Лекции по дисциплине опд. Ф. 08: «Сельскохозяйственная радиобиология». для специальности 110401. 65-Зоотехния
Скачать 373.52 Kb.
|
| 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:
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:
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. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Методические рекомендации по изучению дисциплины опд. Ф. 06: «Микробиология... Министерство сельского хозяйства российской федерации федерального государственного образовательного учреждения |  | Аннотация рабочей программы по дисциплине Изучение дисциплины предусмотрено в учебном цикле – естественнонаучные дисциплины по специальности 110401. 65 «Зоотехния» |
| Программа по дисциплине сд. Ф. 04: «Зоогигиена с основами проектирования... Целью дисциплины является изучение влияния комплекса факторов внешней среды на физиологическое состояние и продуктивные качества... | | Рабочая программа по дисциплине физиология и этология животных для специальностей Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для специальности... |
| Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине... Индивидуальные задания к самостоятельным занятиям по расчету систем водоснабжения, навозоудаления и канализации животноводческих... | | Методические указания для самостоятельной работы по дисциплине «сельскохозяйственная... Методические указания разработаны доцентами кафедры физиологии и кормления сельскохозяйственных животных, к б н. Зеленской Л. А.... |
| Примерная рабочая программа по дисциплине «Морфология животных» Учебная программа по морфологии животных составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального... | | Программа для высших сельскохозяйственных учебных заведений по специальности... Министерство сельского хозяйства российской федерации федерального государственного образовательного учреждена |
| Рабочая программа по дисциплине сд. 12. 04 «Нутриеводство» Рабочая программа составлена на основании гос впо специальности 110401«Зоотехния» и учебного плана фгбоу впо «мгту» | | Рабочая программа по дисциплине сд. 12. 01 «Кролиководство» Рабочая программа составлена на основании гос впо специальности 110401«Зоотехния» и учебного плана фгбоу впо «мгту» |
| Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальности... Охватывает вопросы, отражающие важнейшие фундаментальные понятия в области разведения, селекции и генетики сельскохозяйственных животных... | | Основная образовательная программа специальность Приложение Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по специальности 110401. 51 Зоотехния |
| Методические указания к написанию рефератА по дисциплине «Философия» «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» 110305. 65, «Зоотехния» 110401. 65, «Садово-парковое и ландшафтное... | | Рабочая программа составлена на основании гос впо и учебного плана... Знание этих закономерностей дает возможность управлять процессами жизнедеятельности с целью повышения продуктивности животных и улучшения... |
| Майкопский государственный технологическйи университет Дисциплина «Кормопроизводство с основами ботаники и агрономии» является одной из ведущих дисциплин учебного плана при подготовке... | | Программа и методические рекомендации к выполнению выпускных квалификационных... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
