Учебная программа для высших учебных заведений по специальности

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Председатель

Учебно-методического объединения

вузов Республики Беларусь

по естественнонаучному образованию

_______________ В.В. Самохвал

15 мая 2006

Регистрационный № ТД- G. 004 /тип.
РАДИОБИОЛОГИЯ

Учебная программа

для высших учебных заведений по специальности

1-31 01 01 Биология

СОГЛАСОВАНО

Председатель научно-методического совета по специальности Биология УМО по

естественнонаучному образованию

______________В.В. Лысак

19 апреля 2006
Первый проректор Государственного учреждения образования

«Республиканский институт

высшей школы»

_____________ В.И. Дынич

30 мая 2006
Эксперт-нормоконтролер

______________ С.М. Артемьева

30 мая 2006

Минск

2006

Составители:
Филимонов М.М. – доцент кафедры биохимии Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент;

Шолух М.В. – ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории биохимии обмена веществ кафедры биохимии Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник;

Мохорева С.И. - доцент кафедры биохимии Белорусского государствен-ного университета, кандидат биологических наук, доцент

Рецензенты:
Кафедра экологической медицины и радиобиологии Учреждения образования «Международный государственный экологический университет им.
А.Д. Сахарова»;

Ролевич В.И. – профессор кафедры экологии Учреждения образования «Белорусский национальный технический университет», доктор биологических наук
Рекомендован к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой биохимии биологического факультета Белорусского государ-ственного университета (протокол № 3 от 21 марта 2006г.);

Ученым советом биологического факультета Белорусского государ-ственного университета (протокол № 8 от 18 апреля 2006 г.);

Научно-методическим советом Белорусского государственного универ-ситета (протокол № 3 от 25 апреля 2006г.).

Ответственный за редакцию: Филимонов Михаил Михайлович.
Ответственный за выпуск: Филимонов Михаил Михайлович.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Современная радиобиология, представляющая собой самостоятельную, комплексную, фундаментальную науку, создавалась на стыке таких естественнонаучных дисциплин как биохимия, биофизика, экология, генетика, цитология, медицина объединенными усилиями исследователей для решения специфических радиобиологических проблем.

Роль радиобиологии, как фундаментальной науки в естествознании, в настоящее время возросла. Все увеличивающееся техногенное использование радиации, последствия аварий на АЭС, продолжающиеся испытания ядерного оружия и все еще существующая опасность военного применения ядерной энергии постоянно ставят перед радиобиологией новые задачи.

От правильного понимания проблем современной радиобиологии зависят не только пути ее развития и место в системе естественных наук, но также характер преподавания этой важной дисциплины в университетах и других высших учебных заведениях.

Целью настоящего курса «Радиобиология» является формирование у студентов биологов устойчивых представлений о месте современной радиобиологии среди других биологических дисциплин, о ее предмете и физико-дозиметрических основах; глубокое понимание сути основных радиобиологических феноменов и проблем по различным направлениям этой фундаментальной науки; видение перспектив практического использования ее достижений, а также усвоение современных представлений о механизмах биологического действия радиации и защиты от ее поражающего действия.

Программа рассчитана на 20 лекционных часов.
Введение
Излучения как компонент среды биосферы. Значение излучений для существования и развития живых существ, в познании структуры и свойств живой материи. Развитие ядерной физики и энергетики, применение излучений в различных областях хозяйственной деятельности, науке, медицине. Проблема защиты человека и окружающей среды от поражающего действия ионизирующей радиации, радиоактивных загрязнений. Актуальность исследования биологического действия излучений. Основные задачи радиобиологии.

История развития основных радиобиологических представлений и открытий. Этапы становления радиобиологии. Достижения отечественных ученых в развитии радиобиологии. Структура радиобиологии как самостоятельной комплексной дисциплины.

Физико-дозиметрические основы радиобиологии
Типы ионизирующих излучений. Общая характеристика различных видов радиоактивных превращений как источников ионизирующих излучений. Закон радиоактивного распада и единицы радиоактивности.

Проникающая способность различных ионизирующих излучений и особенности их взаимодействия с веществом. Основные механизмы передачи энергии электромагнитных излучений веществу. Особенности взаимодействия с веществом различных видов корпускулярных излучений. Излучения непосредственно ионизирующие и косвенно ионизирующие.

