Презентация по физике к уроку в 11кл "Биологическое действие радиации"

• 1 слайд

  Биологическое действие радиоактивных излучений
  Выполнила
  Лихачева Т.А
  
  
  

• 2 слайд

  Содержание
  Действие радиоактивных излучений на живые организмы :
  На животных
  На человека
  На растения .
  Что такое радоичувствительность?
  Заключение
  Литература
  

• 3 слайд

  Действие радиоактивных излучений на живые организмы.
  Рассмотрим некоторые наиболее важные особенности воздействия радиации на живой организм. Существующие ныне формы жизни, включая млекопитающих и че­ловека, возникли и эволюционно сложились на уровне постоянного фона радиации. У живых организмов не вы­работались специальные органы для распознавания этого постоянно действующего фактора. Мы не ощущаем действия ядерной радиации — не видим, не слышим, не чув­ствуем ее. Человек может получить смертельную дозу облучения и не знать об этом. Некоторое чувство дискомфорта и легкие признаки недомогания в первые часы быстро проходят, и несколько дней человек ощущает себя здоровым. Но процессы, возникшие во время облучения, развиваются, и через различное время, в зависи­мости от дозы облучения, начинается лучевая болезнь, угрожающая жизни. Это первое коварное свойство ядер­ной радиации — действие исподтишка. При достаточно больших дозах смерть может наступить через 7, 13, 30 дней после облучения.
  Если доза облучения была ниже смертельной, то лучевая болезнь проходит, наступает выздоровление. Но скрытые последствия облучения остаются: сокращаются сроки жизни, увеличивается вероятность заболевания раком, катарактой, снижается сопротивляемость инфекционным
  

• 4 слайд

  
  заболеваниям. Способность вызвать отдаленные последствия — второе коварное свойство ядерной радиации.
  Одно из наиболее опасных свойств ядерной радиации заключается в ее способности глубоко проникать в облучаемую ткань: y-лучи радиоактивных элементов, нейтроны, протоны больших энергий легко пронизывают тело животного, его внутренние органы. При общем облучении поражается не только вся поверхность тела, но одновременно и печень, кишечник, костная ткань с заключенным в ней костным мозгом, центральная нервная система, все ткани и жидкости организма. Поэтому общее облучение гораздо опаснее локального, когда облучают часть организма, какой-то его орган.
  Еще одно коварное свойство ионизирующей радиации — это суммарное, кумулятивное действие на организм. Поясним кумулятивное действие ядерной радиации на конкретном примере. Доза в 800 рад смертельна для многих животных, например для крыс. Если этих животных облучить в дозе 200 рад, то появляется лишь легкое, быстро проходящее недомогание. Если спустя некоторое время их снова облучить в такой же дозе, недомогание будет более значительным. Облучение в третий, четвертый раз в той же дозе может уже вызвать у ряда живот­ных лучевую болезнь и гибель.
  

• 5 слайд

  Каждая доза облучения оставляет глубокий след в организме, их действия суммируются. При достижении определенного предела (более высокого по сравнению с одноразовой дозой) проявляется суммарный эффект. Кумулятивное действие оказывается особенно сильным при попадании в организм радиоактивных веществ, отлагающихся в определенных тканях. Такие радиоактивные вещества, присутствуя в организме (в небольшом количестве) изо дня в день в течение длительного срока, облучают близлежащие клетки и ткани. Это так называемое инкорпорированное хроническое облучение. Под его влиянием происходит перерождение нормальных клеток в злокачественные, возникновение лейкемии.
  Одна из самых удивительных особенностей действия ядерной радиации заключается в том, что радиационный эффект возникает при ничтожных количествах энергии, поглощенных облучаемым организмом. Доза облучения в 1000 рад (крад) эквивалентна тепловой энергии, способной повысить температуру тела человека лишь на тысячную долю градуса. Когда мы выпиваем стакан горячего чая, то вводим в организм энергию в виде тепла, примерно равную 1 крад. А доза в 1 крад ионизирующих излучений смертельна для большинства млекопитающих, включая и человека.
  

• 6 слайд

  Чем объясняется чувствительность живого организма, к действию ионизирующей радиации? Почему, казалось бы, ничтожно малые количества энергии, привнесенные этим видом излучения, способны резко изменить ход жизнен­ных процессов вплоть до гибели организма? Ответить на этот вопрос не легко. Он еще более усложняется, если принять во внимание, что различные организмы по-раз­ному реагируют на одинаковые дозы ионизирующей радиации. Действительно, радиобиологи уже давно установили что в мире живых существ радиочувствительность варьирует в широких пределах.
  Что же известно в наше время о радиочувствительности организмов? Какие закономерности выявлены? Чтобы ответить на эти вопросы, надо прежде всего обратить внимание на то, что радиационные эффекты прояв­ляются по-разному в зависимости от дозы. Как оценить радиочувствительность организма? По какому критерию?
  

