Радиационные поражения клеток

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Мая 2013 в 23:56, реферат

Краткое описание

На живые организмы  вообще и на человека в частности  оказывает влияние множество экологических факторов. Их воздействие различно, но, без сомнения, оно достойно изучения, причем изучения самого тщательного.
Одним из самых важных таких факторов являются различные  виды излучений. Жизнь подарила нам  множество примеров, иллюстрирующих важность изучения влияния излучения на живые организмы и то, что происходит после небрежного с ним обращения.
Биологическое действие излучения на организм зависит от количества поглощаемой его тканями  энергии.

Содержание

1. Виды излучений

2. Доза облучения

3. Методы дозиметрии

4. Перестройки хромосом

5. Зависимость выхода перестроек от стадии клеточного цикла

6. Зависимость выхода перестроек от дозы облучения

7.Зависимость выхода перестроек от временных параметров облучения

8.Классическая модель механизма образования аберраций хромосом

Вложенные файлы: 1 файл

Радиационные поражения клеток.doc

— 86.00 Кб (Скачать файл)

 

                                   Содержание

 

 

 

 

 

 

 

1. Виды излучений 

 

 

2. Доза облучения 

 

 

3. Методы дозиметрии 

 

 

4. Перестройки хромосом 

 

 

 5. Зависимость выхода перестроек от стадии клеточного цикла

 

 

6. Зависимость выхода  перестроек от дозы облучения

 

 

7.Зависимость выхода перестроек от временных параметров облучения

 

 

8.Классическая модель механизма образования аберраций хромосом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Введение

 

На живые организмы  вообще и на человека в частности  оказывает влияние множество экологических факторов. Их воздействие различно, но, без сомнения, оно достойно изучения, причем изучения самого тщательного.

 

Одним из самых важных таких факторов являются различные  виды излучений. Жизнь подарила нам  множество примеров, иллюстрирующих важность изучения влияния излучения на живые организмы и то, что происходит после небрежного с ним обращения.

 

Биологическое действие излучения на организм зависит от количества поглощаемой его тканями  энергии.

 

Существует довольно много моделей, описывающих характер этой зависимости. Одна из таких моделей - классическая - утверждает прямолинейность зависимости выхода эффекта воздействия излучения от его дозы. После ее появления была доказана некорректность этой модели, но в целом ряде простейших случаев она работает и служит удобным для практического применения инструментарием.

 

Для решения проблемы визуализации эффекта влияния излучения  на клетку в различных стадиях  ее деления использована программа Macromedia Flash 4.0, с помощью которой  возможно создание анимированных gif-файлов или преобразование в таковые уже готовых растровых изображений.

 

В первой главе ⌠Виды  излучений и их влияние на клетку рассматривается экологическая  сторона ионизирующего излучения  и его влияние на живую клетку и вводятся базовые понятия видов излучения, дозы облучения, методов дозиметрии и хромосомных аберраций.

 

Во второй главе ⌠Создание  базы объектов хромосомных аберраций  рассматриваются определение, свойства и структура анимационного gif-файла  и описывается создание базы объектов хромосомных перестроек.

 

Третья глава описывает  использование программы Macromedia Flash 4.0 в базе объектов хромосомных аберраций.

 

 

1. Виды излучений 

 

На состояние окружающей среды и на живые организмы  оказывают сильное влияние различные  экологические факторы. Экологический фактор - любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное воздействие на живые организмы.

 Экологические факторы  делятся на три категории :

 

абиотические - факторы  неживой природы,

 

2. биотические - факторы живой природы и

 

3. антропогенные - факторы  человеческой деятельности.

 

Важным абиотическим фактором наземной среды является ионизирующее излучение - это излучение с очень  высокой энергией, способное выбирать электроны из атомов и присоединять их к другим атомам с образованием пар положительных и отрицательных ионов. Источник ионизирующего излучения - радиоактивные вещества и космические лучи. Доза излучения (1 рад) - это такая доза излучения, при которой на 1 грамм ткани поглощается 100 эрг энергии. Единица дозы излучения, которую получает человек, называется бэр (биологический эквивалент рентгена) ; 1 бэр равен 0,01 Дж/кг. В течение года человек в среднем получает дозу 0,1 бэр и, следовательно, за всю жизнь (в среднем 70 лет) 7 бэр.

 

Ионизирующим называется излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов различных знаков. Существует два типа ионизирующих излучений :

корпускулярное, состоящее  из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа, бета и нейтронное излучение) электромагнитное (гамма- и рентгеновское излучение ) с очень малой длиной волны.

