи животным. Правильная и своевременная организа­ция мер по определению радиационной ситуации, обработке и за­щите животных может предотвратить заражение радиоактивными веществами мяса, молока и другой продукции.

Контрольные вопросы. 1. Перечислите задачи радиобиологии? 2. Объясните биологическое действие ионизирующих излучений?

Лекция 2 (2 ч.).

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИОБИОЛОГИИ. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

План:

  1. Основы

  2. Электронная оболочка

  3. Ядро атома

  4. Характеристика радиоактивных излучений

  5. Закон радиоактивного распада

  6. Контрольные вопросы


Все в природе состоит из простых и сложных веществ. К простым веществам относят химические элементы, к сложным — химические соединения. Мельчайшую частицу химического элемента, которая яв­ляется носителем его химических свойств, называют атомом (от греч. atomos — неделимый). Мельчайшая частица сложного вещества — мо­лекула; она состоит из атомов одного или нескольких элементов.

В природе только инертные газы обнаруживаются в виде атомов, так как их внешние оболочки замкнутые, все остальные вещества существуют в виде молекул.

Атом любого элемента можно разделить на субатомные (элемен­тарные) частицы, и в этом случае он утратит свойства, характерные для данного элемента. К элементарным частицам относят электро­ны, протоны, нейтроны, мезоны, нейтрино и ряд других. Однако определение «элементарные» не означает, что эти частицы простей­шие, бесструктурные элементы материи. Электрон, например, так же многообразен, как и атом.

Вместе с тем изучение атомов всех элементов, входящих в перио­дическую систему, в конечном итоге сводится к изучению свойств и взаимодействию трех частиц — электронов, протонов и нейтронов. Один элемент отличается от другого только числом и расположением этих частиц. В начале XX в. было выдвинуто несколько теорий строе­ния атома, которые называли моделями атома. При помощи моделей ученые пытались объяснить различные физические свойства атомов — линейность спектра излучения газов при высокой температуре, элек­трическую нейтральность и устойчивость атома и многие другие яв­ления. В 1911 г. Э. Резерфорд предложил планетарную модель атома, которая была развита Н. Бором (1913 г.). Согласно этой модели в цен­тре атома расположено ядро, имеющее положительный электричес­кий заряд. Вокруг ядра перемещаются по эллиптическим орбитам электроны, образующие электронную оболочку атома.

ЭЛЕКТРОННАЯ ОБОЛОЧКА

В зависимости от энергии, которая удерживает электроны при вращении вокруг ядра, они группируются на той или иной элект­ронной орбите. Иначе электронную орбиту называют уровнем или слоем. Число слоев у различных атомов неодинаковое. В атомах с большой атомной массой число орбит достигает семи. Их обозначают либо цифрами, либо буквами латинского алфавита: К, L, M, N, О, Р, Q; ближайший к ядру — К-слой. Число электронов в строго определенное. Так, К-слой имеет не более двух элек­тронов, L-слой — до 8, М-слой — до 18, N-cлой — 32 электрона и т.д. Электроне — устойчивая эле­ментарная частица с массой покоя, равной 0,000548 атомной единицы массы (а.е.м.), а в аб­солютных единицах массы 9,1 • 10-28г. Энергетический эквивалент электрона составляет 0,000548 • 93140,511 МэВ. Электрон несет один элементарный отрицательный заряд электричества. Поэтому в ядерной физике заряд электрона принят за еди­ницу.

В атоме суммарное количество электронов на орбитах всегда рав­но сумме протонов, находящихся в ядре. Например, атом гелия со­держит два протона в ядре и имеет два электрона на орбите, атом натрия — 11 протонов в ядре и 11 электронов на орбитах, атом свин­ца — 82 протона в ядре и 82 электрона на орбитах и т. д. Вследствие равенства суммы положительных и отрицательных зарядов атом представляет собой электрически нейтральную систему. На каждый из движущихся вокруг ядра электронов действуют две равные, про­тивоположно направленные силы: кулоновская сила притягивает электроны к ядру, а равная ей центробежная сила инерции стремит­ся вырвать электрон из атома. Кроме того, электроны, вращаясь по орбите, одновременно имеют собственный момент количества дви­жения, т. е., подобно волчку, вращаются вокруг собственной оси.

