Главная страница
Финансы
Экономика
Математика
Информатика
Начальные классы
Биология
Медицина
Вычислительная техника
Сельское хозяйство
Ветеринария
Дошкольное образование
Логика
Этика
Религия
Философия
История
Воспитательная работа
Социология
Политология
Физика
Языки
Языкознание
Право
Юриспруденция
Русский язык и литература
Строительство
Промышленность
Энергетика
Электротехника
Автоматика
Связь
Другое
образование
Доп
Физкультура
Технология
Классному руководителю
Химия
Геология
Иностранные языки
Искусство
Культура
Логопедия
География
Экология
ИЗО, МХК
Казахский язык и лит
Директору, завучу
Школьному психологу
Языки народов РФ
Социальному педагогу
Обществознание
ОБЖ
Механика
Музыка
Украинский язык
Астрономия
Психология

шпоры к зачёту. 1. Строение клетки. Основные функции биологических мембран Важнейшими условиями существования клетки является


Скачать 5.58 Mb.
Название1. Строение клетки. Основные функции биологических мембран Важнейшими условиями существования клетки является
Анкоршпоры к зачёту.doc
Дата12.06.2018
Размер5.58 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлашпоры к зачёту.doc
ТипДокументы
#18376
страница8 из 9
1   2   3   4   5   6   7   8   9





70 Воздействие рентгеновского излучения на ткани и органы

В органах и тканях биологических объектов как и в любой среде при облучении в результате поглощения энергии идут процессы ионизации и возбуждения атомов. Эти процессы лежат в основе биологического действия излучений. Его мерой служит количество поглощенной в организме энергии.
В реакции организма на облучение можно выделить четыре фазы. Длительность первых трех быстрых фаз не превышает единиц микросекунд, в течение которых происходят различные молекулярные изменения. В четвертой медленной фазе эти изменения переходят в функциональные и структурные нарушения в клетках, органах и организме в целом.
Первая, физическая фаза ионизации и возбуждения атомов длится 10-13 сек. Вo второй, химико-физической фазе, протекающей 10-10 сек образуются высокоактивные в химическом отношении радикалы, которые, взаимодействуя с различными соединениями, дают начало вторичным радикалам, имеющим значительно большие по сравнению с первичными сроки жизни. В третьей, химической фазе, длящейся 10-б сек, образовавшиеся радикалы, вступают в реакции с органическими молекулами клеток, что приводит к изменению биологических свойств молекул.


Описанные процессы первых трех фаз являются первичными и определяют дальнейшее развитие лучевого поражения. В следующей за ними четвертой, биологической фазе химические изменения молекул преобразуются в клеточные изменения. Наиболее чувствительным к облучению является ядро клетки, а наибольшие последствия вызывает повреждение ДНК, содержащей наследственную информацию. В результате облучения в зависимости от величины поглощенной дозы клетка гибнет или становится неполноценной в функциональном отношении. Время протекания четвертой фазы очень различно и в зависимости от условий может растянуться на годы или даже на всю жизнь.
Различные виды излучений характеризуются различной биологической эффективностью, что связано с отличиями в их проникающей способности и характером передачи энергии органам и тканям живого объекта, состоящего в основном из легких элементов

71 Радиоактивность. Закон радиоактивного распада

Радиоактивностью называют способность атомных ядер спонтанно превращаться в другие ядра с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц.

Радиоактивность можно разделить на два вида: естественную и искусственную. Естественную можно наблюдать у существующих в природе неустойчивых изотопов. Искусственная радиоактивность наблюдается у изотопов которые были получены в результате проведения ядерных реакций.

Закон радиоактивного распада

Атомы радиоактивных веществ распадаются случайным образом. Невозможно предсказать какой именно атом испытает распад в данный момент времени. Но если атомов много, то в среднем за данный промежуток времени их распадается вполне закономерное количество: - закон радиоактивного распада.
N - количество НЕраспавшихся атомов радиоактивного вещества в течение времени t

N0 - исходное количество атомов радиоактивного вещества

t - время распада вещества
Т - период полураспада; время, в течение которого распадется половина всех атомов данного радиоактивного образца. Является характерным для каждого вещества.

