Усторія розвитку радіобіології в Україні

 

Міністерство аграрної політики

 

Полтавська державна аграрна академія

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

На тему: Усторія розвитку радіобіології в Україні

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Підготував

 

студент 2-го курсу 1-ї групи

 

Колегов Андрій

 

 

 

 

 

Полтава 2014

 

 

 

 

Історія радіобіології 
 
Радіобіологія - наука про дію всіх видів іонізуючих випромінювань на живі організми і їхні співтовариства. 
 
Основним завданням є - виявлення загальних закономірностей біологічної відповіді на іонізуючі впливу, на основі яких розробляють методи управління променевими реакціями організму. Радіобіологія займається: 1) пошуком засобів захисту організму від впливу випромінювань і шляхів пострадиационного відновлення від ушкоджень; 2) прогнозуванням небезпеки для людини і тварин, викликаної підвищенням рівня радіації навколишнього середовища і радіоактивного забруднення продуктів сільськогосподарського виробництва; 3) розробкою методів використання іонізуючих випромінювань в якості радиобиологической технології в сільському господарстві, харчовій та мікробіологічної промисловості, а також для діагностики хвороби і лікування хворих тварин. 
 
Радіобіологія тісно пов'язана з низкою теоретичних і прикладних областей знань - біологією, фізіологією, цитологией/генетикою, біохімією, биофизикой і ядерною фізикою. 
 
Перші відомості про шкідливому дії іонізуючих випромінювань, зокрема рентгенівського, були опубліковані в 1896 р., коли у ряду хворих, яким проводилися рентгенівські знімки, а також у лікарів, що працюють з цими променями, були виявлені дерматити. 
 
Серед ранніх робіт по вивченню біологічної дії іонізуючих випромінювань на тварин можна виділити дослідження Н. Ф. Тарханова (1898), який встановив у дослідах наявність відповідних реакцій на опромінення в деяких системах організму жаб і комах. 
 
У 1903 р. Альберс-Шонберг виявив дегенеративні зміни семяродного епітелію і азоспермию у морських свинок і кроликів, і в тому ж році Хейнеке вперше описав променеву анемію і лейкопенію, яких опромінювали рентгенівськими променями. Він також звернув увагу на ураження органів кровотворення (атрофія селезінки). 
 
У 1905 р. Корніку встановив, що під впливом іонізуючого випромінювання гальмується поділ клітин, а Бергоньє і Трибондо виявили неоднакову чутливість різних клітин до опромінення (1906 р.), з чого вивели наступне положення - чутливість клітин до опромінення прямо пропорційна мітотичної активності і обернено пропорційна ступеню їх диференційованості. Пізніше в правила Бергоньє і Трибондо були внесені суттєві корективи. Було виявлено виникнення різних аномалій при опроміненні на певних стадіях розвитку ембріона. 
 
У 1925 р. в дослідах на дріжджових клітинах і плісневих грибах Р. Н. Надсони Р. Ф. Філіппов виявили дія іонізуючих випромінювань на генетичний апарат клітини, яке супроводжувалося спадкоємною передачею придбаних ознак. Спостерігаючи ці гриби протягом багатьох поколінь, вони встановили, що рентгенівські промені володіють мутагенною дією. 
 
 
 
Найбільш інтенсивний розвиток радіобіологічних досліджень почалося після бомбардування Хіросіми і Нагасакі. Наслідки ядерної атаки поставили завдання по розробці способів протипроменевий захисту та методи лікування при радіаційних ураженнях. Це викликало необхідність детально вивчити механізми біологічної дії іонізуючих випромінювань і патогенез хвороби. 
 
Незважаючи на те, що до теперішнього часу є велика кількість фундаментальних робіт і накопичений величезний фактичний матеріал з різних аспектів біологічної дії іонізуючих випромінювань, на сьогоднішній день немає єдиної об'єднуючої теорії механізму їх біологічної дії. Відсутність єдиної теорії біологічної дії випромінювань значно ускладнює пошуки засобів профілактики та лікування променевих пошкоджень. 
 
Значний внесок у розвиток радіобіології в РФ в області ветеринарії і тваринництва внесли вчені Московської ветеринарної академії ім. К. І. Скрябіна (Бєлов, Ільїн та ін), Казанського ветеринарного інституту ім. Баумана (Кіршин, Бударков та ін), Ленінградського ветеринарного інституту (Воккен та ін), ВИЭВ (Карташов, Круглов та ін) і ін 
 
На основі ефектів біологічної дії іонізуючої радіації радіобіологія веде розробку радіаційно-біологічної технології (РБТ) в тваринництві, ветеринарії та інших галузях сільського господарства в наступних напрямках: 1) стимуляція господарсько корисних якостей у сільськогосподарських тварин під дією малих доз зовнішнього опромінення; 2) стерилізація ветеринарних лікарських препаратів, біологічних тканин, полімерних виробів, перев'язувальних матеріалів; 3) консервування харчових знезараження продуктів і сировини тваринного походження , а також відходів сільськогосподарського виробництва (гнойові стоки). Одночасно йде розробка методів радіоактивних ізотопів у тваринництві і ветеринарії для вивчення фізіології і біохімії тварин, діагностики хвороб та з лікувальною метою, в селекційно-генетичних дослідженнях. 
 
