Номер 1, страница 248 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Элементы квантовой физики. Параграф 63. Действия радиоактивных излучений и их применение - номер 1, страница 248.

Условие.

1. Каково биологическое действие радиоактивных излучений?

Решение.

Биологическое действие радиоактивных излучений на живые организмы заключается в передаче энергии излучения клеткам и тканям, что приводит к сложной цепи физико-химических и биологических процессов, нарушающих их нормальное функционирование. Основной механизм этого действия — ионизация атомов и молекул, из которых состоят живые клетки.

Механизм действия на клеточном уровне

Проходя через биологическую ткань, которая на 70-80% состоит из воды, ионизирующее излучение вызывает ионизацию молекул воды. Это приводит к образованию свободных радикалов (например, $H^\bullet$ и $OH^\bullet$) — химически очень активных частиц. Свободные радикалы вступают в реакции с важнейшими органическими макромолекулами клетки: белками, липидами, и в особенности с молекулами ДНК. Повреждение ДНК является наиболее критичным последствием, так как оно может привести к нарушению структуры генов и хромосом (мутациям), неспособности клетки к делению или ее гибели (апоптозу). Если клетка не погибает, а выживает с измененной генетической информацией, она может стать родоначальницей злокачественной опухоли.

Виды излучений и их опасность

Разные виды излучений обладают различной проникающей способностью и биологической эффективностью. Альфа-излучение ($α$), являющееся потоком ядер гелия, обладает низкой проникающей способностью, но чрезвычайно опасно при попадании внутрь организма. Бета-излучение ($β$) — поток электронов — проникает в ткани на несколько миллиметров и опасно как при внешнем, так и при внутреннем облучении. Гамма-излучение ($γ$) и рентгеновское излучение — это высокопроникающее электромагнитное излучение, которое проходит сквозь все тело и требует для защиты массивных экранов из свинца или бетона. Нейтронное излучение также обладает высокой проникающей способностью и вызывает значительные повреждения за счет вторичной ионизации.

Последствия для организма

Последствия облучения для организма делятся на две основные группы. Первая группа — соматические эффекты, которые проявляются у самого облученного индивида. Они, в свою очередь, бывают детерминированными (пороговыми) — возникают только при превышении определенного порога дозы, и их тяжесть зависит от величины дозы (например, лучевая болезнь, ожоги, катаракта), и стохастическими (вероятностными) — для них нет дозового порога, а с ростом дозы растет лишь вероятность их возникновения (например, рак, лейкозы). Вторая группа — генетические (наследственные) эффекты. Они возникают в результате повреждения ДНК в половых клетках и могут передаваться потомству, вызывая у них наследственные заболевания.

Факторы, определяющие степень поражения

Степень биологического действия зависит от ряда факторов. Ключевыми являются доза излучения (чем больше поглощенная энергия, тем сильнее поражение) и мощность дозы (быстрое получение дозы опаснее медленного). Важен и вид излучения, так как, например, альфа-излучение при одинаковой дозе биологически эффективнее гамма-излучения. Также играют роль индивидуальная чувствительность организма, зависящая от возраста и здоровья, и чувствительность разных тканей, так как наиболее уязвимы к облучению быстро делящиеся клетки (костный мозг, эпителий желудочно-кишечного тракта).

Ответ:

Биологическое действие радиоактивных излучений заключается в ионизации атомов и молекул живых тканей, что приводит к образованию высокореакционных свободных радикалов. Эти радикалы повреждают ключевые клеточные структуры, в первую очередь ДНК. Последствия зависят от дозы и вида излучения и могут проявляться в виде гибели клеток, мутаций, развития лучевой болезни, раковых заболеваний (соматические эффекты) или наследственных болезней у потомства (генетические эффекты). Наиболее уязвимы к излучению быстро делящиеся клетки.