Биологический эффект ионизирующего излучения является результатом влияния радиации на многих уровнях - от моле­кулярного до организменного и популяционного. Первичные механизмы действия всех типов излучения на живой организм сходны. Их общая особенность состоит в том, что значи­тельный биологический эффект вызывается слабой энергией и небольшим числом первичных радиационно-химических ре­акций. Например, при гамма-облучении дозой около 10 Гр летальной для млекопитающих, поглощается энер­гия, равная 8,4 кДж/г, достаточная лишь для повышения тем­пературы на 0,001 °С.

Различают прямое и косвенное действие радиации на живые организмы.

Прямое действие состоит в радиационно-хи­мических превращениях молекул в месте поглощения энергии излучения. Прямое попадание в молекулу переводит ее в возбу­жденное или ионизированное состояние. Поражающее действие связано с ионизацией молекулы.

Непрямое или косвенное действие радиации состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов, клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды, количество которых в клетке при облучении очень велико.

Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию:

γ → H 2 O → H 2 O + + e -

e → H 2 O → H 2 O -

Ионы воды за время жизни 10 -15 – 10 -10 с способны образовать химически активные свободные радикалы и пероксиды:

H 2 O + → H + + ОН

H 2 O - → H · + ОН

OH + OH → H 2 O 2

В присутствии растворенного в воде кислорода возникают также мощный окислитель HO 2 и новые пероксиды и т. д.

Эти сильные окислители за время жизни 10 -6 – 10 -5 с могут повредить (изменить) многие биологически важные молекулы - нуклеиновые кислоты, белки-ферменты, липиды мембран и др. Кроме того, при взаимодействии радикалов воды с органическими веществами в присутствии кислорода образуются органические пероксиды, что также способствует лучевому повреждению молекул и структур клетки.

Прямое действие радиации на молекулы объясняют теория «мишеней или попаданий» и вероятностная гипотеза. Согласно первой попадание ионизирующей частицы в чувствительную часть (мишень) молекулы или структуры клетки вызывает ее повреждение, генетические изменения и гибель. Обнаружено, что с увеличением дозы количество повреждений в облучаемом объеме увеличивается в геометрической прогрессии, причем повреждение может быть результатом как одного попадания, так и нескольких. По вероятностной гипотезе взаимодействие излучения с мишенью происходит по принципу случайности, а реакция на излучение зависит от состояния биологической системы в момент действия излучения.

Дальнейшие этапы развития лучевого поражения связаны с непрямым действием ионизирующих излучений. Повреждения, возникшие первоначально, могут усиливаться (развиваться):

· вследствие возникновения под действием излучений радиотоксинов (липидных пероксидов, хинонов и др.), приводящих к автоокислению липидов мембран, окислению SH-групп мембранных белков, нарушению функционирования систем транспорта в мембранных образованиях клеток

· при накоплении ошибок в процессах репликации ДНК, синтеза РНК и белков;

· из-за повреждения ферментов, обеспечивающих синтез биологически важных соединений и т. д.

Для клетки наиболее опасно нарушение облучением уникальной структуры ДНК. При прямом действии излучения на молекулу ДНК происходят разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых оснований (чаще других тимина) т. д. Эти повреждения могут накапливаться. Другие изменения касаются радиационных влияний на ядерную мембрану и хроматин. На структуре хроматина сказываются депротеинизация участков ДНК и активация ДНКаз как следствие нарушения проницаемости ядерной мембраны.

Облучение может также инактивировать ферменты, участвующие в репарации повреждений молекулы ДНК. Эти и другие повреждения как на уровне ДНК, так и хроматина в конечном счете выражаются в изменениях белкового синтеза, прохождения фаз клеточного цикла, в образовании хромосомных аберраций, увеличении частоты мутаций в клетках, нарушении систем регуляции и гибели клетки.

Из тканей растительного организма наиболее уязвимы для радиации меристемы. Их называют критическими тканями растения, поскольку лучевое поражение меристем определяет лучевую болезнь и гибель всего организма.

Наименее радиоустойчивы вегетирующие растения: летальные дозы облучения для проростков высокочувствительных к радиации кормовых бобов (6 - 8 Гр, или 0,6 - 0,8 кр) и гороха (10-15 Гр, или 1,0-1,5 кр) сравнимы с летальными дозами облучения для многих млекопитающих (около 10 Гр, или 1 кр). Облучение приводит к разнообразным морфологическим аномалиям у растений (изменение размеров, скручивание и морщинистость листьев, гипертрофия органов, появление опухолевидных образований на всех органах).

Прорастание семян у разных растений (наблюдения до восьмидневного возраста) подавляется значительно более высокими дозами - от 1 до 35 кГр (100-3500 кр). Радиочувствительность семян зависит также от глубины покоя, проницаемости семенных оболочек для кислорода, содержания в них воды и т. д.

Значительно изменяется радиоустойчивость в онтогенезе растений. Так, формирующиеся семена злаков наиболее чувствительны в фазе молочной спелости. При полном созревании радиоустойчивость семян возрастает до максимума. Начало прорастания приводит к значительному снижению радиоустойчивости, которая несколько возрастает к периоду заложения оси соцветия, но вновь снижается во время споро- и гаметогенеза. Таким образом, растение наиболее чувствительно к облучению при прорастании семян и в период споро- и гаметогенеза.

Одноклеточные растения наиболее устойчивы к облучению сразу после окончания деления и в конце фазы синтеза ДНК.

Устойчивость растений к действию радиации определяется рядом факторов как на молекулярном, так и на более высоких уровнях организации:

v Степень радиационного повреждения молекул ДНК в клетке уменьшают системы восстановления ДНК, независимые (темновая репарация) или зависимые от света. Системы темновой репарации ДНК, постоянно присутствующие в клетке, отыскивают поврежденный участок, разрушают его и восстанавливают целостность молекулы ДНК. Под влиянием света ферментативным или неферментативным путем устраняются ди- пиримидиновых оснований, возникающие в ДНК при действии ультрафиолетового света или ионизирующего излучения. Такого рода восстановление целостности ДНК способствует также уменьшению повреждений (изменений) и в хромосомах.

v Защиту на уровне клетки осуществляют вещества-радиопротекторы. Их функция состоит в гашении свободных радикалов, возникающих при облучении, в создании локального недостатка кислорода или в блокировании реакций с участием продуктов - производных радиационно-химических процессов. Функцию радиопротекторов выполняют сульфгидрильные соединения (глутатион, цистеин, цистеамин и др.) и такие восстановители, как аскорбиновая кислота; ионы металлов и элементы питания (бор, висмут, железо, калий, кальций, кобальт, магний, натрий, сера, фосфор, цинк); ряд ферментов и кофакторов (каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза, цитохром NAD); ингибиторы метаболизма (фенолы, хиноны); активаторы (ИУК, кинетин, гибберелловая кислота) и ингибиторы роста (абсцизовая кислота, кумарин) и др.

v Восстановление на уровне организма обеспечивается у растений:

· неоднородностью популяции делящихся клеток меристем, которые содержат клетки с разной интенсивностью деления;

· асинхронностью делений в меристемах, так что в каждый данный момент в них содержатся клетки на разных фазах митотического цикла с неодинаковой радиоустойчивостью;

· существованием в апикальных меристемах фонда клеток типа покоящегося центра, которые приступают к энергичному делению при остановке деления клеток основной меристемы и восстанавливают как инициальные клетки, так и меристему;

· наличием покоящихся меристем типа спящих почек, которые при гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение.

