Радиационные поражения клеток

Содержание: Введение I глава. Виды излучений и их влияние на клетку 1. Виды излучений 2. Доза облучения
3. Методы дозиметрии 4. Перестройки хромосом 5. Зависимость выхода перестроек от стадии клеточного цикла 6. Зависимость выхода перестроек от дозы облучения Зависимость выхода перестроек от временных параметров облучения Классическая модель механизма образования аберраций хромосом II глава. Создание базы объектов хромосомных аберраций 1. Понятие анимационного Gif-файла 2. Структура файла gif89a 3. Создание базы объектов III глава. Использование программы Macromedia Flash 4.0 для создания анимационных эффектов в базе объектовхромосомных аберраций Заключение Литература Введение На живые организмы вообще и на человека в частности оказывает влияние множество экологических факторов. Их воздействие различно, но, без сомнения, оно достойно изучения, причем изучения самого тщательного. Одним из самых важных таких факторов являются различные виды излучений. Жизнь подарила нам множество примеров, иллюстрирующих важность изучения влияния излучения на живые организмы и то, что происходит после небрежного с ним обращения. Биологическое действие излучения на организм зависит от количества поглощаемой его тканями энергии. Существует довольно много моделей, описывающих характер этой зависимости. Одна из таких моделей - классическая - утверждает прямолинейность зависимости выхода эффекта воздействия излучения от его дозы. После ее появления была доказана некорректность этой модели, но в целом ряде простейших случаев она работает и служит удобным для практического применения инструментарием. Для решения проблемы визуализации эффекта влияния излучения на клетку в различных стадиях ее деления использована программа Macromedia Flash 4.0, с помощью которой возможно создание анимированных gif-файлов или преобразование в таковые уже готовых растровых изображений. В первой главе ⌠Виды излучений и их влияние на клетку рассматривается экологическая сторона ионизирующего излучения и его влияние на живую клетку и вводятся базовые понятия видов излучения, дозы облучения, методов дозиметрии и хромосомных аберраций. Во второй главе ⌠Создание базы объектов хромосомных аберраций рассматриваются определение, свойства и структура анимационного gif-файла и описывается создание базы объектов хромосомных перестроек. Третья глава описывает использование программы Macromedia Flash 4.0 в базе объектов хромосомных аберраций. I глава. Виды излучений и их влияние на клетку. 1. Виды излучений На состояние окружающей среды и на живые организмы оказывают сильное влияние различные экологические факторы. Экологический фактор - любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное воздействие на живые организмы. Экологические факторы делятся на три категории : абиотические - факторы неживой природы, 2. биотические - факторы живой природы и 3. антропогенные - факторы человеческой деятельности. Важным абиотическим фактором наземной среды является ионизирующее излучение - это излучение с очень высокой энергией, способное выбирать электроны из атомов и присоединять их к другим атомам с образованием пар положительных и отрицательных ионов. Источник ионизирующего излучения - радиоактивные вещества и космические лучи. Доза излучения (1 рад) - это такая доза излучения, при которой на 1 грамм ткани поглощается 100 эрг энергии. Единица дозы излучения, которую получает человек, называется бэр (биологический эквивалент рентгена) ; 1 бэр равен 0,01 Дж/кг. В течение года человек в среднем получает дозу 0,1 бэр и, следовательно, за всю жизнь (в среднем 70 лет) 7 бэр. Ионизирующим называется излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов различных знаков. Существует два типа ионизирующих излучений : корпускулярное, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа, бета и нейтронное излучение) электромагнитное (гамма- и рентгеновское излучение ) с очень малой длиной волны. Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, обладающих большой скоростью. Эти ядра имеют массу 4 и заряд +2. Они образуются при радиоактивном распаде ядер и при ядерных реакциях. Энергия альфа-частиц не превышает нескольких МэВ (1 эВ=1,60206*10-19 Дж). Длина пробега альфа-частиц в воздухе обычно менее 10 см (под длиной пробега частицы понимается наибольшее расстояние от источника излучения, при котором еще можно обнаружить частицу, до ее поглощения веществом). В воде или в мягких тканях человеческого тела, плотность которых более чем в 700 раз превышает плотность воздуха, длина пробега альфа-частиц составляет несколько десятков микрометров. За счет своей большой массы при взаимодействии с веществом альфа-частицы быстро теряют свою энергию. Это объясняет их низкую пронизывающую способность и высокую удельную ионизацию : при движении в воздушной среде альфа-частица на 1 см своего пути образует несколько десятков тысяч пар