Конспект урока Биологическое действие радиации

Биологическое действие радиации.

Цель урока: сформировать у учащихся представление о биологическом действии радиоактивных излучений (РИ), систематизировать сведения о положительных и отрицательных проявлениях биологического действия, способствовать развитию кругозора учащихся, побудить их к активным формам получения знаний.

Оборудование: галерея лекарственных трав.

Презентации учащихся.
Ход урока.

Проверка знаний.

1. Что называется ядерным реактором?
2. Назовите основные части реактора?
3. Расскажите, как работает реактор на медленных нейтронах.
4. Какие преобразования энергии происходят при получении электрического тока на атомных электростанциях?
5. Назовите преимущества АЭС перед ТЭС.
6. Назовите проблемы современной АЭС.

ИНМ.

Ребята, мы живём с вами в XXI веке. Образованный человек обязан знать о том, как начиналась революция в естествознании, о тех, кто стоял у истоков великих открытий.

3 апреля 1901 года Анри Беккерель зашёл в лабораторию Пьера Кюри, чтобы попросить на время препарат радия, - он собирался прочитать студентам лекцию по радиоактивности. П. Кюри дал ему стеклянную трубочку, в которой было немного, менее 1 г, добытого из иохимстальской руды вещества. Трубочка была завёрнута в бумагу и уложена в картонную коробку, которую Беккерель сунул в жилетный карман. Лучи, испускаемые препаратом, были так сильны, что, когда Беккерель в пальто вошёл в тёмную комнату, в которой был экран с платиноцианистым барием, экран начал очень сильно светиться: лучи легко проходили сквозь пальто и сквозь тело. Через 10 дней Беккерель обнаружил у себя на груди, как раз в том месте, где был жилетный карман, маленькое красное безболезненное пятно. Оно росло, через несколько дней потемнело, и учёный почувствовал сильную боль. Кожа потрескалась, образовалась язва, он в ужасе обратился к врачу, который принялся лечить эту язву как обыкновенный ожог, и через месяц она зарубцевалась.

Когда Пьер Кюри узнал о биологическом действии излучения радия, он нарочно привязал к своей руке препарат радия на 10 часов. Результат повторился, но чтобы язва прошла, потребовалось 4 месяца лечения. В другой раз Кюри носил в кармане крупинку радия полчаса. Через 16 дней на коже образовался ожог, затем волдырь, который прошёл через 2 недели.
Доктор Данло, которому Кюри рассказал об опытах, сразу сообразил, что радий можно использовать в лечебных целях, ведь любое лекарство в большой дозе может принести вред, а в малой дозе полезно. Данло начал опыты на животных, излечивая у них на коже экзему, лишай, волчанку и др. С тех пор многие врачи изучали медицинские действия лучей радия в клиниках и биологических лабораториях. Выяснилось, что лучи радия действуют неодинаково: клетки, которые размножаются быстро, гораздо сильнее страдают от разрушительного действия. Это открытие оказалось очень важным для лечения рака. Радиационный способ лечения врачами начали применять уже через несколько лет после открытия радия, и он давал прекрасные результаты. Радий в золотом футляре прикладывали к опухоли. Если болезнь была не слишком запущена, т. е. раковые клетки ещё не успели разнестись по кровеносным и лимфатическим сосудам по всему телу больного, то лечение хорошо удавалось. Плохо лечились глубокие опухоли, например в желудке, а опухоль на коже уничтожалась за 2 недели.

На радий появился спрос, все крупные больницы хотели иметь хоть крупинку. Но достать это вещество было очень трудно. Цены на него так выросли, что даже Пьер и Мария Кюри оставили его покупать.

В 1912 году Парижский университет вместе с мединститутом Луи Пастера организовал в Париже Институт радия, директором которого стала Мария Кюри. В нём кроме научных исследований проводилось ещё и лечение больных. В 1918 году М. Кюри подарила ему 1 г радия, извлечённого из иохимстальской руду. В то время он стоил 100 тыс. долл. (1,5 млн. франков).

Сегодня на уроке мы среди применений радиоактивности особое внимание уделим биологическим действиям РИ.

Сообщение 1. «Биологическое действие РИ».

Радиоактивные излучения гибельно действуют на живые клетки. Механизм этого действия связан с ионизацией атомов и диссоциацией молекул внутри клеток при прохождении быстрых заряженных частиц. Возбуждённые атомы и ионы обладают высокой химической активностью, поэтому при попадании в клетки организма они провоцируют появление новых химических соединений, чуждых здоровому организму. Под действием ионизирующей радиации разрушаются отдельные сложные молекулы и элементы клеточных структур.

Благодаря небольшой проникающей способностью альфа- и бета-излучения обычно не представляют опасности при внешнем облучении. Плотная одежда может поглотить значительную часть (-частиц и совсем не пропускает (-частицы. Однако при попадании внутрь человеческого организма с пищей, водой и воздухом или при загрязнении радиоактивным веществом поверхности тела альфа- и бета-излучения могут причинить человеку серьёзный вред.