Все эти механизмы защиты и восстановления не являютсяспецифичными только для растений и поэтому их изучение важно для решения проблемы радиоустойчивости как растений, так и других живых организмов.

1
2
«Радиация и растения».

радиация

8
РАДИАЦИЯ
Любое низко интенсивное облучение сверх изменяет
структуру растений, грибов и микроорганизмов.
Такое облучение, сохраняющееся на протяжении
многих поколений, с одной стороны, ведет к развитию
радиоадаптации, а с другой, повышает чувствительность
популяции к действию любых повреждающих факторов не радиационной природы. Все это должно быть важным для
сохранения устойчивости и нормального
развития видов, экосистем
и биосферы в целом.
3

Результаты изучения местной биосферы показали, что целый ряд местных
растений смогли с успехом приспособиться к повышенному
уровню радиации, возникшему после этой крупнейшей
аварии ХХ века - Чернобыльской АЭС, произошедшей на
атомной электростанции.

Адаптация обусловлена мутацией
ряда
растительных
белков
растений. Вырастив посевы льна
на делянках, расположенных на
зараженных радиацией площадях
и сравнив со льном, выращенным
на
полях
с
естественным
радиационным фоном, результаты
анализа показали наличие только
одного
различия,
которое
заключалось в том, что содержание
одного
из
типов
белка
у
«радиоактивного»
льна
по
сравнению с чистым льном
оказалось большим на 5%.

38
40
"Вероятно, в растениях уже есть некие алгоритмы. На
Земле всегда присутствовала радиация – с первых же
этапов формирования нашей планеты. В те времена
уровень радиации на земной поверхности был намного
выше, чем сейчас. Судя по всему, растения столкнулись с
радиацией, когда жизнь на Земле только зарождалась, и в
силу этого выработали нынешний механизм".

Ионизирующее излучение в сельском хозяйстве
Радиационный мутант озимой пшеницы:
слева - сноп растений исходного сорта;
справа - мутант, неполегающий, с толстой
короткой соломой, с улучшенным качеством
клейковины.
Ионизирующее излучение активно применяется в
сельском хозяйстве. С его помощью проводят
дезинфекцию продуктов питания, облучают зерно, чтобы
оно быстрее прорастало, уничтожают вредителей.

Радиационный мутант у дыни:
справа - плод исходного сорта;
слева - мутант, крупноплодный, с
большим количеством сахара,
высокоароматный.
Однозначных результатов исследований о вреде таких
продуктов нет, однако многие ученые убеждены, что
обработанные таким образом продукты питания также
несут в себе микрозаряд, который при попадании в
организм человека наносит значительный ущерб его
здоровью, провоцирует развитие онкопатологий, вносит
изменения в структуру ДНК, приводит к мутациям и
нежизнеспособности последующих поколений.

А -схематический план
гамма-поля;Б- вид
облучаемых растений
на делянках гамма-поля.
Большие дозы радиации вредны растениям, а малые, напротив,
стимулируют их. Радиостимуляция сказывается в том, что растения
лучше развиваются, в них накапливается больше хлорофилла -
основного пигмента, необходимого для фотосинтеза. Они становятся
крепкими, лучше противостоят неблагоприятным климатическим
условиям. Стимуляция влияет не только на растения, но и на их семена.
Например, под воздействием малых доз радиации повысился урожай
растений.

Слева: долька плода
мутировавшего апельсина, подвергшегося
небольшому радиационному воздействию.
Среди растений, выросших из таких семян, или в их
потомстве обнаруживаются различные измененные формы.
Например, появляются растения с такими ценными
признаками, как скороспелость, устойчивость к полеганию,
крупнозерность, увеличенное количество белка, сахара,
крахмала, масла в семенах и плодах, устойчивость к
болезням, зимостойкость, устойчивость к повышенной
радиации и многие другие. Такие растения получили
название мутантов.

10.

Схема промышленной установки для облучения
пищевых продуктов радиоактивным
кобальтом:1- бассейн для загрузки
излучателя; 2- траншея, по которой источник
излучения передается в рабочий бассейн; 3 -
бассейн для хранения источника излучения в
нерабочем состоянии;4- кассеты с
радиоактивным кобальтом;5- корзина с
облучаемыми продуктами, передвигающаяся
на цепном транспортере; 6 - цепной
транспортер; 7 - поворотные звездочки; 8 -
место загрузки корзин продуктами. Внизу
слева - картофель необлученный, справа -
облученный.
Есть еще одна важная область применения ионизирующей радиации.
Очень важно, чтобы поступающие к нам продукты в значительной
мере были бы свободны от микробов. С этой целью продукты с
помощью ионизирующей радиации стерилизуют. При этом фрукты,
например, меньше портятся и поступают в продажу свежие, как будто
только что сорванные с ветки.

11. Мутации растений из-за радиации

МУТАЦИИ РАСТЕНИЙ ИЗ-ЗА РАДИАЦИИ
По последним исследованиям, это излучение практически
безвредно для человека, но очень неблагоприятно действует
на растения. Все потому, что их ДНК более уязвима при
воздействии ионизирующего излучения.
12
10

12.

16
При воздействии на клетки формирующие
ткани изменяют структуру и передают ее
следующим поколениям в виде генетических
мутаций.
Одной из причин мутации могут стать
13
загрязнений почвы и близкое соседство с автострадой.
17
Журнал «Физика – Первое сентября» № 4/2013
19

13.

Соматические мутации,
вызванные у растений
ионизирующей радиацией
(рентгеновские или гаммалучи): появление белой
окраски в красных цветках
табака (1) и двух сортов
львиного зева (2 и 3); на рис. 3
(слева) - нормальный цветок,
справа - мутировавший после
облучения.
http://dic.academic.ru/pictures/bse/jpg/0299339725.jpg

14. Наглядные примеры мутации растений из-за радиации.

НАГЛЯДНЫЕ ПРИМЕРЫ МУТАЦИИ РАСТЕНИЙ
ИЗ-ЗА РАДИАЦИИ.
20
21
22
23

15.

24
25
27
26

16.

28
Известно, что в первую очередь радиация
поражает генеративные органы, поэтому
способность к вегетативному
размножению помогает растениям
приспособиться к условиям с
повышенным радиационным фоном.
31Журнал «Физика – Первое сентября» № 4/2013
30
29

17. Грибы

32
ГРИБЫ
Грибы непосредственно поглощают
энергию ионизирующих излучений
и используют ее для своего роста,
подобно тому, как зеленые растения
поглощают энергию солнечного света
в видимом диапазоне.
36
34
35

18.