Дозы излучения и единицы их измерения. Мощность дозы излучения. Линейная потеря энергии излучения (ЛПЭ), линейная плотность ионизации (ЛПИ). Зависимость действия радиации от ЛПЭ. Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) различных видов ионизирующих излучений. Факторы, влияющие на величину коэффициентов ОБЭ. Коэффициент качества излучения (К). Понятие эквивалентности дозы, единицы эквивалентных доз. Области использования различных дозиметрических характеристик излучения.
Проблема радиочувствительности в радиобиологии
Характеристика понятий: радиочувствительность, радиопоражаемость, радиоустойчивость (радиорезистентнось) биологических объектов. Различия в сравнительной радиочувствительности биологических объектов. Требования, предъявляемые к критерию сравнительной радиочувствительности.

Радиочувствительность различных тканей организма (исходная и сравнительная). Факторы, определяющие радиочувствительность клетки. Параметр D₀ – основной показатель радиочувствительности клеток. Роль поражения генетического аппарата клетки в ее радиочувствительности.

Общая характеристика действия излучений на организм
Характеристика лучевого поражения организма. Основной радиобиологический «парадокс». Отсутствие рецепторов на лучевое воздействие, избирательности действия и адаптации к облучению. Форма лучевого поражения организма. Этапы развития процесса лучевого поражения. Первичные процессы при действии ионизирующих излучений. Физическая, физико-химическая и химическая стадии первичного процесса радиационного поражения макромолекул. Прямое и непрямое (косвенное) действие радиации. Различия в радиационной поражаемости биомолекул в условиях облучения in vivo и in vitro. «Биологическое усиление» первичного радиационного поражения. Возможность модификации повреждений, развивающихся на первичных стадиях действия излучений. Репарация радиационных повреждений ДНК.

Основные радиобиологические эффекты при действии ионизирующей радиации. Эффект разведения. Соотношение прямого и косвенного действия при лучевой инактивации клеток. Кислородный эффект. Коэффициент кислородного усиления (ККУ). Температурный эффект. Температурное последействие. Эффект присутствия примесных молекул.

Роль условий облучения в действии ионизирующей радиации на организм (уровень поглощенных доз, время облучения и мощность дозы, объем облученных органов и тканей, вид излучения). Особенности внутреннего облучения организма за счет инкорпорированных радионуклидов.

Важнейшие реакции организма человека на действие ионизирующей радиации. Последствия соматические и наследственные. Стохастические и нестохастические (детерминированные) эффекты.

Радиация и наследственность человека. Генетическое действие излучений. Исходы поражения генетического аппарата зародышевых и соматических клеток. Оценка «биологического риска» облучения человека дозами малой мощности.

Проблема «малых» доз ионизирующей радиации. Радиационный гормезис.

Теоретические представления о механизме биологического действия ионизирующих излучений
Количественные и качественные направления в развитии концепций о механизме биологического действия ионизирующей радиации. Принцип попадания и мишеней. Стохастическая гипотеза. Вероятностная модель радиационного поражения клетки. Гипотеза первичных радиотоксинов и цепных реакций. Структурно-метаболическая теория.
Природные источники ионизирующей радиации
Основные понятия радиационной экологии. Естественный радиационный фон. Космическое излучение. Природная радиоактивность. Естественная радиоактивность почвы, воздуха, природных вод, растительного и животного мира. Радиоактивность тела человека. Фоновое облучение человека. Дозовые пределы облучения человека.
Защита от поражающего действия ионизирующей радиации
Модификация радиорезистентности биологических объектов. Радиосенсибилизаторы и радиомиметики. Основы радиозащитного эффекта. Радиопротекторы. Радиопрофилактический эффект, его опосредование. Механизмы противолучевой защиты. Гипотеза «перехвата радикалов», «биохимического шока». Неспецифическая реакция клеток на повреждающее воздействие. Гипотеза эндогенного фона радиорезистентности.

Защита и кислородный эффект. Общий механизм модификации репродуктивной гибели клеток.