 

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, обладающих большой скоростью. Эти ядра имеют  массу 4 и заряд +2. Они образуются при радиоактивном распаде ядер и при ядерных реакциях. Энергия альфа-частиц не превышает нескольких МэВ (1 эВ=1,60206*10-19 Дж). Длина пробега альфа-частиц в воздухе обычно менее 10 см (под длиной пробега частицы понимается наибольшее расстояние от источника излучения, при котором еще можно обнаружить частицу, до ее поглощения веществом). В воде или в мягких тканях человеческого тела, плотность которых более чем в 700 раз превышает плотность воздуха, длина пробега альфа-частиц составляет несколько десятков микрометров. За счет своей большой массы при взаимодействии с веществом альфа-частицы быстро теряют свою энергию. Это объясняет их низкую пронизывающую способность и высокую удельную ионизацию : при движении в воздушной среде альфа-частица на 1 см своего пути образует несколько десятков тысяч пар заряженных частиц - ионов.

 

Бета-излучение представляет собой поток электронов (-излучение) или позитронов (+-излучение), возникающих  при радиоактивном распаде. Масса  бета-частиц в несколько десятков тысяч раз меньше массы альфа-части.

 В зависимости от природы источника бета-излучений скорость этих частиц может лежать в пределах 0,3-0,99 скорости света. Энергия бета-частиц не превышает нескольких МэВ, длина пробега в воздухе составляет приблизительно 1800 см, а в мягких тканях человеческого тела - 2,5 см. Проникающая способность бета-частиц выше, чем альфа-частиц (из-за меньших массы и заряда).

 

Нейтронное излучение  представляет собой поток ядерных  частиц, не имеющих электрического заряда. Масса нейтрона приблизительно в 4 раза меньше массы альфа-частиц. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией 1 КэВ), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 КэВ) и быстрые нейтроны (от 500 КэВ до 20 МэВ). При неупругом взаимодействии нейтронов с ядрами атомов среды возникает вторичное излучение, состоящее из заряженных частиц и гамма-квантов (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях нейтронов с ядрами может наблюдаться обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у альфа- или бета-частиц. Так, длина пробега нейтронов промежуточных энергий составляет около 15 м в воздушной среде и 3 см в биологической ткани, аналогичные показатели для быстрых нейтронов - соответственно 120 м и 10 см. Таким образом, нейтронное излучение обладает высокой проникающей способностью и представляет для человека наибольшую опасность из всех видов корпускулярного излучения. Мощность нейтронного потока измеряется плотностью потока нейтронов (нейтрон.см2*с).

 

Гамма-излучение (-излучение) представляет собой электромагнитное излучение с высокой энергией и с малой длиной волны (порядка 3*10-2 нм). Оно испускается при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. Высокая длина (0,01-3 МэВ) и малая длина волны обуславливает большую проникающую способность гамма-излучения. Гамма-лучи не отклоняются в электрических и магнитных полях. Это излучение обладает меньшей ионизирующей способностью, чем Рентгеновское излучение может быть получено в специальных рентгеновских трубах, в ускорителях электронов, в среде, окружающей источник бета-излучения, и др. Рентгеновские лучи представляют собой один из видов электромагнитного излучения. Энергия его обычно не превышает 1 МэВ. Рентгеновское излучение, как и гамма-излучение, обладает малой ионизирующей способностью и большой скоростью.

 

При распаде ядер атомов его продукты вылетают с большой  скоростью. Встречая на своем пути ту или иную преграду, они производят в ее веществе различные изменения. Воздействие излучения на вещество будет тем больше, чем больше распадов происходит в единицу времени. Для характеристики числа распадов вводится понятие активности (А) радиоактивного вещества, под которым понимают число самопроизвольных ядерных превращений dN

 в этом веществе  за малый промежуток времени  dt, деленное на этот промежуток времени:

 

a=dN / dt.

 

Единицей измерения  активности является Кюри (Ku), соответствующая 3,7*1011 ядерных превращений в секунду . Такая активность соответствует  активности 1 г радия-226.

 

Биологическое действие рассмотренных излучений на организм человека различно.

 

Альфа-частицы, проходя  через вещество и сталкиваясь  с атомами, ионизируют (заряжают) их, выбирая электроны. В редких случаях  эти частицы поглощаются ядрами атомов, переводя их в состояние  с большей энергией. Эта избыточная энергия способствует протеканию различных химических реакций, которые без облучения не идут или идут очень медленно. Альфа-излучение производит сильное действие на органические вещества, из которых состоит человеческий организм (жиры, белки и углеводы). На слизистых оболочках это излучение вызывает ожоги и другие воспалительные процессы.