Исследователи установили,
что определенные виды грибов
не отягощены радиацией – они
могут жить благодаря
излучению! Другие виды
грибов собирают
высокотоксичные
радиоактивные изотопы –
такие как цезий-137 – и
обезвреживают тем самым
почву.
Журнал «Физика – Первое сентября» № 4/2013
Вид черного плесневого
гриба - Cryptococcus
neoformans - и другие
виды растут при
высоком воздействии
излучения быстрее, чем
родственные им грибы в
нормальных условиях.
Кажется, что грибы
используют меланин,
чтобы впитать в себя
энергию ионизирующего
излучения, подобно тому,
как растения
используют хлорофил,
чтобы усвоить
солнечные лучи.

19.

http://dimastuui.livejournal.com/42153.html
Мутировавшие грибы,
выросшие на развалинах
химического завода.
Радиационный фон чуть
выше естественного.
Цезий-137, которым они
"богаты", сильнее всего
действует на сердечнососудистую систему, печень,
частоту работы сердца.
Почки очень активно
накапливают радиоактивный
цезий, что приводит к
патологическим изменениям.
Радиоактивные вещества
снижают защитные функции
организма, поражают также
кроветворную, женскую
репродуктивную, нервную
систему человека.

20.

В рацион питания необходимо включать как можно больше
овощей, ягод и фруктов.
Замедленному всасыванию,
например, цезия-137
способствуют продукты,
содержащие большое
количество калия. Это неочищенный картофель,
курага, урюк, орехи.
Из круп предпочтение следует
отдавать гречке, как не
содержащей нитратов, и
овсяной.

21.

Наиболее полезны морковь, свёкла, редька, фасоль,
красный перец, гранаты, изюм, черноплодная рябина,
курага, яблоки, красный виноград, клюквa, орехи, хрен,
чеснок, лук, а также морская и белокочанная капуста.

22.

Кактус опунция.
Это растение из
семейства
кактусовых,
произрастающее в
Мексике, где это
растение в
большом почете
(элементы его
изображения
включены в
национальный герб
и флаг).
Опунция способна защитить человека от влияния радиации и
других негативных факторов, так как обладает ярко
выраженными свойствами: бактерицидным, антисептическим,
детоксикационным (выведение из организма токсинов, тяжелых
металлов, радионуклидов).

23. Успешно борется с радиацией одуванчик лекарственный. Целебными у него считаются и соцветия, и листья, и корни, и сок.

Успешно борется с радиацией одуванчик лекарственный.
Целебными у него считаются и соцветия, и листья, и корни, и сок.

24.

Китайские ученые
доказали, что
качественный
зеленый чай
эффективно
нейтрализирует
пагубное
воздействие
компьютерного
излучения на
организм. Чайные
листья содержат
компоненты,
которые снижают
негативное действие
радиации на клетки.

25. Водоросль хлорелла. Одноклеточная микроскопическая водоросль, которую можно увидеть только под микроскопом.

http://www.vedamost.info/2012/06/blog-post_3892.html
Водоросль хлорелла.
Одноклеточная
микроскопическая
водоросль, которую
можно увидеть только
под микроскопом.
Состав и строение хлореллы
достаточно хорошо изучено. Ее
стенки имеют особые
вещества, которые помогают
нашему организму выводить
токсичные элементы (тяжелые
металлы, пестициды),
защищают от разрушающего
влияния радиации и
электромагнитного излучения.
Комбинация нуклеиновых и
аминокислот, белков, пептидов
и витаминов препятствует
мутационным процессам
(другими словами защищают
генетический аппарат ДНК от
изменений) и способствует
регенерации тканей
организма.

26.

Леса очищают воздух от пыли, от газа и от многих других
веществ, лес повышает прозрачность атмосферы, но и в это
же время уменьшает вред от воздействие солнечной
радиации, снижая его в семь раз. Ученые высчитали, что
еловый лес задерживает солнечную радиацию до 99%, а
сосновый лес до 96%.

Солеустойчивость

Растения, устойчивые к засолению, называют галофитами (от греч. galos - соль, Phyton - растение). Они отличаются от гликофитов - растений незасоленных водоемов и почв - рядом анатомических и метаболических особенностей. У гликофитов при засолении снижается рост клеток растяжением, нарушается азотный обмен и накапливается токсичный аммиак.

Все галофиты делят на три группы:

1. Настоящие галофиты (эугалофиты) - наиболее устойчивые растения, накапливающие в вакуолях значительные количество солей. Поэтому они обладают большой сосущей силой, позволяющей поглощать воду из сильно засоленной почвы. Для растений этой группы характерна мясистость листьев, которая исчезает при выращивании их на незасоленных почвах.

2. Солевыделяющие галофиты (криногалофиты), поглощая соли, не накапливают их внутри тканей, а выводят из клеток на поверхность листьев с помощью секреторных железок. Выделение солей железками осуществляется с помощью ионных насосов и сопровождается транспортом больших количеств воды. Соли удаляется с опадающими листьями. У некоторых растений избавление от избытка солей происходит без поглощения больших количеств воды, так как соль выделяется в вакуоль клетки-головки листового волоска с последующим ее обламыванием и восстановлением.

3. Соленепроницаемые галофиты (гликогалофиты) растут на менее засоленных почвах. Высокое осмотическое давление в их клетках поддерживается за счет продуктов фотосинтеза, а клетки малопроницаемы для солей.

Солеустойчивость растений увеличивается после предпосевного закаливания семян. Семена замачивают один час в 3 % растворе NaCl с последующим промыванием водой в течение 1,5 часа. Этот прием повышает устойчивость растений к хлоридному засолению. Для закалки к сульфатному засолению семена в течение суток вымачивают в 0,2 %-ном растворе сульфата магния.

Различают прямое и косвенное действие радиации на живые организмы. Прямое действие энергии излучения на молекулу переводит ее в возбужденное или ионизированное состояние. Особенно опасны повреждения структуры ДНК: разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых оснований. Косвенное действие радиации состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды. Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию. Ионы воды за время жизни 10 -15 - 10 -10 сек способны образовать химически активные свободные радикалы и пероксиды. Эти сильные окислители за время жизни 10 -6 - 10 -5 сек могут повредить нуклеиновые кислоты, белки-ферменты, липиды мембран. Первоначальные повреждения усиливаются при накоплении ошибок в процессах репликации ДНК, синтеза РНК и белков.

Устойчивость растений к действию радиации определяется следующими факторами:

1. Постоянное присутствие ферментных систем репарации ДНК. Они отыскивают поврежденный участок, разрушают его и восстанавливают целостность молекулы ДНК.

2. Наличие в клетках веществ – радиопротекторов (сульфгидрильные соединения, аскорбиновая кислота, каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза). Они ликвидируют свободные радикалы и пероксиды, возникающие при облучении.

3. Восстановление на уровне организма обеспечивается у растений: а) неоднородностью популяции делящихся клеток меристем, которые содержат клетки на разных фазах митотического цикла с неодинаковой радиоустойчивостью, б) присутствием в апикальных меристемах покоящихся клеток, которые приступают к делению при остановке деления клеток основной меристемы, в) наличием спящих почек, которые после гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение.

