放射生物學電子版

1、1第一章電離輻射生物學作用的物理和化學基礎第一節(jié).電離輻射的種類及其生物學作用一.電離輻射的種類與物質的相互作用放射性核素與各種核反應堆所產(chǎn)生的電離輻射可分為兩類:直接電離輻射和間接電離輻射直接電離輻射發(fā)射的是帶電粒子如電子質子α粒子等它們與物質發(fā)生碰撞使物質電離間接電離輻射發(fā)射的不是帶電粒子如光子(χγ線)中子等.χ和γ射線β粒子─即電子流當原子核內某一個中子轉變成質子時便伴隨著是電子的產(chǎn)生這種電子就是β粒子所以β粒子就是電子流.α粒

2、子─即氦核組成的粒子流帶有兩個正電荷粒子由兩個質子和兩個中子組成.中子帶電重粒子第二節(jié).電離和激發(fā)由于生物體內含有大量水，水分子電離產(chǎn)生一個正粒子和一個自由電子，輻射也可以作用于細胞內的水分子，引起水分子的改變，水的輻解產(chǎn)物引起生物大分子的損傷。輻射作用于生物大分子或水分子均可引起電離和激發(fā)。H2O___激發(fā)_____H2O→HOH└────┐H2O電離H2Oe─┘│├─H2O→HOH│├──HHOH└──H2O→eaq當電離輻射對水分

3、子作用時，水分子所獲能量不足以使電子擊出，不能發(fā)生電離作用，而只使水分子的電子躍遷至外層，即稱為水分子的激發(fā)。激發(fā)的水分子(H2O)分子很不穩(wěn)定，迅速釋放能量解離成H和OH兩種自由基激發(fā)水分子產(chǎn)生的自由基能量較小重組合的機會較多.水的輻解產(chǎn)物：H2O~~~~→H..OHe水合H2H2O2H3O原發(fā)輻解產(chǎn)物產(chǎn)額見表1.4水化電子──第三節(jié).傳能線密度和相對生物效應1.傳能線密度傳能線密度(LinealEnergyTransferLET)是

4、指帶電粒子在組織(或其它介質中經(jīng)過一定距離，由于碰撞而損失的能量。單位是每微米密度物質的千電子伏(kevμm)。隨著帶電粒子穿透距離不同，即使徑跡很短的α粒子，沿徑跡的電離密度很大。電離輻射構成的生物損害與LET的高、低有關，高LET粒子在物質中產(chǎn)生生物效應的概率較高，高LET的快中子要比低LET的γ線更有效的產(chǎn)生生物效應。2.相對生物效能(relativebiologicaleffectivenessRRE)又稱”相對生物效應”照射劑

5、量相等，電離輻射種類不同所產(chǎn)生的生物效應不同，高LET輻射的生物效應大于低LET的輻射效應，所以常用“相對生物效應“。參與輻射引起特定生物效應所需的吸收劑量3該學說認為，電離輻射對膜系的損傷是細胞死亡的機制。細胞膜系包括細胞膜、核膜、線粒體膜、溶酶體膜，它們的損傷表現(xiàn)為膜通透性的改變，使有害的分子從細胞的一個區(qū)域轉移到另一個區(qū)域，破壞了代謝平衡，導致細胞死亡。(三)靶學說這一學說的觀點認為，在細胞內存在著一種對電離輻射敏感的結構或區(qū)域，

6、當其被擊中時引起生物效應，如大分子的滅活、染色體的畸變、細胞死亡等，將這種具有關鍵作用的結構或區(qū)域稱為“靶”，靶學說在放射生物學的基礎理論上占有重要的作用，目前對靶學說的表達包括：⑴生物結構中存在著一種對射線敏感的結構，稱為“靶”。⑵電離輻射擊中靶區(qū)，擊中概率服從泊松分布。⑶對靶的一次擊中或多次擊中，可產(chǎn)生某種生物效應，酶分子失活，DNA鏈斷裂。(四)鏈鎖反應學說(五)結構代謝綜合有關輻射對分子、生物大分子結構、細胞器內代謝的改變等效應

7、的研究結果提出了“結構代謝學說”，認為放射損傷是從整體出發(fā)強調某一結構和某種代謝過程，在放射效應的發(fā)生上具有一定的重要意義。其中重視基因組的結構和功能，以及細胞自身調節(jié)障礙的意義，生物大分子結構的變化，放射損傷后修復過程的改變，及輻解產(chǎn)物(放射毒素)的形成。放射生物效應的過程歸納為五個階段:1.能量的分散吸收2.細胞結構中粒子和激發(fā)的輻射化學反應3.由細胞結構改變而引起的生物化學變化如酶失活過氧化物形成4.基因組損傷的加劇及基因組損傷的

8、修復取決于射線的物理特性和細胞的生理狀況5.細胞產(chǎn)生形態(tài)學改變的終末階段細胞核固縮、溶解、細胞死亡。第七節(jié).影響電離輻射生物學作用的主要因素影響電離輻射生物學作用的主要因素(一)與輻射有關的因素:1.輻射種類：α粒子電離密度大，β粒子電離密度較α小，高能χ和γ射線穿透能力很強，電離密度較αβ小，外照射可引起嚴重損傷。2.劑量：在一定劑量范圍內劑量愈大，效應愈顯著。用劑量效應曲線觀測生物效應。Ｓ形曲線符合多細胞動物，當死亡率50%時曲線有

9、明顯的改變常用死亡50%作為劑量指標，稱為半致死劑量(LD50)作為衡量機體放射敏感性的參數(shù)。(LD5030)3.劑量率：一般規(guī)律，劑量率愈大，效應愈顯著。4.分次照射：總劑量相同，分次照射使效應減輕，分次愈多，間隔時間愈長效應愈小。5.照射部位：照射部位.不同，效應各異。腹部照射引起的后果最嚴重，其次是盆腔，頭頸胸部和四肢。6.照射面積和照射方式：受照面積愈大，損傷愈嚴重。照射方式可分為內、外、和混合照射。(二)與機體有關的因素當輻射