БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ «Утверждаю»

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
«Утверждаю»
Проректор по учебной работе
Профессор
______________В.В. Самохвал
“_____”__________2006 г.
БАЗОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
КУРСА
«ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ БИОХИМИИ»
Для студентов специальности
1 - 31 01 01 – Биология
специализации 1 - 31 01 01 05 – Биохимия
Регистрационный №____
Минск
2006
ПРЕДИСЛОВИЕ
Радиационная биохимия интересуется прежде всего процессами,
которые развиваются в облученной клетке сразу же после событий,
связанных с поглощением и разменом энергии ионизирующих излучений.
Эти процессы инициируют нарушения метаболизма, приводящие в конечном
итоге к формированию основных биологических эффектов.
Интерес к этой радиобиологической дисциплине исключительно возрос
после Чернобыльской катастрофы, ликвидация последствий которой
выдвинула на передний план многие проблемы радиобиологии имеющие
непосредственной отношение к предмету радиационной биохимии. Этим
актуальным проблемам радиобиологии и вытекающим из них задачам
радиационно-биохимических исследований посвящен первый раздел
программы специального курса.
Последующие разделы программы имеют своей основной целью
критический анализ и обобщение огромного фактического материала,
отражающего характер «биохимического усиления» первичных событий
лучевого поражения, специфически проявляющегося в различных тканях и
системах живого организма.
Предмет и задачи радиационной биохимии, ее место в кругу
дисциплин, изучающих действие ионизирующей радиации. Роль
биохимических показателей в характеристике биологических эффектов
радиации в зависимости от дозы, времени прошедшего после облучения,
органной и тканевой специфичности др. (на примере анализа причин
ступенчатого
характера
дозовой
зависимости
сокращения
продолжительности жизни экспериментальных животных (СПЖ) при их
тотальном облучении летальными и сверхлетальными дозами).
Актуальные проблемы радиобиологии и радиационной биохимии
под углом зрения последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Проблема
малых доз ионизирующей радиации. Идея «радиационного гормезиса» в
радиобиологии и радиационной биохимии. Значимость естественного
радиационного фона (ЕРФ) в сохранении уровня развития и роста
организмов, СПЖ и др. Распространенность стимуляционных эффектов (СЭ)
среди биологических объектов, возможные механизмы реализации СЭ, связь
с уровнем дозы.
Трудности в определении понятия «малая доза». Дозы «малые» и
«сверхмалые». Различия в подходах к количественной оценке риска
радиационного канцерогенеза и наследственных последствий при малых
дозах радиации. Современные аспекты проблемы радиационного
канцерогенеза с позиций радиационной биохимии. Определение
относительной доли радиационных генетических повреждений, вызванных
ЕРФ.
Малые дозы и система иммунитета.
Радиочувствительность и радиопоражаемость с учетом явления
радиационного гормезиса, различия в биохимических механизмах их
реализации. Причины вариабельности радиочувствительности живых
организмов.
Проблемы оценки и прогнозирования состояния здоровья потомства в
свете Чернобыльской катастрофы.
Проблема особенностей внутреннего облучения при хроническом
поступлении радионуклидов в организм, а также в сочетании с действием
химических факторов загрязнения среды проживания.
Изменения в нуклеиновых кислотах и в их обмене, наступающие
после облучения. Связь между изменениями в ДНК и биологическим
эффектом. Процессы репарации повреждений ДНК.
Распад нуклеиновых кислот. Изменения в обмене нуклеотидов.
Изменения в обмене ДНК и РНК. Генетические последствия облучения
млекопитающих. Радиационно-индуцируемая нестабильность генома.
Обмен белков и аминокислот после облучения. Изменения белков при
облучении in vitro. Биохимия белка после облучения. Распад белков.
Обмен углеводов после облучения. Изменения содержания гликогена,
глюкозы. Роль гормонов надпочечников в пострадиационных изменениях
обмена углеводов. Изменения интенсивности гликолиза, пентозофосфатного
цикла, цикла трикарбоновых кислот в облученном организме.