Различают прямое и косвенное действие радиации на живые организмы. Прямое действие энергии излучения на молекулу переводит ее в возбужденное или ионизированное состояние. Особенно опасны повреждения структуры ДНК: разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых оснований. Косвенное действие радиации состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды. Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию. Ионы воды за время жизни 10 -15 - 10 -10 сек способны образовать химически активные свободные радикалы и пероксиды. Эти сильные окислители за время жизни 10 -6 - 10 -5 сек могут повредить нуклеиновые кислоты, белки-ферменты, липиды мембран. Первоначальные повреждения усиливаются при накоплении ошибок в процессах репликации ДНК, синтеза РНК и белков.

Устойчивость растений к действию радиации определяется следующими факторами:

• 1. Постоянное присутствие ферментных систем репарации ДНК. Они отыскивают поврежденный участок, разрушают его и восстанавливают целостность молекулы ДНК.
• 2. Наличие в клетках веществ - радиопротекторов (сульфгидрильные соединения, аскорбиновая кислота, каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза). Они ликвидируют свободные радикалы и пероксиды, возникающие при облучении.
• 3. Восстановление на уровне организма обеспечивается у растений: а) неоднородностью популяции делящихся клеток меристем, которые содержат клетки на разных фазах митотического цикла с неодинаковой радиоустойчивостью; б) присутствием в апикальных меристемах покоящихся клеток, которые приступают к делению при остановке деления клеток основной меристемы; в) наличием спящих почек, которые после гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение.

Жизнь на земле зарождалась, развивалась и продолжает развиваться в радиационной среде. Естественный отбор в растительном мире сопровождался совершенствованием микро- и макроструктур, изменением генома и радиочувствительности. Высокая радиоустойчивость часто связана с высокой общей устойчивостью растений к неблагоприятным условиям внешней среды, потому что приспособление видов к различным условиям могли совпадать с повышенной радиоустойчивостью. Причины и механизмы естественной радиочувствительности растений к настоящему времени не раскрыты, однако многие аспекты хорошо изучены.

На радиочувствительность растений оказывают влияние следующие факторы, которые разделяются на три группы.

Первая группа - факторы, связанные с филогенезом, которые нельзя изменить (семейство, класс, вид, морфология, плоидность, объем ядра, объем хромосом и др.). Четкой связи между филогенезом и радиоустойчивостью у растений не выявлено, однако, у семян эта связь четкая, она проявляется даже в пределах вида. Известно, что голосеменные растения более радиочувствительны, чем покрытосеменные. Папоротники и мхи превышают радиоустойчивость цветковых растений. Радиочувствительность различается по семействам, видам, родам и сортам. Среди цветковых растений к радиочувствительным относят растения семейств магнолиевоцветных, лавроцветных, лилейноцветных, ирисовых, камнеломковых и бобовых, а к радиоустойчивым - растения семейств крапивных, крестоцветных, гераниевых, гвоздикоцветных. Выделяют также среднерадиочувствительные растения (семейства гречихоцветных, миртовых, макоцветных) и полиморфные (семейства мятликовых, астроцветных и норичниковых). Установлено, что критические дозы облучения семян на порядок выше, чем вегетирующих растений. Растения сельскохозяйственных культур по радиочувствительности различаются в 2-10 раз, видовое различие составляет 1,5-15 раз, сортовое различие - 1,5-3 раза. Среди сельскохозяйственных культур выявлены высокорадиочувствительные культуры, для которых полулетальная доза (ЛД 50) составляет 10-40 Гр. В семействе злаковых к таким культурам относят ячмень, рожь, овес, пшеницу, кукурузу, а в семействе бобовых - горох, вику и фасоль. К высокорадиоустойчивым культурам относят рапс, кормовую, сахарную и столовую свеклу, морковь и капусту (ЛД 50 = 200…250 Гр), а также картофель и лен (ЛД 50 = 100…150 Гр). Другие культуры занимают промежуточное положение. У гибридов пшеницы, ячменя, кукурузы и шпината выявлена повышенная радиоустойчивость по сравнению с родительскими формами. С увеличением размера хромосом и количества ДНК возрастает радиочувствительность. Связь радиочувствительности с плоидностью не всегда носит прямую зависимость. У природных полиплоидных родов зависимости нет, в то же время иногда наблюдается обратная связь. У культурных растений, таких, как пшеница, сорго, кукуруза и горчица, установлено, что чем больше плоидность, тем выше радиочувствительность.

Вторая группа - факторы, характеризующие состояние клетки и генома (этап онтогенеза, наличие естественных радиопротекторов, антиоксидантов и способность клеток к репарации). Установлено, что радиочувствительность клеток зависит от фазы клеточного цикла, содержания в клетках воды, степени защищенности ДНК белками, наличия естественных радиопротекторов, концентрации кислорода и способности клеток к репарации и регенерации, т. е. к восстановлению и самообновлению. Самая низкая радиоустойчивость отмечается при прорастании семян, а также при переходе растений от вегетативного состояния к генеративному и в гаметогенезе.

Третья группа - факторы внешней среды и условия облучения (температура, свет, влажность, условия питания, методы и способы облучения растений). Максимальное поражение растений наблюдается при облучении альфа- и бета-излучением, а также при фракционировании дозы облучения. При облучении растений при оптимальной температуре (18-20 о С) радиоустойчивость понижается. Повышение и понижение температуры способствует повышению радиоустойчивости растений, потому что замедляется деление меристемных клеток. На радиочувствительность также оказывают влияние до- и пострадиационные условия: улучшенное минеральное питание, повышенная освещенность и влажность. Наличие кислорода также способствует повышению радиочувствительности. Особое влияние на радиочувствительность оказывают эколого-географические факторы. Популяции растений с широким ареалом распространения более радиоустойчивы, чем популяции с узким ареалом распространения. Радиочувствительны редкие и исчезающие виды растений.

Для количественной оценки радиочувствительности чаще используют летальную дозу (Л 100 ), полулетальную дозу (ЛД 50 ) и критическую дозу (ЛД 70 ). Летальная доза - это доза, при облучении которой погибает 100 % растений. Полулетальная доза - это доза, при облучении которой погибает 50 % растений. Критическая доза - это доза, при облучении которой погибает 70 % растений. У большинства сельскохозяйственных культур величина доз, вызывающих гибель 50 и 70 % растений, приводит к полной потере продуктивности. Поэтому при облучении растений используют дозу, вызывающую снижение урожайности на 50 % (УД 50). Разница между ЛД 50 и УД 50 для одного и того же вида растений может составлять 10-30 раз и более. В зависимости от цели исследования применяют также дозы УД 10 и УД 30 .

Лучевое поражение растений зависит от дозы облучения и проявляется в виде замедления роста и развития, нарушений репродуктивной системы, снижения урожайности и гибели растений.

Влияние радиации на клетки организма.

Растения Томской области, снижающие радиационное воздействие.