Спеціалісти сільського господарства повинні знати характер біологічної дії різних доз радіоактивних випромінювань, так як правильна і своєчасна організація заходів з визначення радіаційної ситуації, обробки і захисту тварин може запобігти зараженню радіоактивними речовинами м'яса, молока та іншої продукції.

 

Фізичні основи 
 
Все в природі складається з простих і складних речовин. Найменшу частку хімічного елемента, яка є носієм його хімічних властивостей, називають атомом. Найдрібніша частинка складного речовини - молекула; вона складається з атомів одного або декількох елементів. 
 
В природі тільки інертні гази виявляються у вигляді атомів. 
 
Атом будь-якого елемента можна поділити на елементарні частинки. До них відносять електрони, протони, нейтрони, мезони, нейтрино та ін. 
 
Вивчення атомів усіх елементів зводиться до вивчення властивостей і взаємодії трьох частинок - електронів, протонів і нейтронів. Один елемент відрізняється від іншого лише числом і розташуванням цих частинок. 
 
У 1911 р. Е. Резерфорд запропонував планетарну модель атома, яка була розвинена Н. Бор (1913 р.). Згідно цієї моделі в центрі атома розташоване ядро, що має позитивний електричний заряд. Навколо ядра рухаються по еліптичних орбітах електрони, що утворюють електронну оболонку атома. В залежності від енергії, яка утримує електрони при обертанні навколо ядра, вони групуються на тій чи іншій електронній орбіті (рівні або шарі). Число шарів у різних атомів неоднакове. Їх позначають або цифрами або літерами латинського алфавіту: К, L, M, N, О, Р, Q; найближчого до ядра - До-шар. Число електронів в кожному шарі строго визначене. Так, А - шар має не більше двох електронів, Z-шар - до 8, М-шар - до 18, Л - шар - 32 електрона і т. д. 
 
Електрон - стабільна елементарна частинка з масою спокою, що дорівнює 0,000548 атомної одиниці маси (а.е.м.) Енергетичний еквівалент електрона становить 0,511 Мев. Електрон несе один елементарний негативний заряд електрики, (1,6 • 10-19Кл) . 
 
В атомі сумарна кількість електронів на орбітах завжди дорівнює сумі протонів, що знаходяться в ядрі. Внаслідок рівності суми позитивних і негативних зарядів атом являє собою електрично нейтральну систему. На кожен із рухаються навколо ядра електронів діють дві однакові, протилежно спрямовані сили: кулоновская сила притягує електрони до ядра, а рівна їй відцентрова сила інерції прагне вирвати електрон з атома. Електрони, обертаючись по орбіті, одночасно обертаються навколо власної осі. Це вращене носить назву «спін». Спини окремих електронів можуть бути орієнтовані паралельно або антипараллельно один одному. 
 
Атоми, що володіють надлишком енергії, називають збудженими, а перехід електронів з одного енергетичного рівня на інший, більш віддалений від ядра, - процесом збудження. 
 
Атом, що втратив одного або декількох електронів, перетворюється в позитивний іон, а присоединивший до себе один або кілька електронів - негативний. Отже, на кожен позитивний іон утворюється один негативний. Процес утворення іонів із нейтральних атомів називається іонізацією. Атом у стані іона існує в звичайних умовах короткий проміжок часу. Вільне місце на орбіті позитивного іона заповнюється вільним електроном, і атом знову стає електрично нейтральною системою. Цей процес носить назву рекомбінації іонів (деіонізації) і супроводжується виділенням надлишкової енергії у вигляді випромінювання. 
 
Ядро атома складається з двох типів часток: протонів і нейтронів, пов'язаних між собою величезними силами. Протони й нейтрони мають загальну назву нуклон (вони в ядрі можуть перетворюватися один в одного). 
 
Протон р - стабільна елементарна частинка з масою спокою, що дорівнює 1,00758 а.е.м. Протон має один елементарний позитивний електричний заряд, рівний заряду електрона. Кожен атом будь-якого елемента містить в ядрі певне число протонів, яке постійно і визначає фізичні та хімічні властивості елемента. Число протонів в ядрі Z називають атомним номером або зарядовим числом, воно відповідає порядковому номеру елемента в періодичній системі Менделєєва Д. І.. 
 
Нейтрон п - електрично нейтральна елементарна частинка, маса спокою якої дорівнює 1,00898 а.е.м. Внаслідок своєї електричної нейтральності нейтрон не відхиляється під дією магнітного поля, не відштовхується атомним ядром і, отже, володіє великою проникаючою здатністю, що створює серйозну небезпеку як фактор біологічної дії випромінювання. Число нейтронів, що знаходяться в ядрі, дає в основному тільки фізичну характеристику елемента. Чим далі розташований елемент у періодичній системі елементів Д. І. Менделєєва (починаючи з 21-го елемента), тим більше в його атомах число нейтронів у порівнянні з протонами. У найбільш важких ядрах число нейтронів в 1,6 рази більше кількості протонів. 
 