Элект­роны внешней орбиты больше подвержены воздействию излучений низкой энергии. При сообщении электронам извне дополнитель­ной энергии они могут переходить с одного энергетического уровня (орбиты) на другой или даже покидать пределы данного атома. Так, если воздействие будет слабее энергии связи электрона с ядром, то электрон перейдет лишь с одного энергетического уровня на дру­гой. Такой атом остается нейтральным, однако он отличается от ос­тальных нейтральных атомов этого химического элемента избытком энергии. Атомы, обладающие избытком энергии, называют возбуж­денными, а переход электронов с одного энергетического уровня на другой, более удаленный от ядра, — процессом возбуждения. По­скольку в природе всякая система стремится перейти в положение, при котором ее энергия будет наименьшей, то и атом из возбужден­ного состояния переходит в первоначальное, возвращение атома в обычное состояние сопровождается выделением избыточной энергии. Переход электронов с внешних орбит на внутренние сопровож­дается рентгеновским излучением с длиной волны, характерной для каждого энергетического уровня данного атома. Переходы электронов в пределах наиболее удаленных от ядра орбит дают оп­тический спектр, который состоит из ультрафиолетовых/световых и инфракрасных лучей. При сильных электрических воздействиях электроны вырываются из атома и удаляются за его пределы. Атом, лишившийся одного или нескольких электронов, превращается в положительный ион, а присоединивший к себе один или несколько электронов — в отрицательный. Следовательно, на каждый положи­тельный ион образуется один отрицательный ион, т. е. возникает пapa ионов. Процесс образования ионов из нейтральных атомов называют ионизацией. Атом в состоянии иона существует в обычных условиях чрезвычайно короткий промежуток времени. Свободное место на орбите положительного иона заполняется свободным электроном, и атом вновь становится электрически нейтральной системой. Этот процесс носит название рекомбинации ионов (деионизации) и сопровождается выделением избыточной энергии в виде излучения. Энергия, выделяющаяся при рекомбинации ионов, количественно примерно равна затраченной энергии на ионизацию. Процесс ионизации атомов имеет важное практическое значение для обна­ружения и дозиметрии излучений, а также для понимания биологи­ческого действия ионизирующей радиации.
  1   2   3

Похожие:

Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология» iconПо дисциплине : Сельскохозяйственная радиобиология” для студентов специальности 110401. 65 – Зоотехния и 110503. 65 Тппсхп йошкар-Ола 2011
Сельскохозяйственная радиобиология для студентов специальности 110401. 65 Зоотехния и 110503. 65 Тппсхп
Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология» iconЗанятие Тема " Введение в предмет" и " Основы ядерной физики" Вопросы Ответы
Сельскохозяйственная радиобиология для студентов специальности 110401. 65 Зоотехния и 110503. 65 Тппсхп
Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология» iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине
«Ветеринарная радиобиология» для студентов по направление подготовки 111900. 62 – «Ветеринарно-санитарная экспертиза»
Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология» iconЛекции по дисциплине «Математический анализ»
Лекции по дисциплине Математический анализ / Н. Н. Кривенцова, Т. В. Коростышевская, Р. К. Гринцявичус. М.: Изд-во Рос экон акад.,...
Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине опд. Ф. 04. 03 «Родная диалектология»

Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине опд ф. 04. 02 «История балкарского языка»

Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине опд. Ф. 04. 06. «Введение в тюркское языкознание»

Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология» iconРабочая программа по дисциплине опд. Ф. 03. 06 «Устное народное поэтическое творчество»

Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине опд. Ф. 04. 01 «Современный балкарский язык»

Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине опд. Ф. 04. 01 «Современный балкарский язык (синтаксис)»

Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org