Выполнили:

Крутых Оксана

Филинова Анастасия

ЗАТО Северск

Цели работы

1. Выявить растения Томской области, эффективно снижающие влияние радиации на организм.

2. Выявить группы населения, в рационе которых содержится минимум продуктов, уменьшающих радиационное воздействие и распространить информацию о необходимости их употребления.

Задачи

1. Изучить механизм влияние радиации на клетки организм.

2. Рассмотреть последствия влияния радиационного излучения на организм (на примере населения городов Хиросимы и Нагасаки).

3. Выявить вещества, способные снизить воздействие радиации на организм.

4. Выявить растения Томской области, содержащие эти вещества.

5. Провести опрос населения.

6. Проверить на практике эффективность растений.

7. распространить информацию среди населения о необходимости употребления веществ, снижающие влияние радиации на организм.

Актуальность проблемы

Существует два вида радиоактивности: естественная и техногенная. Для техногенных источников радиации опасность облучения выражена гораздо сильнее, чем для естественных. За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине и для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров. Все это приводит к увеличению дозы облучения, как отдельных людей, так и населения Земли в целом.

Поэтому становится очень важной защита человека от возрастающего влияния радиации на организм, которое ведет к различным нарушениям физиологических процессов и патологиям. В этом проекте рассмотрена возможность сохранения здоровья человека в данной ситуации с помощью самой природы. Используя доступные в нашем регионе растения постоянно, мы способны защититься от естественного радиационного фона, а совместно с медикаментозными средствами эффективно лечить серьезнейшие заболевания, возникающими при получении большой дозы радиации.

Радиация и организм человека

Влияние радиации на клетки организма

Все живые существа состоят из клеток - основных строительных «кирпичиков» жизни. Повреждением биологически важных макромолекул далеко не полностью объясняется радиационное поражение клетки. Клетка – слаженная динамическая система биологически важных макромолекул, которые скомпонованы в субклеточных образованьях, выполняющих определенные физиологические функции. Поэтому эффект действия радиации можно понять, только приняв во внимание изменения, происходящие как в самих клеточных органеллах, так и во взаимоотношениях между ними.

Наиболее чувствительными к облучению органеллами клеток организма млекопитающих являются ядро и митохондрии. Повреждения этих структур при малых дозах и проявляются в самые ранние сроки. Так, при облучении митохондрий лимфатических клеток дозой 50 Р. и более наблюдается угнетение процессов окислительного фосфорилирования в ближайшие часы после облучения. При этом обнаруживаются изменения физико-химических свойств нуклеопротеидных комплексов, в результате чего количественно и качественно изменяются ДНК, и разобщается процесс синтеза ДНК – РНК – белок. В ядрах радиочувствительных клеток почти тотчас же после облучения угнетаются энергетические процессы, происходит выброс в цитоплазму ионов натрия и калия, нарушается нормальная функция мембран. Одновременно возможны разрывы хромосом, выявляемые в период клеточного деления, хромосомные аберрации и точковые мутации, в результате которых образуются белки, утратившие свою нормальную биологическую активность. Более выраженной радиочувствительностью, чем ядра, обладают митохондрии.

Эффект воздействия ионизирующей радиации на клетку – результат комплексных взаимосвязанных и взаимообусловленных преобразований. Радиационное поражение клетки осуществляется в три этапа. На первом этапе излучение воздействует на сложные макромолекулярные образования, ионизируя и возбуждая их.

Поглощенная энергия может мигрировать по макромолекулам, реализуясь в слабых местах. В ДНК - хромофорные группы тимина, в липидах - ненасыщенные связи. Указанный этап повреждения может быть назван физической стадией лучевого воздействия на клетку.

Второй этап – химические преобразования. Они соответствуют процессам взаимодействия радикалов белков, нуклеиновых кислот и липидов с водой, кислородом, радикалами воды с биомолекулами и возникновению органических перекисей, вызывающих быстро протекающие реакции окисления, которые приводят к появлению множества измененных молекул. В результате этого начальный эффект многократно усиливается. Радикалы, возникающие в слоях упорядоченно расположенных белковых молекул, взаимодействуют с образованием «сшивок», в результате чего нарушается структура биологических мембран. Повреждение мембран приводит к высвобождению ряда ферментов. В результате повреждения лизосомных мембран наблюдается увеличение активности ДНК-азы, РНК-азы, и ряда других ферментов.

Третий этап – биохимический. Высвободившиеся ферменты путем диффузии достигают любой органеллы клетки и легко проникают в нее благодаря увеличению проницаемости мембран. Под воздействием этих ферментов происходит распад высокомолекулярных компонентов клетки, в том числе нуклеиновых кислот и белков.

Действие ничтожно малых количеств поглощенной энергии оказывается для клетки губительным из-за физического, химического и биохимического усиления радиационного эффекта, и основную роль в развитии этого эффекта играет повреждение над-молекулярных структур, обладающих высокой радиочувствительностью.

Последствия влияния радиационного излучения на организм

Последствия, которые вызывает воздействие излучения в живых организмах, в частности в человеке, можно классифицировать различными способами, зависящими главным образом от величины полученной дозы. Эти последствия перечислены в следующем порядке:

1. Изменения в соматических клетках, приводящие к возникновению рака;

2. Генетические мутации, оказывающие влияние на будущие поколения;

3. Влияние на зародыш и плод, вследствие облучения матери в период беременности;

Смерть непосредственно в момент облучения.

Нужно отметить, что у людей получивших облучение, по прошествии десятилетий начинают развиваться раковые опухоли. Раковая опухоль возникает в тот момент, когда соматическая клетка, выйдя из-под контроля организма, начинает неистово делиться, несмотря на создаваемую угрозу для живого существа в целом. В результате формируется одиночная крупная масса клеток или группа более мелких образований.

На рисунке 1 показаны коэффициенты радиационного риска в организме человека. На нем показано, что большей степенью риска подвержены половые органы (яичники или семенники), красный косный мозг.

Вследствие губительного влияния радиации на клетки (описанного выше) косного мозга у человека начинает развиваться серьезное заболевание – лейкоз.

Лейкоз (лейкемия, белокровие, рак крови) (от греческих слов leukos-белый и haima-кровь)- опухолевое заболевание красного костного мозга, системы крови и кроветворных органов неопластической природы, в основе которого лежит первичная патология родоначальных клеток кроветворения, сопровождающиеся нарушением процессов их пролиферации и дифференциации и возникновением патологических клонов опухолевых клеток. Изменения в одной и более стволовых клетках буквально наводняет организм неполноценными белыми клетками, что собственно и есть лейкоз. Люди, целиком, подвергшиеся облучению умирают от лейкоза примерно через 5-7 лет. Из всех злокачественных заболеваний, вызываемых действием радиации, лейкоз является для нас наиболее изученным, потому что промежуток времени между причиной смерти, его породившей, и развитием клинических симптомов относительно короткий. Связь между облучением организма и возникновением лейкоза хорошо доказана. Частота проявления лейкоза среди выживших жертв атомной бомбардировки зависела от того, на каком расстоянии от взрыва они находились, т.е. от полученной дозы излучения. Хотя именно лейкоз в представлении большинства людей связан с атомной бомбой, по прошествии многих лет стало очевидным, что он не является главной формой рака, вызываемого радиацией. Последующие обследования японцев, выживших после атомной бомбардировки, выявляли у них намного чаще, чем у остального населения рак легкого, молочной железы и, особенно, щитовидной железы. Данные типы раковых заболеваний развиваются гораздо медленнее. В настоящее время на каждый случай радиационного лейкоза приходится приблизительно 3 случая раковых опухолей. Это число продолжает расти и к тому времени, когда не станет людей, переживших атомную бомбардировку Хиросимы и Нагасаки, оно, возможно, станет равным 5.