заряженных частиц - ионов. Бета-излучение представляет собой поток электронов (-излучение) или позитронов (+-излучение), возникающих при радиоактивном распаде. Масса бета-частиц в несколько десятков тысяч раз меньше массы альфа-частиц. В зависимости от природы источника бета-излучений скорость этих частиц может лежать в пределах 0,3-0,99 скорости света. Энергия бета-частиц не превышает нескольких МэВ, длина пробега в воздухе составляет приблизительно 1800 см, а в мягких тканях человеческого тела - 2,5 см. Проникающая способность бета-частиц выше, чем альфа-частиц (из-за меньших массы и заряда). Нейтронное излучение представляет собой поток ядерных частиц, не имеющих электрического заряда. Масса нейтрона приблизительно в 4 раза меньше массы альфа-частиц. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией 1 КэВ), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 КэВ) и быстрые нейтроны (от 500 КэВ до 20 МэВ). При неупругом взаимодействии нейтронов с ядрами атомов среды возникает вторичное излучение, состоящее из заряженных частиц и гамма-квантов (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях нейтронов с ядрами может наблюдаться обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у альфа- или бета-частиц. Так, длина пробега нейтронов промежуточных энергий составляет около 15 м в воздушной среде и 3 см в биологической ткани, аналогичные показатели для быстрых нейтронов - соответственно 120 м и 10 см. Таким образом, нейтронное излучение обладает высокой проникающей способностью и представляет для человека наибольшую опасность из всех видов корпускулярного излучения. Мощность нейтронного потока измеряется плотностью потока нейтронов (нейтрон.см2*с). Гамма-излучение (-излучение) представляет собой электромагнитное излучение с высокой энергией и с малой длиной волны (порядка 3*10-2 нм). Оно испускается при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. Высокая длина (0,01-3 МэВ) и малая длина волны обуславливает большую проникающую способность гамма-излучения. Гамма-лучи не отклоняются в электрических и магнитных полях. Это излучение обладает меньшей ионизирующей способностью, чем альфа- и бета- излучения.
Рентгеновское излучение может быть получено в специальных рентгеновских трубах, в ускорителях электронов, в среде, окружающей источник бета-излучения, и др. Рентгеновские лучи представляют собой один из видов электромагнитного излучения. Энергия его обычно не превышает 1 МэВ. Рентгеновское излучение, как и гамма-излучение, обладает малой ионизирующей способностью и большой скоростью.
При распаде ядер атомов его продукты вылетают с большой скоростью. Встречая на своем пути ту или иную преграду, они производят в ее веществе различные изменения. Воздействие излучения на вещество будет тем больше, чем больше распадов происходит в единицу времени. Для характеристики числа распадов вводится понятие активности (А) радиоактивного вещества, под которым понимают число самопроизвольных ядерных превращений dN в этом веществе за малый промежуток времени dt, деленное на этот промежуток времени: a=dN / dt. Единицей измерения активности является Кюри (Ku), соответствующая 3,7*1011 ядерных превращений в секунду . Такая активность соответствует активности 1 г радия-226. Биологическое действие рассмотренных излучений на организм человека различно. Альфа-частицы, проходя через вещество и сталкиваясь с атомами, ионизируют (заряжают) их, выбирая электроны. В редких случаях эти частицы поглощаются ядрами атомов, переводя их в состояние с большей энергией. Эта избыточная энергия способствует протеканию различных химических реакций, которые без облучения не идут или идут очень медленно. Альфа-излучение производит сильное действие на органические вещества, из которых состоит человеческий организм (жиры, белки и углеводы). На слизистых оболочках это излучение вызывает ожоги и другие воспалительные процессы. Под действием бета-излучений происходит радиолиз (разложение) воды, содержащейся в биологических тканях, с образованием водорода, кислорода, пероксида водорода H202, заряженных частиц (ионов) OH- и HO-2. Продукты разложения воды обладают окислительными свойствами и вызывают разрушение многих органических веществ, из которых состоят такни человеческого организма. Действие гамма- и рентгеновского излучений на биологические ткани обусловлено в основном образующимися свободными электронами. Нейтроны, проходя через вещество, производят в нем наиболее сильные изменения по сравнению с другими ионизирующими излучениями. Таким образом, биологическое действие ионизирующих излучений сводится к изменению структуры или разрушению различных органических веществ (молекул), из которых состоит организм человека. Это приводит к нарушению биохимических процессов, протекающих в клетках, или даже к их гибели (биологическое действие ионизирующих излучений зависит от числа образовавшихся пар ионов, которое определяется поглощенной энергией излучения), в результате чего происходит поражение организма в целом. 