Дыхательная цепь и обмен макроэргических фосфатов после
облучения. Изменения дыхания клеток и изолированных митохондрий,
изменения окислительного фосфорилирования в митохондриях, ядрах.
Содержание макроэргических фосфатов в тканях облученного организма.
Гормоны и их обмен после облучения. Роль нарушений гормонального
статуса организма в формировании лучевых эффектов.
Водный и минеральный обмен в облученном организме.
Особенности радиационно-биохимических изменений в отдельных
системах, органах и тканях в зависимости от дозы и условий облучения.
Вклад специфического и неспецифического компонентов в опосредование
действия радиации на организм. Роль изменений ферментативной активности
в развитии лучевого поражения.
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1.Кузин А.М. Радиационная биохимия./ Кузин А.М. М.: Атомиздат, 1962.
2.Романцев Е.Ф. и др. Ранние радиационно-биохимические реакции./
Романцев Е.Ф. и др. М.: Атомиздат, 1966.
3.Свердлов А.Г. Опосредованное действие ионизирующего излучения./
Свердлов А.Г. М.: Атомиздат, 1963.
4.Крендыш И.М. Биохимические механизмы радиобиологического
эффекта на уровне организма. В кн. итоги науки и техники. Радиационная
биология./ Крендыш И.М. Том-2, М.: ВИНИТИ, 1974.
5.Эйдус
Л.Х.
Неспецифическая
реакция
клеток
и
радиочувствительность./ Эйдус Л.Х. М.: Атомиздат, 1977.
6.Руднев М.И. и др. Влияние низких доз ионизирующей радиации и
других факторов окружающей среды на организм./ Руднев М.И. АМН
Украины и др. Киев: Наукова думка, 1994.
7.Василенко И.Я. Малые дозы ионизирующей радиации. // Медицинская
радиобиология. №1, с. 48-51, 1991.
8.Эйдус Л.Х. О механизме инициации эффектов малых доз. //
Радиобиология. Т. 34, вып.6. с. 748-757, 1994.
9.Нефедов И.Ю., Нефедова И.Ю., Пальпа Г.Ф. Актуальные аспекты
проблемы генетических последствий облучения млекопитающих. //
Радиационная биология. Радиоэкология. Т. 40, № 4, с. 358, 2000.
Дополнительная:
1.Гуськова А.К., Байсоголов Г.Д. Лучевая болезнь человека./ Гуськова
А.К., Байсоголов Г.Д. М.: Медицина, 1970.
2.Сравнительная
канцерогенная
эффективность
ионизирующего
излучения и химических соединений. Публ. 96 НКРЗ (США). Рекомендации
нац. Комиссии США по рад. Защите и измерениям. / Пер. с англ. Н.Л.
Власовой, под ред. И.В. Филюшкина. М.: Энергоатомиздат.1992.
3.Романцев
Е.В.
и
др.
Биохимические
основы
действия
радиопротекторов./ Романцев Е.В. и др. М.: Атомиздат, 1980.
4.Кузин А.М. Идеи радиационного гормезиса в атомном веке. Кузин А.М.
М.: Наука, 1995.
5.Спитковский Д.Н. Концепция действия малых доз. // Радиобиология. Т.
32, вып.3, с.382-400, 1992.
6.Филипович И.В. Феномен адаптивного ответа клеток в радиобиологии.
// Радиобиология. Т. 31, вып.3, с.803, 1991.
7.Simons I.M. Coming of age: “disgenetics” – a theory connecting induction
of persistent delayed genomic instability with distured cellular ageing. // Int. J.
Radiat. Biol., v.76, n.11, 2000.
Вопросы
для самоконтроля студентов
1.Место радиационной биохимии в кругу дисциплин, изучающих действие
ионизирующей радиации, ее задачи.
2.Проблама «малых доз» ионизирующей радиации и идея «гормезиса» в
радиационной биохимии.
3.Возможные механизмы реализации стимуляционных эффектов атомной
радиации, связь с уровнем дозы облучения.