 λ — постоянная распада, которая характеризует вероятность радиоактивного распада за единицу времени и имеющая размерность с−1. Знак минус указывает на убыль числа радиоактивных ядер со временем.

Решение этого дифференциального уравнения имеет вид:



где  — начальное число атомов, то есть число атомов для t=0



где  — скорость распада в начальный момент времени t=0




72 Основные типы радиоактивного распада

Альфа-распад

Превращение атомных ядер, сопровождаемое испусканием альфа-частиц, называетсяальфа-распадом. 

Наиболее устойчивым из всех образований внутри ядра явля­ется образование двух протонов и двух нейтронов. Если при распределении энергии между частицами ядра это образование будет обладать энергией большей, чем энергия связи, то оно по­кинет ядро в виде альфа-частицы.

Если  — материнское ядро, то превращение этого ядра при альфа-распаде происходит по следую­щей схеме (правило смещения):  где —символ дочернего ядра; —ядро атома гелия ; hv - квант энергии, испускаемой ядром.

При альфа-распаде происходит смещение химического элемента на две клетки влево в таблице Менделеева.

 

Например:



Бета-распад  Теория создана в 1930г. Энрико Ферми.

Радиоактивные ядра могут выбрасывать поток электронов, которые рождаются согласно гипотезе Ферми в результате пре­вращения нейтронов в протоны. В соответствии с правилом смещения  массовое число ядра не изменяется: .


При бета- распаде химический элемент пере­мещается на одну клетку вправо в периодической системе Менделеева и, кроме электро­нов, испускается антинейтрино,



На­пример:



Гамма-излучение возникает при ядерных превращениях и представляет собой электромагнитное излучение. Имеет высокую энергию.

Э. Резерфорд установил, что воздух сильнее всего ионизуют альфа-лучи, в меньшей степени— бета-лучи и совсем плохо — гамма-лучи. Поэтому проникающая способность оказалась самая малая у альфа-лучей (лист бумаги; несколько сантиметров слоя воздуха), а бета-лучи проходят сквозь алюминиевую пластину толщиной в несколько миллиметров. Очень велика проникающая способность у гамма-лучей (например, для алюминия - пластины толщиной десятки сантиметров).
Явление радиоактивности сопровождается превращением ядра одного химического элемента в ядро другого химического элемента, а также выделением энергии, которая "уносится" с альфа- бета- и гамма-излучениями.
Все радиоактивные элементы подвержены  радиоактивным превращениям.
В некоторых случаях   у радиоактивного элемента  наблюдается   альфа- и бета-излучения одновременно. 
Чаще химическому элементу присуще или альфа-излучение, или бета-излучение.
Альфа- или бета- излучения часто сопровождаются гамма- излучением.

73 Прохождение ионизирующего излучения через биологические объекты

В механизме биологического действия ионизирующих излучений на живые объекты выделяют ряд последовательных этапов, объединенных между собой причинно-следственными связями:
1.Физико-химический этап (ионизация и возбуждение атомов и молекул)
2.Химический этап (образование свободных радикалов)
3.Биомолекулярный этап (повреждения белков, нуклеиновых кислот и других биомолекул)
4.Ранние биологические эффекты (гибель клеток, гибель организма)
5.Отдаленные биологические эффекты (опухоли, ге нетические эффекты, гибель организма и т. д.)
Таким образом, начальное действие ионизирующих излучений происходит на атомном и молекулярном уровнях, затем, с течением времени, проявляется на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях.
В механизме биологического действия ионизирующих излучений на живые объекты условно выделяют два основных этапа. Первый этап – первичное (непосредственное) дей ствие излучения на биохимические процессы, функции и структуры органов и тканей. Второй этап – опосредованное

