Сабақтың технологиялық картасы

Пәні: Медициналық биофизика.

Күні:

Тобы: Ф1К.

Тақырыбы: 35. Фотобиологиялық процестер. Ақуызға, липидтерге және нуклеин қышқылдарына ультракүлгін сәулесінің әсері.

Сабақтың мақсаты:

• Білімділік: Фотобиологиялық процестерді түсіндіру. Ақуызға, липидтерге және нуклеин қышқылдарына ультракүлгін сәулесінің әсерін түсіндіру.

• Дамытушылық: студенттердің алған білімдерін іс жүзінде ұштастыруға, логикалық ойлау қабілеттерін, ойын технологияларын арқылы дамыту, компьютерлік сауаттылықтарын арттыру.

• Тәрбиелік: өз жеріне, еліне деген сүйіспеншілікке баулуды арттыру, оның қадір-қасиетін ұғынуға, іскерлікке, ұқыптылық тәрбиелеу.

Сабақтың типі: аралас сабақ

Сабақтың қамтамасыздандырылуы:

• оқу көрнекілік құралдар:презентация

• үлестірмелі материалдар: тест, үлестірме қағаздар

• ТОҚ: компьютер

Өз бетінше жұмыс: сұрақ – жауап

Сабақтың өту барысы

Ұйымдастыру кезеңі:(5 мин)

• Оқушылардың біліктілігі мен дағдысын тексеру: (25 мин)

1.Люминесценция дегеніміз не?

2.Биолюминесценция дегеніміз не?

3.Люминесценцияның құбылысы дегеніміз не?

4.Фотобиология дегеніміз не?

5.Фотобиологияның салалары жайлы не айтасың?

6.Фотобиологиялық процестер дегеніміз не?

7.Фотобиологиялық процестердің топтары?

8.Ультракүлгін сәуленің әсерін қалай түсінесің?

• Жаңа тақырыптың мазмұны мен жүйесі (конспект): (40 мин)

Фотобиология —  күрделі әртүрлі  биологиялық жүйелерге  жарық әсерінің  механизімі мен заңдылықтарын зерттейтін ғылым саласы.Фотобиологияның  бірнеше салалары бар.Олар: фотосинтез, фотоморфогенез, фотопериодизм, көру қабілеті және т.б.

Табиғатта болатын фотобиологиялық процесстер 2-ге бөлінеді: функциональды — физиологиялық және деструктивті –модификациялық реакциялар.

Барлық фотобиологиялық процесстерде жарықтың энергиясы химиялық түрлендірулердің активациялық тосқауылдарынан өту үшін қолданылады. Жарықтын әсерінен қозған молекуланың реакциялық қабілеттігіне бірқатар факторлар әсерлерін тигізеді. Реакцияға түсу қабілеті қозған электронның энергетикалық деңгейінің қалпына тәуелді.Бұл деңгей энергетикалық тосқауылдан өтуді қамтамасыз етеді.

Фотобиологиялық үрдістер өте әртүрлі (фотосинтез, фототаксис, фототропизм, фотопериодизм) және бірнеше стадияларға бөлінеді: жарық кванттарын жұту, энергияны бөлшектеудің молекулаішілік үрдістері, қозған күй энергиясының молекулааралық тасымалы, алғашқы фотохимиялық акт, тұрақты өнімдердің пайда болуымен аяқталатын алғашқы фотохимиялық өнімдердің күңгірт айналуы, өнімдердің қатысуымен жүретін биохимиялық реакциялар және т.б. Биофизика тек алғашқы бірнеше үрдістермен айналысады ал қалғандары биохимияның, физиологияның және медицинаның оқытатын пәндері болып табылады. Фотобиологиялық үрдістердің алғашқы тәсілдерін оқып үйренудің маңызды тәсілдерінің бірі фотобиологиялық әсер спектрлерін өлшеу болып табылады. Күрделі биологиялық жүйелердегі әсер спектрлерін оқып үйрену кезінде экрандалу эффектісінің есебінен суреттің қисаюы мүмкін (мысалға адам мен жануарлар терісіндегі фотобиологиялық үрдістерді алуға болады

Функциональды – физиологиялық реакциялар – табиғи функциялар орындалу үшін қажет өнімдер тек жарық арқылы пайда болған реакциялар.Олэнегетикалық, биосинтетикалық және информациялық болып бөлінеді. Энегетикалық процесстерге фотосинтез, жылу, фотофорилдеу жатады.