2. Доза облучения. Для измерения количества поглощаемой энергии вводится понятие дозы излучения, или сокращенно дозы. Под дозой понимается количество поглощаемой энергии в единице объема облучаемого вещества. Таким образом, доза равна: D=E/V эрг/см^3, где D - доза излучения, E-поглощенная энергия в эргах и V - величина облучаемого объема в кубических сантиметрах. Энергия, поглощенная в единице объема облучаемого вещества за единицу времени, называется мощностью дозы. Она равна: P=D/t эрг/см^3*сек, где P-мощность дозы, D- доза излучения, t - время облучения. Дозы рентгеновских и гамма-лучей измеряются в международных единицах - рентгенах. Рентген - такое количество рентгеновых или гамма-лучей, под действием которого в 1 см^3 воздуха (при t = 0 и нормальном атмосферном давлении ) образуются ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу каждого знака. 3. Методы дозиметрии 1. Биологические методы дозиметрии. Основаны на изучении тех реакций, которые возникают в организме человека или животных при применении определенных доз лучистой энергии. Изучение реакции кожи на облучение на первых этапах развития рентгено-радиологии являлось единственным способом измерения количества ионизирующего излучения. Эмпирическим путем была установлена такая доза рентгеновых лучей, после подведения которой на коже человека появлялось ярко выраженное покраснение. Этот биологический эффект был принят в качестве единицы измерения рентгеновских лучей, которая получила название эритемной дозы. Эритемной дозой называется то минимальное количество рентгеновских лучей, которое при условии минимального местного облучения вызывает на соответствующем участке кожи спустя 10-14 дней после облучения эритему с последующим выпадением волос. Эритемная кожная доза примерно равна 500-800 г в зависимости от качества излучения. Существенный недостаток данного способа измерения дозы - большая ее изменчивость в зависимости от неодинаковой чувствительности различных субъектов к излучению, а также от способа и физических условий облучения. Кроме того, величина дозы становится известной лишь по прошествии определенного, довольно длительного времени после облучения. Виду этого биологические методы измерения излучений, имевшие в свое время большое значение, теперь в связи с наличием более совершенных способов дозиметрии практически не применяются. 2. Фотохимические методы дозиметрии. Ионизирующие излучения при воздействии на фотографическую эмульсию подобно лучам видимого света вызывают фотохимическую реакцию разложения бромистого серебра с выделением металлического серебра и свободного брома. После проявления на пластинке в местах облучения выявляются участки почернения фотографической эмульсии. Это действие излучения на фотографическую пластинку впервые послужило способом, с помощью которого была открыта естественная радиоактивность. Фотографический метод дозиметрии основан на том принципе, что плотность почернения фотографической эмульсии находится в прямой зависимости от величины дозы излучения, падающего на фотопластинку. 3. Физические (ионизационные) методы дозиметрии. В процессе ионизации вещества наступает изменение его электропроводности. Так, газы в обычных условиях практически не обладающие электропроводностью, в момент ионизации становятся хорошими проводниками электричества. Ионизационные методы дозиметрии основаны на том, что число образованных пар ионов в каком-либо определенном объеме вещества находится в прямой зависимости от количества поглощенного в нем излучения. Другими словами, мерой количества ионизирующего излучения является ионизация, которая возникает в результате поглощения энергии излучения в веществе. В практике дозиметрии радиоактивных излучений применяются два типа приборов: дозиметры для измерения дозы или мощности дозы, работающие на принципе определения суммарного эффекта ионизации в данном объеме, и счетчики радиоактивных излучений, позволяющие регистрировать действие отдельных частиц, или квантов. 4. Сцинтилляционные (люминисцентные) методы дозиметрии. Сцинтилляционные или люминисцентные методы дозиметрии ионизирующих излучений основаны на измерении интенсивности эффекта люминистенции, возникающей при облучении некоторых флуоресцирующих веществ. Общеизвестным приемом использования этого эффекта для обнаружения излучения является рентгеноскопия, которая также основана на принципе свечения экрана под действием рентгеновых лучей. В первые годы использования радиоактивности применяли прибор - спинтарископ, с помощью которого производили визуальный подсчет световых вспышек (сцинтилляций), возникающих при бомбардировке альфа-частицами флуоресцирующих веществ. Сцинтилляционные методы оказались особенно эффективными в медицинских исследованиях, в которых требуется высокая точность определения дозы гамма-излучения.