(-кванты и нейтроны, в отличие от (- и (-частиц, не обладают электрическими зарядами и поэтому имеют гораздо больший пробег в веществе, а, следовательно, гамма-лучи и потоки нейтронов – наиболее проникающие виды радиоактивных излучений. При внешнем облучении они представляют для человека наибольшую опасность.
Особенно чувствительны к воздействию излучений клетки, находящиеся в состоянии быстрого роста и размножения. Это используется для лечения раковых опухолей. Для целей терапии употребляют радиоактивные препараты, испускающие (-лучи, которые проникают глубоко внутрь. При не слишком больших дозах облучения раковые клетки гибнут, а организму больного не причиняется существенного ущерба. Радиотерапия всегда приводит к излечению рака. Чрезмерно большие дозы РИ вызывают тяжёлое заболевание – лучевую болезнь – и могут привести к смерти. В очень малых дозах РИ, главным образом (-излучение, оказывают стимулирующее действие на организм. С этим связан целебный эффект радиоактивных минеральных вод, содержащих небольшое количество радия или радона.

Сообщение 2. «Радон как лечебный фактор».

Лечебные природные радоновые воды использовались задолго до открытия радиоактивности. В настоящее время известно в мире около 300 радоновых курортов, причём больше всего (около 100) в Японии. В России насчитывается около 30 радоновых курортов, среди которых наиболее известны Пятигорск (Сев. Кавказ), Белокуриха (Алтайский край), Увильды (на Урале), а также около 100 радоновых лабораторий, где получают концентрат для приготовления ванн (в Москве, Калининграде, Сочи). Лечебное использование радона – один из методов физиотерапии, в котором действующим фактором служит (-излучение, возникающее при распаде атомов радона и его короткоживущих дочерних продуктов. Уровни облучения при радиотерапии низкие, сопоставимые с фоновой дозой за месяц. Облучается в основном кожа, около 60 % поглощённого ею радона проникает внутрь и спустя 2 – 3 часа почти полностью выводится через органы дыхания.

Первичное действие радиоактивного излучения сводится к ионизации молекул клеточного вещества, на 65 – 80 % состоящего из воды. В результате ионизации появляются ионы Н+ ОН- , из которых образуются активные радикалы Н2, О2, Н2О2. При малых дозах облучения они изменяют функции клеток, усиливая защитно-приспособительные реакции организма. Установлено также влияние радоновых процедур на обмен биогенных аминов, липидов, углеводов, на гормональную чувствительность тканей. Нормализующее действие радона на тканевый кровоток вызвано повышением гормональной чувствительности сосудистых рецепторов к биогенным аминам. Радоновые ванны используют при лечении хронических заболеваний: язвенной болезни двенадцатиперстной кишки и желудка, гепатохолецистита, черепно-мозговых травм, ревматизма, ожирения, диабета, остеохондроза, бронхиальной астмы, экземы и др.

Сообщение 3. «Радон и солнечная активность».

За последние десятилетия замечено, что несколько раз в месяц содержание радона в приземной атмосфере вдруг резко, во много раз увеличивается. Эти радоновые бури сопровождаются бурями электрическими, когда столь же резко возрастает концентрация ионов в воздухе. И как следствие примерно у 30 % людей наблюдаются одышка, мигрень, бессонница, тревожное состояние и другие неприятные явления. Что же является причиной радоновых бурь? Всё живое на Земле подвержено воздействию ионизирующей радиации, составными частями которой являются космические лучи и (-излучение земной коры. В результате мощных процессов в недрах Солнца на его поверхности появляются пятна, по размерам в десятки раз превышающие диаметр Земли. Появление пятен свидетельствует о грандиозных взрывах с выделением колоссальной энергии (1025 Дж); в межпланетное пространство устремляются корпускулярные потоки, рентгеновское излучение, горячая намагниченная плазма и формируемая ею ударная волна. В результате в земной атмосфере ежесекундно в среднем рождается 5,5 пар ионов в 1см3. С другой стороны, за счёт продуктов распада «земного» радона в том же объёме за 1 с рождается 4,5 пары ионов. Атмосферная концентрация радона несколько раз в месяц достигает значений, которые в 10 – 100 раз выше, - это настоящие радоновые бури.

Радон хорошо растворяется в крови и лимфе, поэтому при радоновых бурях его концентрация в организме очень быстро увеличивается – до половины концентрации в воздухе. Наибольшее влияние этот газ оказывает на гипофиз и надпочечники, где он поглощается в 10 – 12 раз лучше, чем в лёгких. Гипофиз – главная железа внутренней секреции, регулирующая деятельность других желёз и управляющая процессом обмена веществ. Таким образом, гипофизарно-адреналовая система, играющая важнейшую роль в сохранении равновесия вегетативной нервной системы, наиболее подвержена воздействию радона. Вызываемые Солнцем колебания магнитного поля Земли трансформируются в литосфере в радоновый импульс, который в сочетании с аэроионами может непосредственно влиять на гипофизарно-адреналовую систему живых организмов.

Сообщение 4. «Использование радиоактивных изотопов».

