2
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный аграрный университет»
Факультет ветеринарной медицины
Кафедра эпизоотологии и микробиологии
Контрольная работа
По дисциплине «Ветеринарная радиобиология»
Выполнила: студентка группы 6104
Шотт Д.В.
Проверила: преподаватель Дзю Е.Л.
Новосибирск 2022
Содержание
1. Строение атома и физическая характеристика элементарных частиц, входящих в его состав
2. Выведение радионуклидов из организма животных, способы и средства их выведения. Эффективный период полувыведения
3. Влияние ионизирующих излучений на сердечно-сосудистую систему животных
Список литературы
1. Строение атома и физическая характеристика элементарных частиц, входящих в его состав
Строение атома. Атом -- это мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая все его свойства. По своей структуре атом представляет сложную систему, состоящую из находящегося в центре атома положительно заряженного ядра очень малых размеров (10?13см) и отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра на различных орбитах. Отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра, при этом атом в целом оказывается электрически нейтральным.
В среднем размер целого атома принимается равным 10?8см. Следовательно, ядро атома приблизительно в 100000 раз меньше атома.
Элементарная частица в свободном состоянии характеризуется такими физическими величинами, как масса, электрический заряд (или отсутствие заряда), устойчивость и другие свойства. Протон и электрон относятся к так называемым совершенно устойчивым и стабильным частицам, тогда как нейтрон является стабильным, лишь находясь в ядре.
Электроны могут двигаться в атоме по орбитам вполне определенного радиуса. Если электронов три и больше, то они вращаются на орбитах разных радиусов или, как говорят, на разных уровнях. Орбиты группируются в определенные электронные слои, окружающие ядра, создавая его оболочку. Таких слоев максимально может быть семь. Электронные слои принято обозначать (начиная с ближайшего к ядру слоя) буквами K,L,M,O,P,Q. Соответственно числу электронных слоев в периодической системе все элементы размещаются в семи периодах.
Наибольшее количество электронов, которое может находиться в одном слое, определяется квантовым соотношением т = 2п2, где п -- главное квантовое число, которое является и номером слоя (п=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). Следовательно, в К-слое (п=1) может находиться максимум 2 электрона, в L-слое (п-2) -- 8 электронов, М-слое (п-3) -- 18 электронов и т.д. Общее число электронов в атоме равно положительному, заряду ядра. Поэтому в невозбужденном состоянии атом в целом электрически нейтрален. Чем ближе к ядру вращается электрон, тем больше его энергия связи с ядром (потенциальная энергия), а уровень энергии вращения (кинетическая энергия) меньше. Поэтому электроны с внешней орбиты, где их энергия связи не превышает 1--2 эв, сорвать легче, и они на внешних орбитах легче, чем на других орбитах, взаимодействуют с окружающей средой, обусловливая важнейшие свойства вещества -- его электропроводность, валентность и др.
Атомное ядро--это положительно заряженная центральная часть атома, в которой находится основная его масса. Почти вся масса атома (99,95--99,98%) сосредоточена в его ядре, которое вследствие огромной плотности занимает примерно лишь одну стотриллионную часть объема. Размеры атомного ядра ничтожно малы (10?13--10?12 см) по сравнению с размером атома (10?8 см). Плотность атома составляет 2*1014 г/см3, или 200 млн. тонн в 1 см3, т.е. ядерное вещество в 2*1014 раз тяжелее воды.
Атомное ядро несет заряд положительного электричества и состоит из протонов и нейтронов.
Протон -- элементарная частица любого атомного ядра. Масса покоя протона составляет 1,6724-10?27 кг или в относительных единицах 1,007825 а.е.м., т.е. в 1836,13 раза больше массы электрона. Протон имеет положительный заряд, равный заряду электрона, т.е. элементарному заряду = 1,6009 * 10?19 кулона. Символ протона - латинская буква р.
Число протонов в ядре (Z) для каждого элемента строго постоянно и соответствует порядковому номеру элемента в таблице Менделеева. Поэтому порядковый или атомный номер элемента является синонимом числа протонов. Так как каждый протон несет элементарный положительный заряд электричества, то атомный номер элемента показывает и число положительных зарядов в ядре. Число электронов в оболочке атома определяется числом протонов в ядре, а не наоборот, и химические свойства элементов определяются в конечном итоге числом протонов.