Изучение биологического действия ионизирующего излучения сыграло важную роль в развитии представлений о структурной и функциональной организации клетки и, в частности, ее генетического аппарата. Эти исследования внесли значительный вклад в разработку ряда теоретических вопросов - о механизмах формирования изменения хромосом, о роли этих изменений в жизнедеятельности клетки и в эволюции организма, о структурной организации хромосом, а также нашли широкое применение в селекции растений, при создании продуктивных штаммов микроорганизмов, вырабатывающих антибиотики, в повышении эффективности использования тутового шелкопряда и т.д.
При воздействии радиации на клетку генетические эффекты могут проявляться на разных уровнях организации наследственного аппарата клетки : генном, хромосомном, геномном. Мы будем рассматривать основные закономерности действия радиации на хромосомы. 4. Перестройки хромосом. Перестройками, или аберрациями, хромосом называют видимые в световом микроскопе изменения нормальной для данного кариотипа структуры хромосом. Метафазная хромосома состоит из двух хроматид, и один из принципов классификации перестроек связан с тем, какая единица структуры хромосомы в ней участвует. Соответственно различают: 1. перестройки хромосомного типа, которые затрачивают обе хроматиды в идентичных локусах. Поскольку термин "хромосомные перестройки" часто относят к любым повреждениям хромосом, иногда предлагают называть именно этот тип нарушений хромосомными перестройками, в отличие от более широкого термина - перестройки хромосом, который можно распространить на все повреждения; 2. перестройки хроматидного типа, которые затрагивают только одну хроматиду в хромосоме. При повреждении радиацией одновременно обеих хроматид возникают перестройки, называемые изохроматидными, которые аналогичны хромосомным. Характерным отличием этого типа перестроек от хромосомных является то, что в ряде случаев наблюдается соединение дистальных или проксимальных концов хроматид; 3. субхроматидные или полухроматидные перестройки, затрагивающие часть сечения роматиды. Следует, однако, указать, что в отношении этого типа структурных перестроек неоднократно высказывалось мнение, что они не являются самостоятельным классом, а представляют один из видов хроматидных повреждений. Другой принцип классификации связан с характером повреждения - нарушением прерывности (разрыв) хромосомы или хроматиды, либо перераспределением материала в пределах одной (интраобмены) или нескольких (интеробмены) хромосом. При перераспределении хромосомного материала могут возникать симметричные или асимметричные обмены (транслокации). При симметричном интеробмене происходит соединение центрического фрагмента одной хромосомы с ацентрическим фрагментом другой. В случае асимметричного обмена соединяются центрические, либо ацентрические фрагменты (неполные обмены, либо одновременно и те и другие (полные обмены). Возможно образование обменных перестроек в пределах трех и более хромосом, но подобные нарушения наблюдаются довольно редко и лишь при больших дозах лучевого воздействия. Существует также особый вид повреждения, который может затрагивать одну или обе хроматиды и, в отличие от разрывов, не нарушает целостности хроматид. Этот тип повреждения носит название пробела, ахроматической области или в русской транскрипции английского термина - гена. В отличие от разрывов, пробелы не приводят к образованию ацентрических фрагментов в анафазах, что четко выявляется при сопоставлении результатов подсчета хроматидных перестроек в метафазах и анафазах. 