4.Метод
расчета
относительной
доли
радиационных
генетических
повреждений, вызванных ЕРФ.
5.Радиочувствительность и радиопоражаемость с учетом явлений гормезиса.
6.Причины вариабельности радиочувствительности живых организмов (с
биохимической точки зрения).
7.Современные аспекты проблемы радиационного кагцерогенеза с позиций
радиационной биохимии.
8.Особенности внутреннего облучения при хроническом поступлении в
организм радионуклидов в сочетании с действием химических факторов
загрязнения среды проживания.
9.Связь между вызванными облучением изменениями в ДНК и их обмене и
биологическим эффектом.
10.Биохимия белка после облучения.
11.Радиационно-индуцируемые
изменения
обмена
углеводов.
Роль
нейрогуморальных механизмов регуляции.
12.Биохимические механизмы изменений обмена макроэргических фосфатов
после облучения.
13.Особенности радиационно-биохимических изменений в отдельных
системах, органах и тканях и их роль в формировании биологических эффектов
действия радиации.
14.Роль специфического и неспецифического компонентов в опосредовании
действия ионизирующей радиации на организм в относительно малых дозах.
15.Роль нарушений гормонального статуса организма в формировании
лучевых эффектов.
Тематика
реферативных работ для студентов
1.Опосредованные эффекты облучения. Биохимические механизмы
опосредования.
2.Биохимические аспекты действия низкоинтенсивного лазерного излучения.
3.Особенности биологического действия малых доз радиации.
4.Химическая защита от лучевого поражения.
5.есть-ли приемлемый уровень облучения человека?
6.Ультрафиолетовая радиация – фактор риска для человека.
7.Стимуляционные эффекты при действии ионизирующей радиации низкого
уровня.
8.Адаптация к облучению in vivo.
9.Стресс в развитии радиационного поражения. Роль регуляторных
биохимических механизмов.
10.Генетическая нестабильность клеток в условиях облучения малыми дозами.
11.Радиопротекторы. Пути поиска новых радиозащитных веществ.
12.Механизмы индукции репарации ДНК при действии радиации на клетку.
13.Биохимические механизмы радиационно-индуцируемой нестабильности
генома.
14.Церебральный лучевой синдром. Биохимические механизмы коррекции.
15.Радиация и иммунитет. Вмешательство ионизирующих излучений в
ключевые иммунные процессы.
16.Механизмы индукции адаптивного ответа при облучении клеток
млекопитающих в малых дозах.
17.Рак и ионизирующее излучение.
18.Влияние радиации на деление клеток.
19.Биологическая противолучевая защита.
20.Стимуляция роста и развития растений при облучении семян.
21.Повреждения ДНК в клетках под действием ионизирующей радиации.
22.Влияние повышенной естественной радиоактивности на состояние
процессов перекисного окисление липидов.
23.Актуальные аспекты проблемы генетических последствий облучения
млекопитающих.
24.Тератогенные и медико-биологические эффекты инкорпорированных
радионуклидов..
25.Влияние ионизирующих излучений на иммунную систему.
26.Радиационно-индуцируемая нестабильность генома: механизмы,
патогенетическое значение.
27.Механизм индукции репарации повреждений ДНК при действии
ионизирующего излучения на клетки.
Перечень
Лабораторных работ ( 14 часов )
Тема: Биохимические изменения в органах и тканях облученных животных.
Лабораторная работа: Исследование автолитического расщепления белков в
тканях облученных животных:
Занятие 1
Подготовка рабочего места, оборудования, реактивов. Облучение животных в
дозе 2Гр , 50Гр, 120Гр ( 4 часа );
Занятии 2
Получение гомогенатов тканей облученных животных. Инкубация гомогенатов
и отбор проб для определения небелкового азота ( 4 часа);
Занятие 3
Определение содержания небелкового азота в пробах тканей полученных от
облученных животных. Графический анализ результатов. Оформление отчета по
работе ( 6 часов ).