действие, которое обуславливается измене ниями, возникающими в организме под влиянием облучения. В результате многочисленных опытов, проведенных при облучении различных молекул, вирусов и бактерий, было предложено два теоретических направления, объясняющих механизм первичного действия ионизирующей радиации: 1) теория прямого действия излучений на молекулы, входящие в состав веществ и клеток; 2) теория косвенного действия.
Прохождение излучения через вещество или молекулы биологического субстрата сопровождается передачей энергии атомам вещества, что вызывает ионизацию и возбуждение атомов. Этот первый этап воздействия излучения характеризует акт прямого взаимодействия. Следовательно, под прямым действием ионизирующих излучений понимают такие изменения, которые возникают в результате поглощения энергии излучения самими молекулами, при этом поражающее действие связано с актом возбуждения и ионизации атомов и молекул. Под косвенным (непрямым) действием понимают изменение молекул клеток в результате взаимодействия их с продуктами радиолиза воды и растворенных в ней веществ, а не в результате поглощения ими энергии излучения.




75Естественный радиоактивный фон Земли.

Радиационный фон – радиоактивное излучение, присутствующее на Земле от естественных и техногенных источников, в условиях которого постоянно находится человек. Избежать радиоактивного облучения невозможно. Жизнь на Земле возникла и развивается в условиях постоянного облучения. Радиационный фон Земли складывается из следующих компонентов:

космическое излучение;

излучение от находящихся в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов;

излучение от искусственных (техногенных) радионуклидов.

    Облучение может быть внешним и внутренним. Внешнее облучение обусловлено источниками, расположенными вне тела человека (космическое излучение, наземные источники). Внутреннее облучение осуществляют радионуклиды, находящиеся в теле человека. За счёт космического излучения большинство населения получает дозу 35 мбэр в год (1 мбэр = 10-3 бэр). Такую же дозу (35 мбэр/год) человек получает от внешних земных источников естественного происхождения. Доза внутреннего облучения от естественных источников составляет в среднем 135 мбэр/год (3/4 этой дозы даёт не имеющий вкуса и запаха тяжёлый радиоактивный газ радон и продукты его распада). Таким образом, суммарная доза внешнего и внутреннего облучения человека от естественных источников радиации в среднем равна около 200 мбэр/год.
    В результате деятельности человека в непосредственно окружающей его среде появились дополнительные источники радиации, в том числе естественные радионуклиды, извлекаемые в больших количествах из недр Земли вместе с углём, газом, нефтью, минеральными удобрениями, сырьём для строительных материалов. 


76 Нарушения естественного радиоактивного фона

Нарушения радиоактивного фона в локальных условиях и тем более глобальные опасны для существования биосферы и могут привести к неисправимым последствиям. Причиной увеличения радиоактивного фона является активная деятельность человека. Создание крупной промышленности, научных установок, энергетических источников, военной техники и др. может приводить к локальным изменениям фона. Но наиболее опасными причинами нарушений естественного радиоактивного фона являются выбросы радиоактивных частиц,которые могут возникнуть при ядерных взрывах или при эксплуатации атомных электростанций (АЭС).

В основе ядерных взрывов и работы АЭС лежит явление деления ядер радиоактивных элементов, например, ядер урана. Это явление заключается в том, что при бомбардировке нейтронами ядер изотопа урана его ядра распадаются на две примерно равные части. Процесс деления ядра сопровождается испусканием двух или трёх нейтронов, например: . Эта р-ция одна из типичных, хотя в природе существуют ещё многие другие реакции деления урана. Важно, что при делении урана высвобождается огромное количество энергии, так как масса ядрабольше суммарной массы осколков деления.

Радиоактивные частицы выпадают на поверхность земли, образуя радиоактивный след. Радионуклиды, находящиеся в виде аэрозолей в воздухе, а также осевшие на земную поверхность, могут представлять для человека опасность. Оценку степени опасности можно получить по активности препарата А: А=-dN/dt, где N – количество распадающихся ядер. Активность данного препарата измеряется в кюри(Ku): 1Ku=3,7*10^10 распад/с

Активность уменьшается со временем по экспоненциальному закону: , где λ – постоянная распада, N0 – начальное количество ядер.