5. Зависимость выхода перестроек от стадии клеточного цикла. Выход перестроек при облучении в разные периоды клеточного цикла неодинаков как качественно, так и количественно. Интерфазу подразделяют на три стадии: предсинтетическую (G1), стадию синтеза ДНК (S) и постсинтетическую (G2). В пределах интерфазы клетка может находиться в так называемых состояниях покоя (G0), переход к которым возможен и из стадии G1, и из стадии G2 в состояния R1 и R2 . Облучения в стадиях G1 и R1 приводит преимущественно к образованию хромосомных перестроек, в S и G2 - хроматидных. Смена хромосомных перестроек на хроматидные происходит при облучении в конце стадии G1. При облучении в митозе наблюдают полухроматидные перестройки. Однако тип перестроек не абсолютно приурочен к определенным стадиям клеточного цикла, поскольку в ряде случаев хроматидные перестройки были обнаружены при облучении в стадиях G1 и R1. Полухроматидные перестройки наблюдали в стадии G2. В результате исследования зависимости количественного выхода повреждений от стадии клеточного цикла сформировалось представление, что радиочувствительность, по крайней мере растительных объектов, возрастает от предсинтетической к постсинтетической стадии, и наиболее радиочувствительной стадией клеточного цикла является процесс митоза, что выявляется при анализе перестроек во втором после облучения митозе. G2 - стадия наиболее радиочувствительна как для растительных, так и для клеток млекопитающих. Наиболее радиоустойчивой для растительных клеток является стадия G1, тогда как для клеток млекопитающих в некоторых случаях - стадия S. Следует отметить, что и в пределах одной стадии клеточного цикла наблюдаются колебания радиочувствительности, которые могут искажать характер зависимости радиочувствительности по циклу. Количественное соотношение радиочувствительности разных стадий клеточного цикла зависит от дозы лучевого воздействия. Например, при облучении клеток корневой меристемы проростков Vicia faba было показано, что при малых дозах (50, 100 р) радиочувствительность отдельных стадий практически не различается. С ростом дозы выход перестроек возрастает от G1 к G2, но при дальнейшем ее увеличении различия в радиочувствительности между стадиями G2 и S снова сглаживаются. Радиоустойчивость, определяемая по отдельным типам повреждений, может варьировать по клеточному циклу. Например, при переходе от G2 к S существенно не меняется при облучении выход изохроматидных разрывов и наиболее выражено уменьшение выхода обменов. 6. Зависимость выхода перестроек от дозы облучения. Зависимость выхода перестроек от дозы лучевого воздействия исследовалась на широком круге объектов. Дозовые кривые для хроматидных повреждений (при облучении на стадиях G2 и S) у ряда объектов как растительных, так и животных имеют параболический характер (повреждения хромосом в клетках китайского хомячка). На клетках Vicia faba и Crepis capillaris было показано, что с увеличением дозы параболический участок кривой может переходить в линейный. Зависимость выхода хромосомных повреждений от дозы описывается в ряде случаев параболическими кривыми, однако наблюдаются случаи и линейной зависимости. В отношении спектра перестроек данные довольно разнородны, причем относительный вклад разных типов перестроек зависит от объекта исследования. Например, делеции составляют наиболее существенную долю в общем спектре хроматидных перестроек у млекопитающих, тогда как у растительных объектов она менее существенна.
Определенное различие наблюдается и в отношении способности к соединению изохроматидных делеций, полнота обменов очень высока у растительных клеток и значительно слабее выражена у клеток млекопитающих. Отмеченные различия между клетками млекопитающих и растений не выявляются при рассмотрении формы дозовых зависимостей для разных типов перестроек.