Лейкозы протекают неравномерно. Различают несколько периодов: начальный, выраженных явлений, ремиссий и рецидивов. В начальной стадии больные чувствуют себя практически здоровыми, и диагноз устанавливается при случайном исследовании крови по поводу сопутствующих заболеваний. В период выраженных явлений все симптомы болезни проявляются в значительной степени, и болезнь начинает быстро прогрессировать.

В результате специфической терапии, а иногда и самопроизвольно наступает период улучшения в состоянии больного или стадия ремиссии. В этот период больной сохраняет трудоспособность.

Обострение всякого лейкоза сопровождается резким ухудшением общего состояния больного, появлением лихорадки, увеличением печени, селезенки и лимфатических узлов, развитием анемии, снижением тромбоцитов.

В период обострений лейкоз нередко переходит в конечную, кахектическую стадию.

Обратим внимание на влияние ионизирующей радиации на половые органы человека. Изменения в клетках организма, приводящие к возникновению рака, и мутации в половых клетках, оказывающие влияние на будущие поколения, являются биологическими последствиями в результате работы на атомных электростанциях. Воздействие радиации на развивающийся зародыш или плод представляет собой особый случай, заслуживающий специального обсуждения, поскольку все усилия надо направлять на его исключение. Возникновение смерти непосредственно в момент излучения связанно с получением огромной дозы радиации. Последнее возникает только в катастрофической ситуации, например при взрыве атомной бомбы или аварии на атомном реакторе.

Если мутация происходит в зародышевой клетке (в сперматозоиде или в яйцеклетке), последствия будут ощутимыми не только для индивидуума, который разовьется из этой клетки, но и в ком-то из будущих поколений. Слияние сперматозоида с яйцеклеткой образует крошечный организм, едва заметный, но несущий нить нашей наследственности. Каждая клетка мужская и женская содержит по 23 одиночные хромосомы. Когда эти две клетки сливаются вместе, 23 одиночные хромосомы отцовской зародышевой клетки попарно объединяются с 23 одиночными хромосомами материнской зародышевой клетки, образуя первую клетку нового человеческого, содержащую уже 23 пары хромосом, т. е. Всего 46 хромосом. (рис.2)

Хромосомы несут в закодированной форме все признаки, которые отличают организм человека от других животных. Они содержат информацию, необходимую для воспроизведения всех особенностей, «имеющихся данном роде». Хромосомы - длинные нитевидные структурные клетки, состоящие из сложного вещества, называемого дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК), представляющей собой очень крупную молекулу. Основу ДНК образуют углеводы и остатки фосфорной кислоты, служащие в качестве скелета для удержания на определенном месте особых молекул, несущих наследственный код. Иногда участки генетического кода могут меняться местами, при этом порядок следования пар азотистых оснований нарушается. В хромосоме происходит дефект, который переходит во все дочерние клетки, получаемые при делении. Когда поврежденный ген или хромосома появятся в сперматозоиде или яйцеклетке, во всех клетках образованного зародыша повторится это повреждение. Если этот эмбрион не погибнет, а со временем вырастет и станет сам родителем, генетический дефект сможет перейти к его детям и проследовать через следующие поколения. Любая клетка, содержащая всевозможные нарушения в хромосомах и генах, называется мутированной клеткой. Посмотрим набор хромосом человека подвергнутого ионизирующему облучению. (Рис 3)

Мутация, возникшая в соматической клетке, будет оказывать влияние только на сам индивидуум, причем на протяжении всей его жизни. Мутация, возникшая в половой клетке, называется генетической мутацией и может передаваться последующим поколениям. Радиация может вызывать поломки и изменения в ДНК половых клеток и таким образом увеличить число мутаций по сравнению с тем, что происходит в ходе естественного развития. Мутации, вызванные ионизирующим излучением, не отличаются от естественных мутаций. Радиация не порождает каких-то новых, уникальных или необычных мутаций, а всего лишь увеличивает сферу вредного воздействия, с которой живые организмы так или иначе сталкиваются.

Различные виды мутаций, возникающие естественно и под влиянием радиации, можно подразделить на следующие категории:

1. Одиночные генные мутации;

2. Неправильный набор хромосом, т.е. слишком большое или малое их число или наличие хромосомных аберраций с неправильным присоединением осколков хромосом после их разрыва в момент деления клетки;

3. Частые, но небольшие мутации, подобные тем, что можно наблюдать у плодовых мушек дрозофил и которые нельзя идентифицировать по особым отличительным признакам и наблюдаемым изменениям в хромосомах.

Неправильный набор хромосом.

Генетические последствия могут заключаться в неправильном числе хромосом - их или больше, либо меньше нормы. Болезнь Дауна – наиболее известный пример заболевания, связанного с появлением дополнительной 21 хромосомы. Напротив, некоторые редко встречающиеся формы умственной отсталости происходят вследствие потери всего лишь одной хромосомы.

Люди, страдающие такими тяжелыми болезнями, редко имеют детей и поэтому денные мутации исчезают в популяции с той же частотой, с которой они спонтанно появляются. В отличие от генных мутаций, слишком незначительных по размерам, чтобы их можно было увидеть, некоторые из дефектов хромосом настолько явны, что их можно легко наблюдать при микроскопическом исследовании хромосом. У плода разрыва и перестройки хромосом, происходящие самопроизвольно или в результате облучения, обычно приводят к гибели, но если организм выживает, хромосомные нарушения могут стать причиной грубых физических аномалий или умственной отсталости, или того и другого порока одновременно.

Восстановление клеток от повреждений генетического аппарата.

Задается вполне закономерный вопрос: неужели клетки не могут восстанавливаться самостоятельно? Известно, что успешность восстановления зависит от степени поврежденности всей клетки в целом. В клетках при облучении возникают повреждения двух типов - локальные повреждения хромосом и генерализованное повреждение внехромосомных компонентов. Повреждения обоих типов обратимы, и клетки могут от них восстанавливаться. При этом успешность восстановления клеток от хромосомных повреждений в большей мере зависит от того, насколько глубоко повреждены внехромосомные системы и сможет ли клетка восстановиться в первую очередь от этих повреждений.