• 7 слайд

  Легко наблюдаемый критерий - гибель организма. Но и тут не все обстоит просто. Гибель не наступает тот­час после облучения (за исключением очень больших доз облучения). Следовательно, в эксперименте, наблюдая радиочувствительность, надо обусловить какой-то срок, когда процессы, вызванные облучением, приведут к ви­димому эффекту — гибели организма. Для млекопитающих обычен срок в 30 дней. Однако трудности в определении радиочувствительности этим не ограничиваются. Приведем обычный радиобиологический эксперимент.
  Если популяцию мышей одинаковой линии облучить равномерно дозой в 400 рад, то за 30 дней наблюдения часть животных погибнет, часть выживет. Если увеличить дозу облучения до 600 рад, погибнет около 50% всей популяции, а 50% выживет. Доза в 700 рад будет смертельной уже для 70—80% популяции. При дозе в 1000 рад погибнут все животные. Этот пример ясно показывает, что радиационный эффект (в данном случае гибель) — явление вероятностное. Вероятность его наступления возрастает с увеличением дозы. Обычно для характеристики радиочувствительности пользуются той дозой, которая вызывает гибель половины популяции — ЛДзо (летальная доза для 50% популяции). Для млекопитающих пользуются величиной ЛДи/яо, т. е. летальной дозой, при ко­торой гибнет 50 % популяции за 30 дней.
  

• 8 слайд

  Еще сложнее сравнивать по радиочувствительности представителей живого мира, стоящих па различных ступенях эволюции, имеющих неодинаковые циклы развития, специфику обмена и по-разному реагирующих на облучение.
  Микроорганизмы — бактерии, одноклеточные водоросли, простейшие дрожжи и другие в целом наиболее радиоустойчивы, и их радиочувствительность может варьировать в очень широких пределах. Среди представителей этого класса встречаются организмы, выдерживающие миллионы рад и чувствительные уже к нескольким кило- радам. Растения в целом несколько более радиочувствительны: диапазон их радиочувствительности почти на порядок сужен. При переходе в мир животных значительно повышается чувствительность, резко суживается и область различии. К самым: радиочувствительным организмам принадлежат теплокровные животные, из них наиболее радиочувствителен человек.
  

• 9 слайд

  При облучении животного в первую очередь страдают кроветворная ткань (костный мозг, лимфатические узлы, селезенка) и эпителий кишечника. Именно в этих тканях идет постоянное деление клеток, поставляющих смену не­долговечным клеткам крови (в первую очередь лимфоцитов), и кишечного эпителия. Прекращение деления и размножения этих клеток приводит организм к гибели. Клетки мышечной ткани с невысоким митотическим индексом относительно устойчивы и могут перенести значительную дозу облучения без утраты своих функций.
  Особое положение занимает ткань мозга — центральной нервной системы (ЦНС) у млекопитающих. У взрослого организма клетки головного мозга не делятся, поэтому они не гибнут даже при смертельных дозах облучения. Долгое время ткань ЦНС рассматривалась как самая радиоустойчивая ткань высших организмов. Однако дальнейшие исследования показали, что функции ЦНС, регулирующие все процессы в организме млекопитающих, видоизменяются даже при небольших дозах облучения. У животных наблюдаются изменения в поведении, условных рефлексах, в регуляции обмена веществ ЦНС. Облучение ЦНС изменяет функции желез внутренней секреции, в тканях развиваются процессы, сходные с таковыми при непосредственном их облучении.
  

• 10 слайд

  Что же известно в настоящее время о природе различной чувствительности организмов к действию ионизирующей радиации? Если говорить о сложном организме млекопитающих и судить о радиочувствительности по выживаемости, то решающее значение будет иметь облучение так называемых «критических органов», к которым в первую очередь принадлежит система кроветворения — костный мозг и лимфатическая ткань. Быстроделящиеся клетки костного мозга очень радиочувствительны. После облучения даже в малых дозах падает содержание белых клеток крови (лейкоцитов, лимфоцитов).
  Процессы восстановления зависят от количества сохранившихся при облучении так называемых стволовых клеток, дающих начало новому ряду делящихся. Стволовые клетки в состоянии покоя более устойчивы к действию радиации. Их количество и устойчивость к действию радиации неодинаковы у разных организмов, что существенно сказывается и на выживаемости организма в целом.
  

• 11 слайд

  То же наблюдается и при облучении растений: в первую очередь страдают делящиеся клетки меристемной ткани, кончиков корней, верхушек роста. Однако в целом растении всегда имеются клетки, находящиеся в глубоком покое (например, осевые клетки корня). Они более устойчивы и, переходя к делению, обеспечивают выживание всего растения и его дальнейшее развитие. Из этих примеров видно, что различная радиоустойчивость сложных организмов в конечном итоге сводится к неодинаковой радиоустойчивости клеток. Таким образом, разгадку разной радиочувствительности в живом мире надо искать в причинах неодинаковое радиочувствительности клеток. Для этого необходимо ближе познакомиться с действием радиации на клетку, с изменениями в ее структуре, с процессами, возникающими в клетке при ее облучении.
  Многочисленные радиобиологические исследования указывают на важную роль в радиационном поражении клетки клеточного ядра, хромосом и прежде всего ДНК. Мутагенное действие радиации несомненно связано с нарушением информации, заложенной в молекулах ДНК. При микроскопическом исследовании митотического аппарата облученной клетки в процессе митоза можно наблюдать хромосомные поломки, образование мостов, фрагментов, различные хромосомные перестройки. Облучение клетки ведет к остановке синтеза ДНК, к задержке клеточного деления, а иногда и к полной остановке размножения, что тесно связано с нарушением функций ядерных структур.
  

