3辐射的生物学作用规律

辐射的生物学作用规律,辐射概念、种类及与物质作用： 辐射指一束束微观粒子的发射过程。 狭义的辐射仅指电离辐射。 （一） 辐射分类：电离辐射和非电离辐射 电离和激发概念：参见原子结构图。,射线和射线与物质的作用： 和射线对生物体的作用基本相同，它们与组成机体的各种物质（靶原子和分子）相互作用，光电效应、康普顿吴有训效应、形成电子对，转移其能量。从而使与之作用的物质电离。,射线与物质的作用 射线即电子流（electron streams），带有负电，其质量很小，其径迹曲折，其实际穿透深度（射程）小于其径迹长度。,射线与物质的作用： 射线即氦核组成的粒子流，带有2个正电荷，质量数为4，比电子质量约大8000倍。射线在组织中通过较慢，穿透距离甚短，外照射危害小。但电离密度较大，造成的损伤则更为严重。,中子与物质的作用： 中子不带电荷 ，通过组织时不干扰带正电或带负电的物质，只有在与原子核直接碰撞时发生相互作用。但慢中子或热中子（能量在0.5eV以下）易被原子核俘获，而快中子（能量大于20keV）与原子核主要发生弹性碰撞；在中子与质子（即氢原子核）的一次相撞中，中子的部分能量传给质子，产生反冲质子，这种带正电的重粒子在组织中的速度很快下降，引起高密度的电离作用。,传能线密度与相对生物效应 传能线密度(linear energy transfer，LET)指带电粒子在组织（或其他介质）中经过一定距离时由于碰撞而损失的能量。LET的单位是J/m及eV/m。,相对生物效应（RBE） 以250kV X射线或60Co的射线为基础。 定义：上述X或射线引起某种生物效应（往往以机体某种损伤表示之）所需要的吸收剂量与所研究的电离辐射引起相同生物效应所需吸收剂量的比值（倍数），即为相对生物效应。 应当指出，RBE值并不是一成不变的，它可因某些因素而变化。,一、电离辐射的直接作用 射线的粒子或光子的能量被DNA或具有生物功能的其他分子直接吸收 ，使生物分子发生化学变化，这个效应为直接效应。电离辐射的这种作用称为直接作用。 电离辐射对核酸大分子的直接作用，主要引起碱基的破坏或脱落、单链或双链断裂、氢键破坏、螺旋结构中出现交联，或核酸之间、核酸与蛋白质之间出现交联。 电离辐射对蛋白质的直接作用可引起蛋白质侧链发生变化，氢键、二硫键断裂，导致高度卷曲的肽链出现不同程度的伸展，空间结构改变。,二、电离辐射的间接作用 间接作用：辐射的能量向生物分子传递时，通过扩散的离子及自由基起作用，并被生物分子所吸收而产生的生物学效应称为间接效应或间接作用 自由基定义：带有一个或多个不配对电子的分子或原子团。 间接作用主要是指辐射通过水的原发射解产物（ H，OH，ea-q，H2，H2O2）等对生物大分子的作用，引起后者的损伤。,（二）自由基的损伤机制 1、自由基破坏细胞膜，使膜脂质过氧化，引起膜结构的破坏； 2、自由基使细胞蛋白质氧化、脱氢，造成蛋白质的失活、结构改变、化学链的断裂，或使蛋白质交联和聚合，从而影响蛋白质的正常功能； 3、自由基使糖链的断裂和失活； 4、自由基引起核酸的损伤，造成细胞死亡。,三、直接作用和间接作用的相对效应 直接作用或间接作用是相辅相成,稀释效应：最大的相对效应发生在最稀释的溶液中，这就是稀释效应。 氧效应：辐射效应随周围介质中氧浓度的增加而增加，这种现象称为氧效应 防护效应：在溶液体系中，由于其他物质的存在而使一定剂量的辐射对溶质的损伤效应降低，称为防护效应。 温度效应：溶液系统或机体受照射时，降低温度或使之处于冰冻状态可使辐射损伤减轻，这种效应称为温度效应或冰冻效应。,抗自由基的氧化酶系效应：电离辐射产生大量的自由基，而在生物进化的过程中，动物和人类为了自身保护的需要在自身体内形成了一系列能清除自由基的酶类，把酶类清除自由基的效应称为抗自由基氧化酶系效应。如超氧化物歧化酶等。 抗自由基氧化酶系从细胞、器官和动物机体水平来观察均具有明显的抗辐射间接损伤的防护作用。,影响电离辐射生物学作用的主要因素 与辐射有关的因素 （一）辐射种类 （二）照射剂量 规律：剂量愈大，效应愈显著，但并不全呈直线关系。 半数致死剂量：（LD50）or LD50/30 （三）剂量率 在一般情况下剂量率越大，生物效应越显著，但当剂量率达到一定程度时，生物效应与剂量率之间则失去比例关系。,（四）分次照射 同一剂量的辐射，在分次给予的情况下，其生物效应低于一次给予的效应。分次愈多，各次间隔时间愈久，则生物效应愈小.机理修复 （五）照射部位 当照射剂量和剂量率相同时，腹部照射的全身后果最严重，依次为盆腔、头颈、胸部及四肢。,（六）照射面积 当照射的其他条件相同时，受照射的面积愈大，生物效应愈显著 （七）照射方式 照射方式可以是内照射或外照射和混合照射。 外照射又可以是单向或多向照射，一般来说，多向照射大于单向照射。,与机体有关的因素 放射敏感性：指当一切照射条件完全一致时，机体或其组织、器官对辐射作用的反应强弱或速度快慢不同。若反应强，速度快，其敏感性就高，反之则低。 （一） 生物种系的放射敏感性 总的趋势是：种系演化越高，机体组织结构越复杂，则其放射敏感性越高 。,（二） 个体发育的放射敏感性 总的来说，放射敏感性随着个体发育过程而逐渐降低. 胚胎植入前期:照射母体胚胎大量死亡，人为妊娠第09日，小鼠为05日。 器官形成期:受到照射出现大量畸形。人为第942天，小鼠为第513天。 器官形成期后:个体的放射敏感性逐渐下降。 应当强调指出，胚胎和胎儿期受照射的儿童发生某些类型的癌症和白血病的危险度增高。,(三) 不同组织和细胞的放射敏感性 Bergonie和Tribondeau定律： 一种组织的放射敏感性与其细胞的分裂活动成