Фотосинтез дегеніміз күн энергиясы әсерінен өсімдіктердің органикалық заттар түзуі. Энергетикалық процестер фотоситездің жарық фазасында жүреді. Жарық кванты хлоропласта орналасқан хлорофилл пигменті арқылы қабылданады. Жарық кванты мен хлорофилдер әрекеттескенде, электрондар пайда болады.Ал биосинтетикалық процесстерге хлорофилл мен Д витаминінің синтезі жатады.Витамин Д-нің синтезделуі үшін организмде  провитамин Д болуы керек. Күн энергиясы арқылы провитамин Д витамин Д-ға айналады.Хлорофилл синтезі де солай, синтез жүру үшін клеткада профлорофилл болуы шарт. Информациялық процесс кезінде  сәуле маманданған фотоөнімдер арқылы өтіп тигерленеді.Соның нәтежиесінде организм қоршаған орта тулалы қажетті  ақпаратты алады.Ондай реакцияларға жататындар: көру қабілеті, фототропизм, фототаксис, морфогенез, фотопериодизм. Фототропизм – өсімдік жапырақтарының немесе басқа бөліктерінің күн сәулесіне қарай бұрылып өсуі.Фототаксис– организмдердің күн сәулесіне қарай қозғалуы.Фотопериодизм жарықтың маусымдық немесе жылдық ырғақтылығы. Осыған байланысты жануарлар түлеп немесе қысқы ұйқы уақыты келгенін  біледі, немесе т.б.

Фотобиологиялық процестердің биофизикалық негізін зерттеу кванттық биофизиканың басты бөлімі.  

Биологиялық маңызды молекулалардың жарық кванттарын жұтуынан бастап, ағза деңгейінде физиологиялық реакциямен аяқталатын процестерді фотобиологиялық процестер дейді. Оған мыналар жатады:

- Фотосинтез- Күн сәулесі әсер еткен кездегі органикалық молекулалардың синтезі

- Фототаксис- организмдердің қозғалысы, мысалы бактериялардың жарыққа қарай, не одан кері қарай қозғалысы.

- Фототропизм – өсімдіктердің жапырақтарынан немесе сабағыныңжарыққа қарай немесе кері қарай бұрылуы.

- Көру- жарық энергиясыныңкөз торында нерв импульсының энергиясына түрленуі.

- Ультракүлгін сәуленің әсері (микроорганизмдердегі бактерияларды өлтіру немесе оларды тұрақтандыру, провитаминдерден Д витаминін түзу, адам терісіне эритемалық әсер, терапевтік эффект және т.б)

Фотобиологиялық процестер көп сатылы болады. Олардың әрқайсысы жарық квантын жұту процесінен бастап ағзада өтетін күрделі физиологиялық реакциялармен аяқталатын көптеген топтардан тұрады. Шартты түрде фотобиологиялық процестердің өту сатысын мына топтарға бөлуге болады:

1. Жарық кванттарының жұтылуы

2. Молекулалар ішінде өзара энергиямен алмасуы

3. Қозған молекулалар арасында энергия тасымалдануы

4. Алғашқы фотохимиялық акт

5. Тұрақты өнім түзетінқараңғылық реакциялары

6. Фотоөнім түзетінбиохимиялық реакциялар

7. Жарықтың әсеріне жалпы физиологиялық жауап

Бастапқы үш фотохимиялық процесс фотохимия және люминесценция процестері үшін бірдей.

