🗊Презентация Действие на растения радиации

Действие на растения радиации

Радиоактивность – это самопроизвольный распад атомных ядер некоторых элементов, приводящий к изменению их атомного номера и массового числа Радиоактивность – это самопроизвольный распад атомных ядер некоторых элементов, приводящий к изменению их атомного номера и массового числа Ионизирующие излучения – любые излучения, взаимодействия которых со средой приводят к образованию электрических зарядов разных знаков. Видимый свет и ультрафиолетовое излучение к ионизирующим излучениям не относятся

Типы ионизирующих излучений альфа (α)-поток положительно заряженных частиц (атомов гелия), движущихся со скоростью около 20000 км/с бета (β)-поток отрицательно заряженных частиц (электронов), движущихся со скоростью света гамма (γ)-излучение – коротковолновое магнитное излучение, близкое по свойствам к рентгеновскому. Распространяется со скоростью света, в магнитном поле не отклоняется, характеризуется высокой энергией – от нескольких тысяч до нескольких миллионов электрон-вольт рентгеновское излучение, как и γ-излучение, не имеет массы и электрического заряда. γ-лучи испускаются ядром, обычно в комбинации с α- или β-эмиссией, в то время как рентгеновские лучи исходят от электронной оболочки. γ- и рентгеновские лучи имеют короткие длины волн и высокую проникающую способность

Непосредственно ионизирующие излучение - излучение заряженных частиц (α-, β- и др.), которые, попадая в облучаемую среду, сами ионизируют ее атомы и молекулы Непосредственно ионизирующие излучение - излучение заряженных частиц (α-, β- и др.), которые, попадая в облучаемую среду, сами ионизируют ее атомы и молекулы Косвенно ионизирующие излучения (рентгеновское, γ-, нейтронное и др.) сами не производят ионизацию, при попадании в среду они взаимодействуют с атомом (атомным ядром или электронами его оболочки), передают энергию электрону (вторичному электрону) или атомному ядру (ядру отдачи). В дальнейшем ионизацию производят вторичный электрон или ядро отдачи

Радиационный фон Земли складывается из трех основных компонентов: космическое излучение естественные радионуклиды, содержащиеся в почве, воде, воздухе и других объект ах окружающей среды искусственные радионуклиды, образовавшиеся в результате человеческой деятельности (например, при ядерных испытаниях), радиоактивные отходы, отдельные радиоактивные вещества, используемые в медицине, технике, сельском хозяйстве

Основные источники загрязнения окружающей среды искусственными радионуклеидами испытание ядерного оружия добыча и переработка урановых и ториевых руд обогащение урана изотопом 235U, т.е. получение уранового топлива работа ядерных реакторов переработка ядерного топлива с целью извлечения радионуклидов для нужд народного хозяйства хранение и захоронение радиоактивных отходов

Прямое повреждающее действие радиации на растения Состоит в радиационно-химических превращениях молекул в месте поглощения энергии излучения Поражающее действие связано с ионизацией молекулы Для клетки наиболее опасно нарушение облучением уникальной структуры ДНК Происходят разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых оснований и т.д.

Непрямое повреждающее действие радиации на растения Состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов, клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды. Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию: γ → Н2О → Н2О+ + e- e- → Н2О → Н2О- Ионы воды за время жизни 10-15–10-1 с способны образовывать химически активные свободные радикалы и пероксиды: Н2О+ → Н+ +ОН Н2О- → Н+ +ОН ОН+ОН → Н2О2 В присутствии растворенного в воде кислорода возникает также мощный окислитель НО2 и новые пероксиды НО2+Н → Н2О2 и т.д. Эти сильные окислители за время жизни 10-6 –10-5 с могут повредить многие биологические важные молекулы, что также способствует лучевому поражению молекул и структур клетки

Гормезис - стимулирующее влияние слабых воздействий на биологические объекты различных агентов, повреждающих при больших дозах Гормезис - стимулирующее влияние слабых воздействий на биологические объекты различных агентов, повреждающих при больших дозах Природный радиационный фон участвует в снятии покоя семян в увеличении прорастаемости неполноценных семян в делении растительных клеток и тем самым в росте и развитии проростков, их лучшем укоренении в ускорении синтеза как основных макромолекул растения, так и продуктов вторичного синтеза (хлорофилла, каротиноидов, антоцианов и др.) особое значение имеет для тенелюбивых растений, растений Севера, в условиях сокращенного светового дня

Основные этапы радиационного повреждения клетки (по Кузину, 1981)

Нарушение коррелятивных физиологических связей в растительном организме при действии ионизирующей радиации (по Гродзинскому, 1989)

Развитие радиобиологических реакций у растений (по Гродзинскому, 1989)

Механизмы устойчивости растений к действию радиации на молекулярном уровне Степень радиационного повреждения молекул ДНК в клетке уменьшают системы восстановления ДНК, независимые или зависимые от света. Системы темновой репарации (независимой от света), постоянно присутствующие в клетке, отыскивают поврежденный участок, разрушают его и восстанавливают целостность молекулы ДНК. Под влиянием света ферментативным или неферментативным путем устраняются димеры пиримидиновых оснований, возникающие в ДНК при действии ультрафиолетового света или ионизирующего излучения. Это способствует уменьшению повреждений (изменений) и в хромосомах.

Клеточные механизмы устойчивости растений к действию радиации Радиопротекторы гасят свободные радикалы, возникающие при облучении, создают локальный недостатка кислорода или блокируют реакции с участием продуктов – производных радиационно-химических процессов Функцию радиопротекторов выполняют: SH-соединения (глутатион, цистеин и др.) восстановители (аскорбиновая кислота; ионы металлов и элементы питания) ферменты и кофакторф (каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза, NAD) ингибиторы метаболизма (фенолы, хиноны); активаторы (ИУК, ГК) и ингибиторы роста (АБК и др.)

Устойчивость к действию радиации на уровне целого растения обеспечивается: а) неоднородностью популяции делящихся клеток меристем б) асинхронностью делений в меристемах, из-за которой в каждый данный момент в них содержатся клетки на разных фазах митотического цикла с неодинаковой радиоустойчивостью в) существованием в апикальных меристемах фонда клеток типа покоящегося центра, они приступают к энергичному делению при остановке деления клеток основной меристемы и восстанавливают и инициальные клетки, и меристему г) наличием покоящихся меристем типа спящих почек, они при гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение

Меры профилактики радиоактивного загрязнения окружающей среды охрана атмосферного слоя Земли как природного экрана, предохраняющего от губительного космического воздействия радиоактивных частиц соблюдение техники безопасности при добыче, использовании и хранении радиоактивных элементов, применяемых человеком в процессе его жизнедеятельности

Пути уменьшения поступления радионуклидов в продовольственное сырье проведение организационно-хозяйственных и технологических мероприятий изменение структуры посевных площадей мелиорация загрязненных земель, направлен-ной на локализацию процессов миграции радиоактивных веществ внесение повышенных доз удобрений и извести