Повреждения, приводящие к мутациям, в значительной мере потенциальны, или обратимы. Клетки могут от них восстанавливаться. Клетки обладают системой ферментов, осуществляющих такое восстановление. Потенциальные повреждения не тождественны мутациям: они могут лишь приводить к мутациям. Чтобы потенциальное повреждение привело к мутации, или реализовалось, в клетке должны осуществляться определенные метаболические процессы. Следовательно, путь от первичного потенциального повреждения к мутации – метаболический путь, в котором принимают участие определенные ферменты. Изучение восстановления клеток от потенциальных повреждений направлено на выявление тех механизмов, с помощью которых клетки противостоят неблагоприятным факторам внешней среды и которые, возможно, участвуют в регуляции темпа естественного мутационного процесса. Изучение реализации потенциальных повреждений – это изучение путей и механизмов формирования наследственных изменений – мутаций генов, хромосом, плазмид.

Клетки могут восстановиться от повреждения молекул ДНК. В случае действия ионизирующих излучений – главным образом разрывы одной или обеих цепей ДНК, а при действии разных химических агентов – различные химические изменения молекулы ДНК или ДНК-белкового комплекса.

Еще в 1967 году ученым удалось выделить ферменты, способные воссоединять концы разорванной нити ДНК, т.е. восстанавливать ДНК от одиночных разрывов. Это – уже знакомые нам ферменты лигазы, а также сходные с ними силазы. Эти ферменты «работают» весьма интенсивно – процесс восстановления разорванных концов молекул ДНК начинается сразу после облучения и завершается очень быстро.

Как показали исследования А. И. Газиеват и других ученых, репарация с участками легаз возможна только в том случае, когда фосфордиэфирные связи в молекуле ДНК разрываются с образованием совершенно определенных концевых участков- 5 , фосфорильных (5 , РО) и 3 , гидроксильных (3 , ОН).

Вещества и элементы, снижающие влияние радиации на организм

Все вещества, способные снизить поражающее действие радиации делятся на две группы. Первая – это вещества, выводящие радионуклиды из организма, вторая – вещества, устраняющие последствия радиационного облучения, способствующие лечению заболевания (радиопротекторы).

Нуклидовыводящие вещества

Некоторые радиоактивные вещества по своему «поведению» напоминают необходимые человеку микро- и макроэлементы, благодаря чему накапливаются в организме, нарушая его физиологическую деятельность. Целый ряд элементов и веществ из продуктов растительного происхождения, способен выводить радионуклиды из организма или снижать их уровень. При этом повышается устойчивость человека к внутреннему облучению.

Кальций. Так в условиях кальциевой недостаточности организм активно усваивает радиоактивный стронций-90, который по своим свойствам и «поведению» в организме напоминает кальций. Соответственно активное потребление продуктов, содержащих кальций и его соединения и витамина D, без которого невозможно усвоение кальция, приведет к вытеснению радиоактивного стронция и выведению его из организма.

Магний, фосфор. Использование в питании продуктов, содержащих магний и фосфор, также значительно снижает всасывание радиоактивного стронция. Эффективным является их комплексное потребление с кальцием.

Калий. Калий способствует выведению радиоактивного цезия-137. Механизм этого процесса сходен с взаимодействием кальций – стронций.

Йод. При попадании в организм радиоактивных изотопов йода, они накапливается в щитовидной железе, вызывая изменения в ее работе. Это влияет на гипофиз, который регулирует иммунные ответы организма. У пострадавших ослабляется иммунитет, повышается степень подверженности эпидемическим заболеваниям. Для предотвращения таких последствий важно употребление йодсодержащих продуктов, йод которых замещает радиоактивный йод в щитовидной железе.

Пектиновые вещества. Исследования, проведенные в последние годы, показали, что пектиновые вещества обладают способностью связывать (или обезвреживать каким-либо другим путем) некоторые радиоактивные вещества, например соединения свинца, цезия и кобальта.

Радиопротекторы

Витамин C . В связи с падением уровня иммунных реакций при поражении щитовидной железы радиоактивным йодом, важно предотвращение заражений вирусными заболеваниями и поддержка и восстановление иммунитета. Данная задача решает употреблением витаминов, решающую роль из которых играет витамин C, необходимый в значительных количествах.

Биофлавоноиды (вещества Р-витаминного действия) способствуют усвоению витамина C в организме. В последнее время было доказано, что отдельным представителям этой группы веществ свойственно противоопухолевое действие. Также флавоноиды защищают организм от поражения ионизирующими излучениями. Кроме того, витамин P уменьшает выраженную симптоматику лучевой болезни – уменьшает проницаемость и ломкость капилляров, их кровоточивость.

Бетаин . Наиболее доступный и эффективный продукт, служащий для профилактики онкологических заболеваний и помогающий выводить из организма радионуклиды и тяжелые металлы – красный краситель бетаин Он обеспечивает противоопухолевые свойства, тормозит рост рака и саркомы. Бетаин содержится только в красной столовой свекле. Еще в 1970 году японскими учеными был разработан и запатентовали препарат для лечения раковых опухалей на основе этого распространенного овоща.

Радиозащитными свойствами также обладают клетчатка (пищевые волокна) и каротин (провитамин A ).

Растения в п ротиворадиационном питании

Рассмотрим какие растения Томской области содержат вещества, уменьшающие влияние радиации на организм человека и используются медицине и противорадиционном питании.

Шиповник богат разнообразными витаминами и веществами. Он содержит пектиновые вещества, витамин C, биофлавоноиды, каротин. Применяется для комплексного лечения новообразований в качестве дополнительной терапии. Употребляются свежие плоды в любом виде, сухие и молотые, как отвар. В Томской области встречается почти повсеместно: по опушкам лесов на лесных суходольных и пойменных лугах, по берегам рек.

Облепиха. Плоды облепихи содержат уникальный комплекс витаминов, микроэлементов и других биологически активных веществ: витамин C, каротин, пектиновые вещества, биофлавоноиды. В коре облепихи содержится алкалоид серотонин (5-окситриптамин), задерживающий рост злокачественных опухолей. Применяется:

· при лучевом лечении рака пищевода – облепиховое масло внутрь;

· как противолучевое средство – плоды, сок, масло внутрь и наружно;

· в онкологической практике – спиртовые экстракты коры.

В Томской области облепиха в диком виде не встречается и выращивается только на приусадебных участках и в садоводческих товариществах.

Земляника. Плоды земляники лесной содержат йод, соли калия и клетчатку. Возможно использование в свежем виде, как нуклидовыводящее средство, но в больших количествах и при отсутствии аллергических реакций. Земляника растет в разреженных лесах, по опушкам и лесным лугам.

Очень хорошо выводят радионуклиды клюква, брусника и черника .

Брусника богата витамином C, биофлавоноидами, каротином. Используется как общеукрепляющее средство, восстанавливающее иммунитет. Брусника обитает по сосновым борам, а также в темнохвойных, смешанных с березой и осиной лесах. В Томской области встречается массивными зарослями.

Черника. Плоды черники содержат соли калия, флавоноиды, витамин C, содержащийся также и в листьях в большом количестве. Растет по сосновым борам, а также темнохвойным и смешанным, предпочитает более сырые места по сравнению с брусникой.