Дозовые зависимости для хромосомных и хроматидных обменов как у растительных клеток, так и у животных клеток наиболее удовлетворительно описываются параболическими кривыми, хотя в некоторых случаях наблюдали линейные зависимости. В отношении хромосомных и хроматидных делеций данные более противоречивы. В ряде случаев как на растительных объектах, так и у животных наблюдали и линейные, и нелинейные зависимости выхода перестроек от дозы. Все эти данные четко демонстрируют, что аппроксимировать определенной кривой - только линейной и только параболической - дозовые зависимости не представляется возможным, что имеет принципиальное значение при обсуждении механизмов образования перестроек хромосом. 7. Зависимость выхода перестроек от временных параметров облучения. Выход радиационных повреждений хромосом существенно зависит от характера распределения дозы облучения по времени. При одномоментном облучении при разных мощностях дозы эффективность повреждения может меняться. Было показано уменьшение выхода повреждения хромосом с уменьшением мощности дозы. Однако наблюдали также и уменьшение повреждений хромосом с увеличением мощности дозы, подобный эффект был описан при облучении сухих семян гороха и лимфоцитов человека. При распределении дозы облучения во времени экспериментальные данные также неоднозначны. Фракционированное облучение исследовано довольно широко, причем наиболее детально при его воздействии в предсинтетической стадии клеточного цикла. Было обнаружено, что при небольших интервалов времени между облучениями происходит уменьшение как обменных аберраций, так и общего числа перестроек. Результаты, полученные при дальнейшем увеличении интервала времени между облучениями, довольно разноречивы : в одних случаях обнаружили монотонное уменьшение повреждения до определенного уровня, а в других - после уменьшения, вновь увеличение. Практически все приведенные в литературе экспериментальные результаты можно описать либо кривой типа 1 ( параболическая зависимость между выходом перестроек и интервалом между фракциями, на некотором этапе переходящая в линейную), наблюдавшейся, в частности, на традескации и Crepis capillaris, либо кривой типа 2 (параболическая зависимость), получившей название кривой Лейна, по имени автора, впервые обнаружившего подобную зависимость. Такого типа кривые наблюдали при облучении бобов, ячменя, гороха. При изучении действия фракционного облучения в стадии синтеза ДНК на клетках млекопитающих вообще не наблюдали эффекта фракционирования, в то же время в опытах на клетках Crepis capillaris была описана линейная зависимость между выходом перестроек и интервалами между фракциями. Данные о характере проявления характера фракционирования при облучении в постсинтетической стадии клеточного цикла также не однозначны. На культуре клеток фибробластов человека и на зародышевой ткани Lilium kamtschaicum получены кривые типа 2, а на Crepis capillaris - типа 1. На клетках Vicia faba вообще не наблюдали различия в повреждениях при однократном и фракционированном облучении как в отношении общего выхода хроматидных перестроек, так и в отношении двуударных перестроек. Таким образом, эффективность радиационного повреждения хромосом как при фракционировании дозы, так и при различных по мощности дозы режимах облучения существенно зависит от объекта исследования и стадии клеточного цикла. Это обуславливает неоднозначность данных по зависимости выхода повреждений хромосом от времени облучения. 9. Классическая модель процесса образования аберраций хромосом. Существует довольно много различных гипотез, объясняющих механизм процесса образования аберраций хромосом. Основные из них: классическая, обменная, матричная и репарационная. В рамках курсовой работы рассматривается классическая гипотеза. Основные положения этой гипотезы были сформулированы Стадлером, Саксом, Навашиным и подробно рассмотрены в монографии Ли. Согласно этой гипотезе, при действии радиации на хромосому возникают разрывы, судьбу которых определяют все наблюдаемые в эксперименте перестройки. Одни разрывы сохраняются вплоть до митоза и фиксируются в виде делеций, другие образуют обменные перестройки, третьи, воссоединяясь в исходной последовательности, составляют репарируемую компоненту повреждения. Это предопределяет разный характер дозовых зависимостей для разных типов повреждений - линейный для делеций и близкий к квадратичному для обменных перестроек. Как отмечалось при описании дозовых зависимостей, экспериментальные материалы обычно не обнаруживают подобного четкого разделения. Следует подчеркнуть, что при интерпретации дозовой зависимости необходимо учитывать многие факторы, влияющие на ее характер, поскольку выход любого типа повреждений хромосом является конечным результатом интерференции - нескольких процессов и лишь косвенно отражает характер возникновения первичных повреждений. При анализе зависимости выхода повреждений от дозы лучевого воздействия в асинхронной популяции очень сложной является трактовка результатов при одинаковом сроке фиксации. Разная задержка деления при разных дозах облучения неминуемо приводит к смещению стадий клеточного цикла, на которых происходит облучение. При неодинаковой радиочувствительности в пределах этих периодов характер дозовых зависимостей может быть самым различным, что повлияет на зависимость выхода первичных повреждений от дозы. Другой возможной причиной, влияющей на зависимость выхода повреждений от дозы, является выключение при действии радиации процессов репарации повреждений. Таким образом, использование обычных дозовых зависимостей в качестве критерия справедливости той или иной гипотезы, хотя и применялось до последних лет, по всей вероятности, не является правомерным. Согласно классической гипотезе, формирование перестроек происходит в достаточно узком интервале времени после облучения. В соответствии с этим время жизни разрывов хромосом оценивалось по результатам фракционного облучения. Как будет видно из дальнейшего, эти данные вряд ли могут быть использованы для подобной оценки, тем более, что экспериментальные результаты довольно противоречивы. Представление о том, что первоначальным повреждением хромосомы является разрыв, на сегодняшний день имеет скорее историческое, чем познавательное значение. Уже в ранних работах по действию радиации на хромосому была выдвинута идея, что по крайней мере часть повреждений возникает не в виде явного разрыва хромосом, а в форме потенциального повреждения, которое реализуется в явное при определенных условиях. Эти представления получили широкое распространение и были развиты в работах многих исследователей (Шапиро, Бочарова, Дубинина, Корогодина, Лучника, Жестяникова и др.), причем было установлено, что потенциальные повреждения сохраняются не только в пределах первого после облучения цикла, но и в последующих. Сохранение в потомстве облученных клеток потенциальных повреждений хромосом получило название реплицирующейся нестабильности.