Нейтрон -- другой вид ядерных частиц всех элементов. Его нет лишь в ядре легкого водорода, состоящего из одного протона. Масса покоя нейтрона немного больше массы протона и составляет 1,6748-10?27 кг, или 1,009665 а.е.м., т.е. больше массы электрона в 1838,7 раза. В отличие от протона нейтрон не имеет заряда, он электрически нейтрален. Символ нейтрона -- латинская буква п. радионуклид ионизирующий излучение сердечный
В атомном ядре нейтроны являются стабильными, а в свободном состоянии они неустойчивы. Число нейтронов в ядрах атомов одного и того же элемента может колебаться, поэтому число нейтронов в ядре (N) не характеризует элемент.
2. Выведение радионуклидов из организма животных, способы и средства их выведения. Эффективный период полувыведения
Распределение радионуклидов в организме человека и животных носит неоднородный характер. По характеру распределения все радионуклиды подразделяются на шесть групп:
1. Равномерный (Na, Li, K, Cs, Cl, Br и др.);
2. Скелетный (Mg, Ca, Sr, Ra, Ba, U, P и др.);
3. Ретикуло-эндотелиальный (актиний, кадмий, лантан, медь);
4. Почечный (германий, кадмий, уран, таллий и др.);
5. Щитовидный (йод, теллур, рений и др.);
6. Печеночный (лантан, церий, плутоний, торий, марганец).
Кроме макрораспределения необходимо учитывать и микрораспределение радионуклидов в организме. Методом авторадиографии было установлено, что остеотропные элементы стронций и радий накапливаются преимущественно в растущих участках трубных костей - метафизах и эпифизах, образуя так называемые «горячие» пятна. Следствием больших неоднородностей микрораспределения радионуклидов в тканях являются такие патологические процессы как цирроз печени, очаги склероза в легких и изменения в костной ткани, в том числе остеосаркомы.
После поступления радиоактивных веществ в организм практически сразу начинается их выведение (примерно через 30 мин). Радиоактивные продукты деления выводятся из организма в основном через желудочно-кишечный тракт. Большая часть радиоактивных веществ из организма животных выводится с калом за 2-4 дня, что создает определенную опасность для животноводов и обслуживающего персонала. Это характерно для абсолютного большинства радионуклидов. За 7 дней с калом выводится до 90%, с мочой - 9%, с молоком менее 1% радионуклидов. Вначале радиоактивные вещества выводятся более интенсивно, а затем медленнее. Радиоизотопы йода выводятся в основном через почки. Кроме этих двух путей из организма радионуклиды могут выделяться через органы дыхания, через потовые железы, со слюной, желчью, и с продукцией - молоком, яйцами и др. Время пребывания радионуклидов в организме определяется периодом полураспада и скоростью процессов их выведения. Для количественного описания скорости выведения вводится понятие биологического периода полувыведения.
Биологический период полувыведения - время, за которое из организма выводится половина находящихся в нем атомов рассматриваемого радиоактивного элемента. Биологический период полувыведения для различных радионуклидов изменяется в очень широких пределах: от нескольких часов (инертные газы) и практически до бесконечности (плутоний).
Кроме биологического периода полувыведения различают эффективный период полувыведения. Эффективный период полувыведения - время, в течение которого активность радионуклида или его части в организме уменьшается в два раза за счет биологического выведения и радиоактивного распада нуклида. Он определяется по формуле:
Тэ = Тб · ТЅ : (Тб + ТЅ),
где Тэ - эффективный период полувыведения; Тб - биологический период полувыведения; ТЅ - период полувыведения.
Чем меньше радиоактивные вещества будут находиться в организме, тем меньше будет дозовая нагрузка и следовательно общий биологический эффект действия излучения. Ускорить выведение радионуклидов из организма можно разными способами. Прежде всего, следует принять адсорбенты - вещества, способные сорбировать радионуклиды или образовывать соединения с ними в прочные комплексы, которые не растворяются и тем самым происходит снижение кишечной резорбции.
Применяют комплексообразователи, которые с радиоактивными веще-ствами образуют прочные соединения и не депонируются в организме, а легко выводятся. Например, этилендиаминотетрауксусная кислота (ЭДТУ). Применение ее способствует удалению из организма радиоизотопов итрия почти полностью. В последнее время из комплексообразователей широко используется пентацин.
Для уменьшения действия на организм радиационного фактора применяют изотопное разведение, когда в организм вводят избыток стабильных изотопов, что создает разведение радиоактивного изотопа. Так, в организм вводят стабильные изотопы йода, и это уменьшает концентрацию радиоактивного йода.
Уменьшить содержание радионуклидов в организме можно путем очищения от них крови. Кровь пропускают через специальные сорбирующие фильтры. В качестве сорбента наиболее чаще используют ионообменные смолы.