Красный сладкий перец. Эти овощи богаты витамином C, каротином, кальцием и обладают радиопротекторными свойствами.

Свекла. Корнеплод красной столовой свеклы содержит красный краситель бетаин и значительное число солей калия. Свекла является противолучевым средством. При лечении раковых опухолей свежий сок в большом количестве.

Морковь. Овощ содержит клетчатку и каротин, которым в особенности богаты листья растения. В лечении лучевой болезни и злокачественных опухолей используется так же, как и свекла.

Минусы в применении растений.

К сожалению не все, нужные для защиты от радиоактивных излучений, вещества содержатся в растениях в необходимом колличестве или эффективно усваиваются из растительных форм организмом человека. Так маленькое значение имеют растения в качестве источника солей кальция и фосфора. Кальций и фосфор плодов и ягод усваивается организмом человека хуже, чем соединения тех же элементов, поступающие с молочными продуктами. Это происходит, потому что усвоение фосфора и кальция идет в строгом соотношении с белком некоторыми другими веществами. Поэтому важно употребление разнообразной пищи, содержащей полный список витаминов, микро- и макроэлементов, других биологически активных веществ.

Опрос населения

Цель: Выявить группы населения, в рационе которых содержится минимум продуктов, уменьшающих радиационное воздействие.

Объект исследования : учащиеся и работники школы №198.

Задачи: Выяснить сколько человек в разных возрастных группах употребляют в своем рационе растения, снижающие влияние радиации на организм.

Описание: Из 8 наименований продуктов (шиповник, облепиха, земляника, черника, брусника, перец, морковь, свёкла) участникам было предложено выбрать те, которые они употребляют.

Статистическая обработка данных :

Всего опрошено 300 человек. Данные представлены в процентах.

Участники разделены на 4 возрастные группы:

1-4 класс

- 8-11класс

- 5-7 класс

Педагогический коллектив

Результат:

Выводы: проведя опрос, выявили, что группой населения, в рационе которой содержится минимум продуктов, уменьшающих радиационное воздействие, являются учащиеся 8-11 классов. Это объясняется тем, что за разнообразием рациона детей 1-7 классов следят родители. Педагоги сами понимают пользу разнообразного рациона. Старшеклассники предоставлены сами себе, не имеют свободного времени и не понимают смысл рационального питания.

Проверка эффективности растений, снижающих радиационное воздействие

Цель: Проверить на практике эффективность снижения радиационного воздействия растениями: шиповник, облепиха, брусника, морковь. И сравнить вред, наносимый радиацией девушкам и юношам, курящим и некурящим.

Объект исследования: Исходя из социологического опроса (см. выше), в эксперименте участвуют 6 человек из 8-11 классов.

Гипотеза: Мы предполагаем, что на детей, употребляющих растения: шиповник, облепиха, брусника, морковь радиационное воздействие будет меньше, чем на неупотребляющих. Также влияние радиации будет меньше на некурящих детей, чем на курящих, на юношей, чем на девушек.

Схема опыта:

В течение трех недель дополнительно к обычному рациону употребляли:

1. девушка – морковь

2. девушка – облепиху и чай с шиповником

3. девушка (не курящая) – бруснику.

Также в эксперименте участвовали:

4. Курящая девушка

5. Некурящий юноша

6. Курящий юноша.

Спустя установленное время у участников эксперимента Была взята кровь из вены (10 мл.). Взятую кровь (каждого участника), распределили по двум пробиркам по 5 мл.

В Северском биофизическом научном центре провели исследования на хромосомные аберрации (под руководством Васильевой Елены Олеговны)

Обработка полученных данных: ...................

Выводы: ............................

Выводы по исследовательской работе:

Проделав исследовательскую работу:

1. Изучили механизм влияния радиации на клетки организм.

2. Рассмотрели последствия влияния радиационного излучения на организм (на примере населения городов Хиросимы и Нагасаки).

3. Выявили вещества, позволяющие уменьшить вредное воздействие ионизирующего излучения, их специфика – деление на вещества, выводящие радионуклиды и устраняющие последствия облучения. Это витамины C, каротин, биофлавоноиды; минеральные вещества: кальций, калий, йод, магний, фосфор; органические вещества: клетчатка, пектиновые вещества, бетаин.

4. Выявили растения Томской области, содержащие эти вещества и используемые в лечении последствий радиационного облучения: шиповник, облепиха, земляника, черника, брусника, перец, морковь, свёкла.

5. Проведя опрос населения, выявили, что группой населения, в рационе которой содержится минимум продуктов, уменьшающих радиационное воздействие, являются учащиеся 8-11 классов.

7. Для распространения информации среди населения о необходимости употребления веществ, снижающие влияние радиации на организм, создана памятка с перечнем всех рекомендуемых продуктов(см. приложение.

Все выше сказанное позволяет говорить о выполнении поставленных задач и достижении целей.

Приложения

Название		Витамин C	Пектиновые вещества	Флавоноиды	Клетчатка	Химические элементы
Шиповник
Облепиха
Рябина черноплодная
Земляника						йод, калий
Брусника
Смородина черная
Рябина обыкновенная
Петрушка

2.Перечень продуктов в рационе человека для ежедневной защиты от естественной радиоактивности.

Шиповник Молоко

Облепиха Сыр

Рябина черноплодная Творог

Земляника Яйца

Петрушка Печень

Клюква Рыба

Черника Кальмары

Брусника Морская капуста

Смородина черная

Рябина обыкновенная

Литература

2. Кузин А. М. серия Человек и окружающая среда Невидимые лучи вокруг нас – Москва.

3. Лекарственные растения Томской области под редакцией Мордовина Л. Г. – Томск, 1972

4. Пашинский В.Г. Лечение травами – Томск, 1989.

5. Петерсон Б.Е. Онкология – Москва, 1980.

6. Чистякова Н. П. Фармакология с рецептурой – Москва, 1968.

7. Шапиро Д. К., Михайловская В. А., Манциводо Н. И Дикорастущие плоды и ягоды – Минск, 1981.

8. Eric J. HALL Радиация и жизнь в переводе Харченко М. И. – Москва.

9. Краткий медицинский энциклопедический словарь.

10. Советский энциклопедический словарь под редакцией Прохорова А. М. – Москва, 1983.

11. Химический энциклопедический словарь под редакцией Кнунянц И. Л. – Москва, 1983.

Цели, задачи, актуальность..............................................................................2

Радиация и организм человека.........................................................................3

Влияние радиации на клетки организма.................................................3

Последствия влияния радиационного излучения...................................5

Восстановление клеток от повреждения генетического аппарата.......9

Вещества и элементы, снижающие влияние радиации на организм.........10

Растения в противорадиационном питании.................................................12

Минусы в применении растений...................................................................13

Опрос населения.............................................................................................14

Проверка эффективности растений, снижающих радиационное

воздействие.....................................................................................................16

Выводы............................................................................................................17

Приложения....................................................................................................18

Литература......................................................................................................20