Ультракүлгін сәулелер тірі ағзаларға аса күшті әсер етеді, ол оларды жұтқан кездегі фотохимиялық реакциялармен байланысты. Ультракүлгін сәулелер ағза ұлпаларында тереңге енбейді, 0,1 – ден 1,0мм ғана енеді, бірақ күрделі биохимиялық реакция тудырады, оның әсерінен адамның терісі қызады (эритема), ол біраздан соң кетеді, бірақ ашық қоңыр пигмент қалдырады (күнге күю).Ультракүлгін сәулесі, инфрақызыл және көрінетін сәулелерге қарағанда, энергияға едәуір бай. Бірақ, фотондардың энергиясы бойынша сәулеленудің өзінің спектрі біркелкі емес, сондықтан оларды, толқын ұзындығы мен биологиялық белсенділігі бойынша бір-бірінен айырмашылығы бар, 3 аймақтарға бөледі: А аймағы — толқын ұзындығы 400-320 нм, ұзын толқынды сәулеленуі (жақын ультракүлгін, эритемді — күнге күю әсері бар), В аймағы — толқын ұзындығы 320-280 нм, орта толқынды сәулеленуі (дәрумен түзуші), С аймағы — толқын ұзындығы 280-210 нм, қысқа толқындысәулеленуі (қашықтағы ультракүлгін, бактерицидтік). жердің бетіне дейін тек ұзын және орта толқынды ультракүлгін сәулелер ғана жетеді. Ал қысқа толқынды ультракүлгін сәулелерін алу үшін, әдетте, олардың жасанды көздерін қолданады.УК сәулесінің әр диапазонына тән өзінің ерекше әсерлері бар. Мысалы, ұзын толқынды УК-сәулелену эритемды-күнге күю әсер көрсетеді, ал орта толқындысы – терідегі Д дәруменінің синтезін ынталандырады және әлсіз бактерицидтік әсер етеді.Орта толқынды УК-сәулеленулер рахитке қарсы әсер етеді, себебі олар фотохимиялық реакцияларда Д дәрумендердің алдыңғы өнімдерін изомерлеу арқылы теріде Д₂, Д₃, Д₄ дәрумендерінің түзілуіне ықпал етеді. 313 ммк толқын ұзындығындағы сәулелердің рахитке қарсы әсері ең жоғары болып келеді. УК сәулесі жеткіліксіз болғанда, Д дәруменінің түзілуі баяулайды, соның нәтижесінде фосфор-кальций алмасуы мен сүйектену үрдістері бұзылады. Балаларда рахит және тетания дамиды, бойы мен дене дамуы кешеуілдейді. Үлкен адамдарда остеопороз көріністері байқалуы мүмкін, байлам аппараттары әлсізденеді, сынған сүйектердің бітуі нашар жүреді, тістердің эмалі нәзік болып, тез бұзылады. Сонымен, орта толқынды УК сәулелері биологиялық тұрғыдан ең пайдалы болып табылады, себебі дәл осы сәулелер айқын жалпы ынталандырушы, рахитке қарсы және ағзаны шынықтыратын әсер етеді, ағзаның иммундық статусын нығайтады, тіндердің қалпына келуіне мүмкіндік туғызады, даму мен өсу үрдістерін ынталандырады. Клетканы сәулелендіргенде структуралардың барлығы зақымдалады. Молекулалардың зақымдалуының ықтималдығы олардың  үлкендігіне байланысты: неғұрлым молекула ірі болса, соғұрлым  оның зақымданй мүмкіндігі жоғары болады. Осы себептен және клетка үшін  маңыздылығы өте зор болуынан иондаушы радиация әсерінің негізгі нысанасы болып ДНҚ есептеледі.  Иондаушы радиация тікелей ДНҚ  молекуласына әсерін тигізгенде, атомдарының арасында химиялық байланыстар бұзылады.Қант фосфатты тірегі байланыстарының үзілуі  ДНҚ жібінің тұтастығын бұзады. Егер ДНҚ ның тек бір жібі ғана үзілсе, мұны біржіпшелік үзіліс деп атайды. ДНҚ ның екі қарама қарсы жіптерінде бірдей учаскелерінде үзілістер пайда болса, онда осындай бұзылуларды екі жіпшелік узілістер деп атайды.Иондаушы радиациы әсерінен пайда болатын өзгерістер мен зақымданулар гендік мутация түрінде көрініс беруі мүмкін. Олар мутацияның мынадай  негізгі  түрлеріне жатады: химиялық  өзгерістер, жекелеген нуклеотидтерінің түсіп қалуы немесе еніп кетуі, молекуладағы көмірсутекті фосфатты байланыстардың үзілуі, ДНҚ ның бір жіпшесінде  немесе молекуланың екі жіпшесінің арасында  азотты негіздер байланысының пайда болуы. Нуклеин қышқылдары азотты негіздерінің  химиялық өзгерістері  гендік мутация түрінде  бірден пайда болады немесе нуклеин қышқылының зақымдалған молекуласының молекуласының репликациясы барысында гендік мутациялардың пайдаболуына алып келеді,  соның нәтижесінде нуклеотидтің жаңа түзілген  молекуласына өзгерген азотты негіздер еніп кетеді.  Жекелеген нуклеотидтердің қосылуы немесе түсіп қалуы мутантты кодондардың пайда болуына, транскрипцияның бұзылуына және соған сәйкес түзілетін полипептидтер құрылысының өзгеруіне себепші болады.Гендік мутацияның екі түрін ажыратады: азотты негіздердің орын ауыстыруы және оқылу шегін жылжытатын мутация, ол бір немесе бірнеше негіздердің  түсіп қалуына немесе  қосылуына байланысты болады. Ақуыздар денатурациясы тек қана жоғары дозаларда( өлімге ұшырататын  дозалардан жүзден аса артық)  байқалуы мүмкін. Мысалы, сарысуының альбумині 0,07% ерітіндісі  денатурация72000 р  дозада  ғана байқалады. Ақуыздарда осыдан нәзіктеу өзгерістерді азырақ дозаларда байқауға болады. Мысалы, оптикалық қасиеттерінің  жұмыртқа альбуминінің  жұтылу спектрі 4300 р дозада өзгереді. Ақуыз ферменттерді сәулелендіргенде олардың ферментативті белсенділігі төмендейді.