Защита от отдаленных последствий облучения. Противолучевая защита человека.
Литература
О с н о в н а я:

1. Бак З., Александер П. Основы радиобиологии. / З.Бак, П.Александер. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963.

2. Бонд В., Сухагара Т. Сравнительная клеточная и видовая радиочувствительность: / В.Бонд, Т. Сухагара М.: Атомиздат,1974.

3. Бутомо Н.В., и др. Основы медицинской радиобиологии./ Под ред. И.Б.Ушакова. СПб.: ООО «Издательство Фолиант», 2004.

4. Кузин А.М. Структурно-метаболическая теория в радиобиологии / А.М. Кузин Наука, 1986. – 284с.

5. Ли Д.Е. Действие радиации на живые клетки / Д.Е. Ли. М.: Госатомиздат, 1963.

6. Тимофеев-Ресовский Н.В. и др. М.И. Ведение в молекулярную радиобиологию / Н.В. имофеев-Ресовский, А.В. Савич, М.И. Шальнов. М.: Медицина, 1981.

7. Эйдус Л.Х., Корыстов Ю.Н. Кислород в радиобиологии / Л.Х. Эйдус, Ю.Н. Корыстов. М.: Энергоатомиздат, 1984.

8. Ярмоненко С.П. Радиобиология человека и животных: Учебное пособие / С.П. Ярмоненко, А.А. Вайнсон: Под ред. С.П. Ярмоненко. М.: ВШ,2004.
Д о п о л н и т е л ь н а я:

1. Булдаков Л.А. Радиоактивные вещества и человек / Л.А. Булдаков. М.: Энергоатомиздат, 1990.

2. Вайль Ю.С., Черняков Г.М. Свойства ионизирующих излучений / Ю.С.Вайль, Г.М.Черняков. СПб., 1998.

3. Дертингер Г., Юнг Х. Молекулярная радиобиология / Г.Дертингер, Х.Юнг/ М.: Атомиздат, 1973.

4. Коггл Дж. Биологические эффекты радиации / Дж.Коггл. М.: Энергоатомиздат, 1986.

5. Конопляников А.Г. Радиобиология стволовых клеток / А.Г. Конопляников. М.: Энергоатомиздат, 1984.

6. Кудряшов Ю.Б., Беренфельд Б.С. Основы радиационной биофизики / Ю.Б.Кудряшов, Б.С. Беренфельд. М.: Изд-во МГУ, 1982.

7. Кудряшов Ю.Б. Основные принципы в радиобиологии // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2001. – Т. 41, № 5. – С. 531-547.

8. Мазурик В.К., Михайлов В.Ф. О некоторых молекулярных механизмах основных радиобиологических последствий действия ионизирующих излучений на организм млекопитающих // Радиационная биология. Радиоэкология. – 1999. – Т. 39, № 1. – С. 91-98.

9. Сушкевич Г.Н., Цыба. А.Ф. Медицинские последствия Чернобыльской аварии. Результаты пилотных проектов АЙФЕКА и соответствующих национальных программ: Научный отчет / Под ред. Г.Н. Сушкевича и А.Ф. Цыба. – Женева: Всемирная организация здравоохранения, 1995.

10. Москалев Ю.И. Отдаленные последствия воздействия ионизирующих излучений / Ю.И. Москалев. М.: Медицина, 1991.

11. Окада Ш. Радиационная биохимия клетки / Ш. Окада. М.: Наука, 1974.

12. Радиационная безопасность. Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 1990 года. Публикация 60 МКРЗ. Ч. 1: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1994.

13. Хансон К.П., Комар В.Е. Молекулярные механизмы радиационной гибели клеток. / К.П.Хансон, В.Е. Комар. М.: Энергоатомиздат, 1984.

14. Ярилин А.А. Радиация и иммунитет. Вмешательство ионизирующих излучений в ключевые иммунные процессы // Радиационная биология. Радиоэкология. – 1999. – Т. 39, № 1. – С. 181-189.

15. Ярмоненко С.П. Радиобиология человека и животных: Учебник для биологических и медицинских специальностей вузов. – 3-е изд., перераб. и доп / С.П. Ярмоненко. М.: Высшая школа, 1988.