Все сказанное позволяет заключить, что основные положения классической гипотезы, которая была первым теоретическим обобщением, в значительной мере устарели, однако это не умаляет ее значения в развитии общих представлений в цитогенетике. II глава . Создание базы объектов хромосомных аберраций.
1. Что такое animated GIF. Динамический GIF можно определить, как стандарт графического файла, позволяющий размещать в одном файле несколько изображений, для их последовательного вывода на экран с целью создания эффекта мультипликации. Первым таким стандартом явился GIF87a, который предусматривал следующие возможности GIF-файла: 1. Чередование (interlacing). Вначале загружается только "остов" изображения, потом, по мере загрузки, оно детализируется. Это позволяет на медленных линиях не грузить весь графический файл целиком для того, чтобы получить о нем представление. 2. Сжатие (compression) по алгоритму LZW. Эта черта GIF-файлов держит их в лидерах по наименьшему объему файла. 3. Несколько изображений в одном файле. 4. Расположение картинки на логическом экране. То есть, формат позволял определить логическую экранную область для вывода изображений, и помещать картинки в произвольном месте этой области. В дальнейшем, этот стандарт был расширен спецификацией GIF89a, которая добавила следующие возможности: 1. Включение в графический файл комментариев (не отображаются на экране, но могут быть прочитаны программой, поддерживающей GIF89a). 2. Управление задержкой перед сменой кадров (задается в 1/100 секунды, или ожидание ввода пользователя). 3. Управление удалением предыдущего изображения. Предыдущее изображение может быть оставлено, заменено на цвет фона или на то, что было перед ним. 4. Определение прозрачного цвета. 5. Вывод текста. 6. Создание управляющих блоков прикладными программами (application-specific extensions). Внутри GIF-файла можно создать блок, который буде игнорироваться всеми программами, кроме той, для которой он предназначен. Как видно, стандарт GIF89a - весьма мощный инструмент для создания анимации и их применения в WWW, однако необходимо учитывать тот факт, что если некоторые специальные графические программы и поддерживают этот стандарт в полном объеме, то это не относится к наиболее распространенным браузерам, поэтому для применения динамических GIFов для WWW лучше ориентироваться не на сам стандарт, а на возможности браузеров по его поддержке. 2. Структура файла GIF89a. Файл GIF89a состоит из блоков, расположенных в определенной последовательности. Выделяют блоки трех типов: 1. Управляющие блоки: заголовок, описание логического экрана, управление графическими расширениями, признак конца - определяют, как будут обрабатываться изображения; 2. Блоки изображения: изображение, текст, описание палитры - содержат данные для самого изображения; 3. Специальные блоки: комментарии, прикладные расширения - никак не влияют на изображение, но могут обрабатываться прикладными программами по их усмотрению. Среди подобных блоков особо следует выделить прикладной блок Netscape Loop - он присутствует практически в каждой анимации (при этом, это единственный блок прикладной программы, в данном случае Netscape, который я встречал). Если браузер (теперь уже не только Netscape) видит этот блок, он проигрывает анимацию не один раз, а столько, сколько в нем указано раз, или бесконечно). Общая схема следования этих блоков приблизительно такова: 1. Заголовок - GIF87a или GIF89a - определяет формат файла. 2. Описание логического экрана (задаются размер экрана, на который "претендует" данный файл). 3. Описание глобальной палитры (необязательно, но крайне желательно). Произвольное количество блоков изображения (в том числе текстовых), или пар блоков . Блок управления графическим расширением может содержать в себе указание на локальную палитру, расположение на логическом экране, задержку и способ удаления изображения, и оказывает влияние только на следующий непосредственно за ним блок изображения. 