Для точечных источников излучений мощность экспозиционной дозы уменьшается с расстоянием по закону:, где r – расстояние от источника излучения, - гамма-постоянная, зависящая от природы радиоактивного источника.

Таким образом, при выпадении радионуклидов на почву степень опасности их влияния на организм зависит от природы радиоактивного изотопа, его активности и расстояния r от человека до источника, а экспозиционную дозу можно оценить из соотношения где ∆t – время облучения.


78 Низкочастотные электрические и магнитные поля

Электрическое поле человека существует на поверхности тела и снаружи, вне его.
Электрическое поле вне тела человека обусловлено главным образом трибозарядами, то есть зарядами, возникающими на поверхности тела вследствие трения об одежду или о какой-либо диэлектрический предмет, при этом на теле создается электрический потенциал порядка нескольких вольт. Электрическое поле непрерывно меняется во времени: во-первых, происходит нейтрализация трибозарядов – они стекают с высокоомной поверхности кожи с характерными временами 100 – 1000 с; во-вторых, изменения геометрии тела вследствие дыхательных движений, биения сердца и т.п. приводят к модуляции постоянного электрического поля вне тела.
Еще одним источником электрического поля вне тела человека является электрическое поле сердца. Приблизив два электрода к поверхности тела, можно бесконтактно и дистанционно зарегистрировать такую же кардиограмму, что и традиционным контактным методом. Отметим, что этот сигнал ни много раз меньше, чем поле трибозарядов.
Магнитное поле.
Магнитное поле тела человека создается токами, генерируемыми клетками сердца и коры головного мозга. Магнитное поле, создаваемое организмом человека, на много порядков меньше, чем магнитном поле Земли, его флуктуации (геомагнитный шум) или поля технических устройств.


77 Виды физических полей. Человека. Их источники

Физическое поле - особый вид материи. Физические поля связывают составные части вещества в единые системы и передают с конечной скоростью действие одних частиц на другие. Различают гравитационные, электромагнитные и другие поля.
Вихревое поле - поле, силовые линии которого являются замкнутым.
Гравитационное поле - поле, которое создает вокруг себя тело, обладающее массой. Посредством гравитационных полей взаимодействуют физические объекты.
Материя - объективная реальность, данная нам в ощущениях.
Считается, что материя существует либо в виде вещества, либо в виде поля.
Формами существования материи являются пространство и время.
Силовые линии напряженности - воображаемые линии, проведенные в гравитационном, магнитном или электрическом силовом поле так, что в каждой точке пространства направление касательной к этим силовым линиям совпадает с направлением напряженности поля.
Электромагнитное поле - особый вид материи:
- посредством которого осуществляются электромагнитные взаимодействия;
- представляющий собой единство электрического и магнитного полей.
В каждой точке электромагнитное поле характеризуется:
- напряженностью и потенциалом электрического поля; а также
- индукцией магнитного поля.
- индукцией магнитного поля. 
Электрическое поле - особая форма существования материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между покоящимися или движущимися электрическими зарядами. 
Физическое поле - особый вид материи. Физические поля связывают составные части вещества в единые системы и передают с конечной скоростью действие одних частиц на другие. Различают гравитационные, электромагнитные и другие поля. 
Магнитное поле - особая форма существования материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами. Магнитное поле: 
- является формой электромагнитного поля; 
- непрерывно в пространстве; 
- порождается движущимися зарядами; 
- обнаруживается по действию на движущиеся заряды; 
- описывается уравнениями Максвелла.

Вокруг человека существуют электромагнитные и акустичес­кие поля (гравитационное поле и элементарные частицы оста­ются за пределами нашего рассмотрения).

Можно выделить основные 4 диапазона электромагнитного излучения и 3 диапазона акустического излучения, в которых ныне ведутся исследования (рис. 12.1).

1   2   3   4   5   6   7   8   9
написать администратору сайта