Есть непрямые способы уменьшения содержания радиоактивных веществ в организме, связанные с реабсорбцией и уменьшением обратного всасывания. Например, декальцинирование. Назначают рацион с низким содержанием кальция, что приводит в конечном итоге к использованию организмом имеющегося в нем кальция (из костной ткани). При этом из костной ткани с кальцием «изымаются» и остеотропные радионуклиды и они выводятся с мочой (требуется применение мочегонных средств).
3. Влияние ионизирующих излучений на сердечно-сосудистую систему животных
Во время радиоактивного распада ядер испускаются б-, в- и г- лучи, обладающие ионизационной способностью. Облучаемая среда частично ионизируется поглощаемыми лучами. Эти лучи взаимодействуют с атомами облучаемого вещества, что приводит к возбуждению атомов и вырыванию отдельных электронов из их электронных оболочек. В результате атом превращается в положительно заряженный ион (первичная ионизация). Выбитые электроны, в свою очередь, сами взаимодействуют со встречными атомами, вызывая вторичную ионизацию. Электроны, затратившие всю энергию, «прилипают» к нейтральным атомам, образуя отрицательно заряженные ионы. Число пар ионов, создаваемых в веществе ионизирующими лучами на единице длины пробега, называется удельной ионизацией, а расстояние, пройденное ионизирующей частицей от места ее образования до места потери энергии движения, называется длиной пробега. Ионизирующая способность различных лучей неодинакова. Она наиболее высока у альфа-лучей. Бета-лучи вызывают меньшую ионизацию вещества. Самой низкой ионизационной способностью обладают гамма-лучи. Проникающая же способность наивысшая у гамма-лучей, а наинизшая - у альфа-лучей. Не все вещества одинаково поглощают лучи. Высокой поглощающей способностью обладают свинец, бетон и вода, которые чаще всего и используют для защиты от ионизирующих излучений.
Источники ионизирующего излучения (радионуклиды) могут находиться вне организма и (или) внутри его. Если животные подвергаются воздействию излучения извне, то говорят о внешнем облучении, а воздействие ионизирующих излучений на органы и ткани от инкорпорированных радионуклидов называют внутренним облучением. В реальных условиях чаще всего возможны различные варианты и внешнего, и внутреннего облучения. Такие варианты воздействия называются сочетанными радиационными поражениями. Доза внешнего облучения формируется главным образом за счет воздействия г-излучения; б- и в-излучения не вносят существенного вклада в общее внешнее облучение животных, так как они в основном поглощаются воздухом или эпидермисом кожи. Радиационное поражение кожных покровов в-частицами возможно в основном при содержании скота на открытой местности в момент выпадения радиоактивных продуктов ядерного взрыва или других радиоактивных осадков. Характер внешнего облучения животных во времени может быть различным. Возможны разные варианты однократного облучения, когда животные подвергаются радиационному воздействию в течение короткого промежутка времени. В радиобиологии принято считать однократным облучением воздействие радиации на протяжении не более 4 сут. Во всех случаях, когда животные подвергаются внешнему облучению с перерывами (они могут быть различными по продолжительности), имеет место фракционированное (прерывистое) облучение. При непрерывном длительном воздействии ионизирующего излучения на организм животных говорят о пролонгированном облучении. Выделяют общее (тотальное) облучение, при котором радиационному воздействию подвергается все тело. Этот вид облучения имеет место, например, при обитании животных на территории, загрязненной радиоактивными веществами. Кроме того, в условиях специальных радиобиологических исследований может осуществляться местное облучение, когда радиационному воздействию подвергается та или иная часть тела! При одной и той же дозе облучения наиболее тяжелые последствия наблюдаются при общем облучении. Например, при облучении всего тела животных в дозе 1500 Р отмечается практически 100%-ная их гибель, тогда как облучение ограниченного участка тела (головы, конечностей, щитовидной железы и т. д.) каких-либо серьезных последствий не вызывает. В дальнейшем рассматриваются последствия только общего внешнего облучения животных.
Влияние ионизирующих излучений на сердечно - сосудистую систему. Сердечно - сосудистая система, как известно, выполняет важнейшую функцию - поддержание постоянства внутренней среды организма. По мере развития лучевой болезни наблюдается волнообразное изменение частоты сердечных сокращений. Непосредственно после облучения отмечается учащение сердцебиения, затем на второй - третий день пульс относительно нормализуется, в разгар болезни ритм сокращений становится неустойчивым и вновь ускоряется в предтерминальный период.