4. Завершитель (признак конца). 5. Комментарии и специальные блоки могут располагаться где угодно, кроме как: a. До описания глобальной палитры (если оно есть) или до описания логического экрана. b. Между блоком управления и соответствующим ему блоком изображения (то есть, они могут там находиться, но тогда блок управления уже не будет ничем управлять). c. После признака конца. d. Также, если пользователь хочет поместить в свой файл расширение Netscape Loop, то этот блок должен следовать непосредственно за глобальной палитрой. 3. Создание базы объектов хромосомных аберраций В работе создан набор статических и анимационных gif-файлов, в которых наглядно показана схема аберраций различных видов хромосом на стадиях анафазы и метафазы. Отражены следующие виды аберраций хромосом: делеция-дупликация, изохроматидный разрыв без воссоединения, изохроматидный разрыв с верхним и нижним воссоединением, изохроматидный разрыв с верхним воссоединением, изохроматидный разрыв с нижним воссоединением, хроматидная интерстициальная делеция, хромосомная интерстициальная делеция, неполный асимметрический интраобмен, неполный асимметрический обмен, неполный асимметрический интеробмен, полный асимметрический интраобмен, полный асимметрический обмен, полный асимметрический интеробмен, симметрический интеробмен, симметрический обмен, хроматидный разрыв и хромосомный разрыв. III глава . Использование программы Flash 4.0 для создания анимационных эффектов в базе объектов хромосомных аберраций Анимационные файлы являются последовательностью кадров, каждый из которых немного отличается от предыдущего. При быстрой смене кадров создается иллюзия движения. Как и для любой другой Web-графики, сложность состоит в том, чтобы добиться максимального качества при минимально возможном размере файла. Flash-анимация стала одной из лучших реализаций использования векторной графики в Сети. Растровые изображения, к которым относятся наиболее распространенные файлы Gif и Jpeg, по природе своей более статичны. Flash использует векторную графику, оставляя возможность использовать в анимации растровые изображения. Простая аналогия для лучшего понимания того, что есть Flash : можно представить, что само Movie это театр, поле Create Symbol - гримерка, где пользователь готовит своих актеров - статистов (graphics) и главных действующих лиц (Movie Clip и Button) к выходу на сцену. Каждый фрейм - это отрезок времени в который актеры должны сыграть какое то действие. Сцены - это части спектакля (1-я часть, 2 часть и т.д., зачастую со сменой декораций) . Ну а Movie это и есть спектакль. Одним из главных инструментов Flash является Motion Tweeneng. Он простым и эффективен. Пользователь создает первый и последний кадры, а Flash анимирует. Возможно как простое передвижение объектов (graphic или movie clip), т.е. по прямой, так и по произвольно задаваемой траектории с помощью инструмента Motion Guides.
Заключение В рамках курсовой работы изучено влияние различных видов излучения на аберрации хромосом в рамках классической теории. Результатом данной работы является построение элементов базы статических и анимационных объектов, схематически демонстрирующих характер реакции клетки на различные виды излучений.
Дальнейшим развитием данной работы может стать рассмотрение других моделей воздействия ионизирующего излучения на клетку и улучшение базы объектов, переход от схематичности представления реакции клетки к более реалистичным анимационным сюжетам. Литература: 1. ⌠Экология и безопасность жизнедеятельности■ под редакцией Л.А. Муравья-М.: Uniti, 2000 2. ⌠Курс медицинской рентгенологии и радиологии■, И.А. Шехтер, А.С. Павлов, Медгиз, М. 1959 3. Микродозиметрия, Материалы Всесоюзного семинара, Ленинград, 1986, стр 3-14 4. Лучник Н.В. Влияние облучения на хромосомы человека, Генетика, 1969 5. Ганасси Е.Э. Радиационные повреждения и репарация хромосом, М. Наука 1976 6. http://www.flasher.ru 7. http://www.macromedia.com 8. http://www.mangoost.perm.ru