• Жаңа материалды бекіту, біліктілік пен дағдыны қалыптастыру: (15 мин)

1. Фотобиология дегеніміз не?

2. Фотобиологияның салалары жайлы не айтасың?

3. Фотобиологиялық процестер дегеніміз не?

4. Фотобиологиялық процестердің топтары?

5. Ультракүлгін сәуленің әсерін қалай түсінесің?

6. Ағзадағы ультракүлгін сәулелер дегеніміз не?

7. Гендік мутацияның неше түрін ажыратады?

8. Ұзын,орта,қысқа толқынды қалай түсінесің?

Сабақтың қортындысы: (3 мин)

• Рефлексия:

Кандай жаңа ұғымдармен таныстыңдар?

Өз мақсаттарыңа жеттіңдер ме?

Қандай қиындықтармен жолықтыңдар?

Болашақ маман ретіндегі тақырыпқа көз-қарасың қандай?

• Бағалау:

Сабаққа белсене қатысқан, жұмысты толық орындаған студенттерді бағалау. Бағаны оқу журналына қою

• Үй тапсырмасы: (2мин)

Сөзжұмбақ, тест.

БЕКІТЕМІН

Директордың оқу әдістемелік

жұмысы жөніндегі орынбасары

Жантелиева Л.О.

«____»__________2016 ж.

______________________