Радиоактивные изотопы широко применяются в народном хозяйстве. Исследования поведения отдельных химических элементов (или соединений) в организме растения или животного путём введения в них небольших количеств его радиоактивного изотопа называется методом меченных атомов. Так, добавляя небольшого количества радиоактивного фосфора в фосфорное удобрение позволяет быстро выбрать эффективный способ его внесения, поскольку (-излучение легко зарегистрировать с помощью счётчика Гейгера или методом авторадиографии. В медицине с помощью меченых атомов определяют многие заболевания на ранних стадиях, когда они легче поддаются лечению. Радиоактивный йод, например, помогает определить функциональное состояние щитовидной железы. Человек выпивает раствор йода, содержащий радиоактивный изотоп в безвредном для здоровья количестве. Количество усвоенного щитовидной железой йода определяется по (-излучению. Если у здоровых людей оно достигает максимального значения через сутки после приёма, то у больного базедовой болезнью – через 6-12 часов.

(- и (-излучения применяются при лечении злокачественных опухолей, так как больные клетки поражаются и рост опухоли прекращается. Чаще всего применяют радиоактивный изотоп кобальта-60, который размещают внутри толстостенного контейнера, защищающего персонал от облучения, - так называемой кобальтовой пушки. Узкий мощный пучок направляется через специальное отверстие на поражённую область тела.

А теперь проведём экскурсию по выставке гербариев и лекарственных трав.

1-ЫЙ УЧЕНИК-ЭКСКУРСОВОД.

Радиоактивный цезий-137 заменяет в организме нормальный элемент калий; больше всего калия в мышечной ткани. Цезий-137 поступает в организм с продуктами, в основном с мясом. Радиация поражает иммунную систему, подавляя сопротивляемость организма к неблагоприятным факторам внешней среды. Используя реакцию обмена веществ, цезий можно вывести из организма, в чём могут помочь лекарственные травы, используемые в народной медицине при отравлении металлами, поскольку радионуклиды – это в основном тяжёлые металлы. Как установлено учёными-радиобиологами, хороший защитный эффект дают антиоксиданты. Антиоксиданты – это вещества, которые нейтрализуют действие возникших в клетках вследствие облучения свободных радикалов, частиц, обладающих высоким повреждающим действием на живую клетку. К природным антиоксидантам относятся витамины А, В, С, Е, Р, и следовательно, к радиопротекторным (защищающим от радиации) можно отнести лекарственные растения с их высоким содержанием. Лечение лекарственными растениями должно проводиться под контролем врачей. Перед приготовлением растительное сырьё измельчают, заваривают, настаивают по рекомендации на аптечной упаковке.

2-ОЙ УЧЕНИК-ЭКСКУРСОВОД.

Пользуясь гербариями, рисунками и записями в нашей галерее, я расскажу о применении конкретных лекарственных растений:

БЕРЁЗА БОРОДАВЧАТАЯ – применяются берёзовый сок, молодые листья и почки при раке различной локализации (сок, настой и отвар почек), раке кожи (спиртовая настойка почек), лейкозах (отвар почек, листьев и почек, чаще в сборах), малокровии (сок), как общеукрепляющее (сок, настой и отвар листьев).

БЕССМЕРТНИК ПЕСЧАНЫЙ (цветы) – применяются настой и отвар при раке печени и яичников, нарушении обмена веществ, как кровоочистительное, мочегонное.

БРУСНИКА (листья и ягоды) – при раке кожи, лейкозах, как мочегонное и слабительное.

МАЛИНА обыкновенная – потогонное и нормализующее обмен веществ: используют ягоды в любом виде, отвар веток.

ВАЛЕРИАНА ЛЕКАРСТВЕННАЯ (корневища и корни) – при раке прямой кишки, нервных расстройствах, как общеукрепляющее.

III. Повторение.

Послушайте отрывок из заметки.

«Египетские и американские специалисты измерили содержание радиоактивного газа радона во внутренних помещениях египетских пирамид. В трёх из семи изученных пирамид найдено повышенное содержание радона – от 816 до 5 809 Бк/м3 воздуха. Радон возникает при распаде урана, содержащегося во многих горных породах, особенно в граните. Безопасными считаются уровни до 200 Бк/м3, а если радона больше, необходима усиленная вентиляция. Радиоактивный газ может вызвать рак лёгких.

Экскурсоводы работают с туристами внутри пирамид примерно по четыре часа в день, и доза облучения, получаемая ими, почти вдвое ниже допустимой. Для туристов кратковременное пребывание в пирамиде безвредно».

Вопросы и задания.

1. Что вы знаете о египетских пирамидах? Из чего и как их строили? Каков их возраст?

2. Познакомьтесь с радиоактивным семейством урана:

13 EMBED Equation.3 1415

В результате каких превращений образуется радон?

3. Напишите уравнения этих радиоактивных превращений.

№ 1202.
Дано: СИ: Решение:
D = 7 мкГр 7(10-6 Гр D’ = D ( t1 (N
t = 1 ч D’ = 7 (10-6 Гр ( 6 ч ( 200 = 84 ( 10-4 Гр/г = 0,84 ( 10-2
N = 200
t1 = 6 ч
Dпр = 50 мГр/г 5(10-2 Гр/г

Ответ: безопасно.

IV. Домашнее задание.

§ 70, 71.