• 12 слайд

  Радиочувствительность — это многофакторная харак­теристика. Какие дозы радиации может выдержать и не погибнуть данная популяция клеток, зависит одновременно от целого ряда причин: от объема генетического материала, активности энергообеспечивающих систем, интенсивности метаболизма клетки, активности и соотноше­ния ферментов, обеспечивающих репарацию клетки, от устойчивости биомембран и их репарируемости, от уровня антиоксидантов и, следовательно, интенсивности образо­вания токсических продуктов окисления — липидных и хиноидных радиотоксинов, от наличия в клетке предше­ственников радиотоксинов.
  Естественно возникает вопрос: существует ли какой-то предел, порог вредного действия радиации? Или в связи с кумулятивным характером ее действия малые дозы ра­диации все же несут опасность, пусть и небольшую, для живых организмов?
  Наблюдая действие значительных доз ионизирующей радиации, радиобиологи твердо установили: чем выше доза, тем вероятнее проявление вредоносного действия радиации. Для многих эффектов существует линейная зависимость вероятности проявления эффекта от дозы. Сохраняется ли эта зависимость и для случая малых доз? Правильный ответ на этот вопрос имеет не отвлеченный, а огромный практический интерес. Как уже говорилось, малые дозы ионизирующей радиации получают все живые организмы на нашей планете. С малыми дозами мы постоянно сталкиваемся в наш атомноядерный век.
  

• 13 слайд

  Заключение
  В наш атомный век, когда возникла и еще не снята угроза ядерной войны, век бурного развития атомной энергетики и мирного использования атомной энергии, проблема действия ионизирующей радиации на живые организмы привлекает пристальное внимание.
  Неужели радиация высоких энергий в ее взаимодействии с миром живых организмов является исключительно односторонним фактором? Несет только разрушение и гибель живому? Или и здесь проявляется общий закон количества воздействия? Не зависит ли окончательный эффект от дозы поглощенной энергии? В больших дозах это, несомненно, лучи смерти. А каково их действие в малых дозах? Известно очень много веществ и воздействий, благоприятно влияющих на организм в малых количествах, и неблагоприятно – вплоть до населения поражений – в больших. Например, совершенно необходимый для жизни в малых количествах витамин А в больших количествах является сильным ядом. В результате пребывания на
  

• 14 слайд

  солнце в коже человека синтезируется витамин D, также необходимый для жизни, но солнечные ожоги могут вызвать рак. Таких примеров очень много. Эффекты, оказывающие положительное влияние на организм лишь при низких уровнях воздействия, называются гермезисными (или гормезисными).
  Существует немало данных, свидетельствующих и о наличии радиоционногогермезиса. Так, исследование зависимости уровня смертности от рака легких от концентрации естественного радиоктивного газа радона в жилых помещениях в США обнаружило, к изумлению врачей, устойчивую обратную зависимость. К таким же выводам пришли немецкие исследователи, изучавшие состояние здоровья и уровень смертности населения локального региона Германии с повышенным радиационным фоном; и французские гигиенисты на интереснейшем материале по почти неизменному контингенту населения – жителям одного из островов Тихого океана, уровень здоровья которых практически по всем показателям (рождаемось, смертность заболеваемость, антропометрические данные и др.) с очевидностью превосходил таковой для близлежащих островов, хотя исследуемый остров отличался от них только одним – повышенным радиационным фоном.
  Проблема малых доз ионизирующей радиации, в окружении которых мы живем и уровни которых, как мы видели, колеблются в широких пределах, приобретает исключительный интерес в наш век развития атомной промышленности, освоения космоса, все более широкого использования ионизирующей радиации в промышленности, сельском хозяйстве, медицине.
  Радиоактивность и сопутствующие ей излучения существовали на Земле задолго до зарождения жизни. По своей природе Земля радиоактивна. Известно, что существует природный радиационный фон. И он не вредит здоровью.
  

• 15 слайд

  Литература
  1. С.П.Ярмоненко. Жизнь, рак и радиация – М.:ИздАТ, 1993.- 160с.
  2. Радиация. Дозы,эффекты, риск: Пер. с англ.-М.:Мир,1998г.-79с.
  3. Колдобский А.Б.Насонов В.П. Вокруг атомной энергии: правда и вымыслы. М.:-МИФИ,2002.-116с.
  4. Коггл Дж. Биологические эффекты радиации. Пер. с англ. М.:Энергоатомиздат, 1986г.
  5.Филюшкин И.В., Петоян И.М. Теория канцерогенного риска ионизирующих излучений.: Энергоатомомиздат, 1988г.
  6. Холл Э.Дж.Радиация и жизнь. Пер.с агл. М.: Медицина, 1989г.
  7. Эйдус Л. Х., Корыстов Ю.Н. Кислород в радиобиологии, М.: Энергоатомиздат, 1984г.