Діаметр ядра атома становить 0,0001 діаметра всього атома, однак практично вся маса атома (99,95...99,98 %) зосереджена в його ядрі. Сумарне число протонів і нейтронів в ядрі називають масовим числом і позначають буквою А (або М). Число нейтронів у ядрі дорівнює різниці між масовим числом і атомним номером елемента: N = A-Z. 
 
При позначенні атомів зазвичай користуються символом елемента, якому належить атом, і вказують зліва зверху масове число А, а внизу - атомний (порядковий) номер Z у формі індексів ZАХ , де X - символ елемента. 
 
Більшість хімічних елементів у природі являє собою певні суміші атомів з різним числом нейтронів в їх ядрах. Атоми з однаковим числом протонів (з однаковим зарядом), але різні по числу нейтронів, називають ізотопами. Такі елементи мають однаковий номер в таблиці Менделєєва Д. І., але різне масове число. Більшість (71 90) природних елементів являє собою суміш двох-десяти ізотопів. 
 
Ядра всіх ізотопів хімічних елементів прийнято називати нуклідами. 
 
Радіонукліди це радіоактивні атоми з даним масовим числом і атомним номером, а для ізомерів - з даними енергетичним станом атомного ядра. 
 
За допомогою ядерних реакцій вдається отримати у кожного хімічного елемента ще по кілька радіоактивних (нестійких) ізотопів. В даний час відомо близько 300 стійких ізотопів, а кількість радіоактивних перевищує 1500. У природі існують атомні ядра різних елементів з однаковим масовим числом, але з різним атомним номером. Такі атоми називають изобарами ( Ar, К, Са.). Атомні ядра різних елементів з рівним числом нейтронів називають изотонами (З і N ). 
 
Якщо ядра атомів складаються з нуклонів (протонів і нейтронів), то як пояснити стійкість цих ядер? Однойменно заряджені протони згідно закону Кулона, відштовхуючись один від одного, повинні були б розлетітися в різні боки. Проте в дійсності ядра атомів дуже міцні освіти. Вважають найбільш ймовірним, що ядерні сили виникають у процесі безперервного обміну між нуклонами і особливими частками (квантами ядерної поля), які називають пі-мезонами або півоніями. Ядерні сили короткодействующие. Вони значні тільки на дуже малих відстанях, порівнянних з поперечником самих ядерних частинок. З збільшенням відстані між ядерними частинками ядерні сили дуже швидко зменшуються і стають практично рівними нулю. Ядерні сили мають властивість насичення, тобто кожен нуклон взаємодіє лише з обмеженим числом сусідніх нуклонів. Тому при збільшенні числа нуклонів у ядрі ядерні сили значно слабшають. 
 
 
 
 

ЯВИЩЕ РАДІОАКТИВНОСТІ 
 
В кінці минулого століття були зроблені два найбільші відкриття. У 1895 р. В. Рентген виявив промені, які виникали при пропущенні струму високої напруги через скляний балон з розрідженим повітрям, а в 1896 р. А. Беккерель відкрив явище радіоактивності. Беккерель виявив, що солі урану мимоволі випускають невидимі промені, що викликають почорніння фотопластинки та флуоресценцію деяких речовин. В1898 р. П'єр Кюрі і Марія Склад івська-Кюрі відкрили ще два елементи - полоній і радій, які давали подібні випромінювання, але інтенсивність їх у багато разів перевищувала інтенсивність випромінювання урану. Згодом були встановлені властивості цих випромінювань та визначено їх природа. Крім того, було виявлено, що радіоактив-ві..речовини безперервно виділяють енергію у вигляді теплоти. 
 
Явище мимовільного випромінювання було названо радіоактивністю, а речовини, що випускають випромінювання, радіоактивними\(від лат. radius - промінь і activus - діючий). 
 
Радіоактивність - це властивість атомних ядер певних хімічних елементів мимовільно (тобто без будь-яких зовнішніх впливів) перетворюватись у ядра інших елементів з випусканням особливого роду випромінювання, званого радіоактивним. Саме явище називається радіоактивним розпадом. Таким чином, радіоактивність є виключно властивістю атомного ядра і залежить тільки від його внутрішнього стану. Не можна вплинути на перебіг процесу радіоактивного розпаду, не змінивши стану атомного ядра. На швидкість перебігу радіоактивних перетворень не роблять ніякого впливу зміни температури та тиску, наявність електричного і магнітного полів, вид хімічної сполуки даного радіоактивного елемента і його агрегатний стан. 
 
Радіоактивні явища, що відбуваються в природі, називають природною радіоактивністю; аналогічні процеси, що відбуваються в штучно отриманих речовин (через відповідні ядерні реакції), - штучною радіоактивністю. Проте ділення це умовно, так як обидва види радіоактивності підкоряються одним і тим же законам.