 

Под действием бета-излучений  происходит радиолиз (разложение) воды, содержащейся в биологических тканях, с образованием водорода, кислорода, пероксида водорода H202, заряженных частиц (ионов) OH- и HO-2. Продукты разложения воды обладают окислительными свойствами и вызывают разрушение многих органических веществ, из которых состоят такни человеческого организма. Действие гамма- и рентгеновского излучений на биологические ткани обусловлено в основном образующимися свободными электронами. Нейтроны, проходя через вещество, производят в нем наиболее сильные изменения по сравнению с другими ионизирующими излучениями.

 

Таким образом, биологическое  действие ионизирующих излучений сводится к изменению структуры или разрушению различных органических веществ (молекул), из которых состоит организм человека. Это приводит к нарушению биохимических процессов, протекающих в клетках, или даже к их гибели (биологическое действие ионизирующих излучений зависит от числа образовавшихся пар ионов, которое определяется поглощенной энергией излучения), в результате чего происходит поражение организма в целом.

 

 

 

 

2. Доза облучения. 

 

Для измерения количества поглощаемой энергии вводится понятие  дозы излучения, или сокращенно дозы. Под дозой понимается количество поглощаемой энергии в единице объема облучаемого вещества. Таким образом, доза равна:

 

D=E/V эрг/см^3, где D - доза  излучения, E-поглощенная энергия  в эргах и V - величина облучаемого  объема в кубических сантиметрах.

 

Энергия, поглощенная  в единице объема облучаемого  вещества за

единицу времени, называется мощностью дозы. Она равна:

P=D/t эрг/см^3*сек, где  P-мощность дозы, D- доза излучения, t - время облучения. 

 

Дозы рентгеновских  и гамма-лучей измеряются в международных

единицах - рентгенах. Рентген - такое количество рентгеновых или  гамма-лучей, под действием которого в 1 см^3 воздуха (при t = 0 и нормальном атмосферном давлении ) образуются ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу каждого знака.

 

3. Методы дозиметрии 

 

1. Биологические методы  дозиметрии.

 

Основаны на изучении тех реакций, которые возникают  в организме человека или животных при применении определенных доз  лучистой энергии.

 

Изучение реакции кожи на облучение на первых этапах развития

 

рентгено-радиологии являлось единственным способом измерения количества ионизирующего излучения. Эмпирическим путем была установлена такая  доза рентгеновых лучей, после подведения которой на коже человека появлялось ярко выраженное покраснение. Этот биологический эффект был принят в качестве единицы измерения рентгеновских лучей, которая получила название эритемной дозы. Эритемной дозой называется то минимальное количество рентгеновских лучей, которое при условии минимального местного облучения вызывает на соответствующем участке кожи спустя 10-14 дней после облучения эритему с последующим выпадением волос. Эритемная кожная доза примерно равна 500-800 г в зависимости от качества излучения. Существенный недостаток данного способа измерения дозы - большая ее изменчивость в зависимости от неодинаковой чувствительности различных субъектов к излучению, а также от способа и физических условий облучения. Кроме того, величина дозы становится известной лишь по прошествии определенного, довольно длительного времени после облучения. Виду этого биологические методы измерения излучений, имевшие в свое время большое значение, теперь в связи с наличием более совершенных способов дозиметрии практически не применяются.

 

2. Фотохимические методы дозиметрии.

 

Ионизирующие излучения  при воздействии на фотографическую  эмульсию подобно лучам видимого света вызывают фотохимическую реакцию  разложения бромистого серебра с  выделением металлического серебра  и свободного брома. После проявления на пластинке в местах облучения выявляются участки почернения фотографической эмульсии. Это действие излучения на фотографическую пластинку впервые послужило способом, с помощью которого была открыта естественная радиоактивность. Фотографический метод дозиметрии основан на том принципе, что плотность почернения фотографической эмульсии находится в прямой зависимости от величины дозы излучения, падающего на фотопластинку.

 

3. Физические (ионизационные)  методы дозиметрии.

 

В процессе ионизации  вещества наступает изменение его электропроводности. Так, газы в обычных условиях практически не обладающие электропроводностью, в момент ионизации становятся хорошими проводниками электричества. Ионизационные методы дозиметрии основаны на том, что число образованных пар ионов в каком-либо определенном объеме вещества находится в прямой зависимости от количества поглощенного в нем излучения. Другими словами, мерой количества ионизирующего излучения является ионизация, которая возникает в результате поглощения энергии излучения в веществе.

Информация о работе Радиационные поражения клеток