辐射生物物理

1、辐射生物学 姓名：贾炜姣专业：生物化学与分子生物学 学号：2015202110026 1.辐射生物学的物理和化学基础 1.1 辐射的概念 能量直接穿越空间传至他处的传播方式。辐射传播的能量成为辐射能，也简称辐射。 电磁辐射（电磁波）有能量无静止质量 辐射 粒子辐射 有能量由静止质量 电磁辐射 其能量由电荷移动产生，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递或者有空间共同移送的电能量和磁能量组成。 电磁波可以对人体造成影响和伤害。 粒子辐射 电子、质子、粒子和重离子辐射。1.2 核衰变 Define放射性核素原子核处于不稳定状态，需通过核内结构或能级调整才能趋于稳定的核素。核衰变放射性核素由于核内

2、结构或能级调整，自发地释放出一种或一种以上的射线并转化为另一种核素的过程。* 一般中子数和质子数的比例为11.5的核素是稳定的，元素周期表中钋之前的元素有的是放射性元素，之后均为放射性元素。 核衰变有两种方式： + （激发态）中子与质子相互转变 + 新核 （激发态) 光子 衰变衰变 衰变1.3 辐射与物质的相互作用1.3.1 带电粒子与原子的相互作用 电离作用 当带电粒子通过物质时，与物质原子核外电子发生静电作用，使电子脱离原子轨道形成一个带负电荷的自由电子，失去核外电子的原子带有正电荷，与自由电子形成一离子对的过程。 激发作用 当带电粒子通过物质时，与物质原子核外电子发生静电作用，核外电子获

3、得能量，有低能级跃迁到高能级，使整个原子处于能量较高的激发态的过程。 散射作用 碰撞后改变运动方向和（或）能量的过程。 轫致辐射 带电粒子受到物质原子核电场的作用，方向，v都发生变化，多余的能量以X射线的形式辐射出来。 湮灭辐射 两个电子的静止质量转化为方向相反、能量均分的 光子而自身消失。 吸收作用 与物质相互作用能量不断损失，能量耗尽后停留在物质中。1.3.2 不带电电离粒子和物质的相互作用 中子与物质的相互作用 散射和吸收 含氢多的材料对中子有较好的屏蔽作用。 射线与物质的相互作用 光电效应、康普顿效应和电子对生成1.4 物理剂量单位1.5 辐射与生物大分子间的作用 直接作用：射线直接将

4、能量传递给生物大分子，引起分子的激发和电离，会导致分子结构的改变和活性的丧失，这种作用就是直接作用。 间接作用：射线首先作用于水，引起水分子的活化和自由基的产生，然后通过自由基 再作用于生物分子造成的损伤。1.6 辐射作用的时间进程电离辐射直接作用癌症和遗传变化中枢神经系统和胃肠道损伤显示造血障碍性死亡晚期肾损伤肺纤维样变性原核和真核细胞分裂受抑制继发反应生物自由基扩散自由基与生物分子作用DNA周围物质（水）激发电离间接作用分子内转移原始创伤生物体分子激发电离数天数月数年物理阶段10-1810-11s生物阶段化学阶段10-111s生化阶段110-3s数小时1.7 辐射生物效应及其影响因素2.

5、电离辐射与生物大分子的相互作用电离辐射对生物学效应是指电离辐射将能量传递给有机体引起有机体的生物学变化。其物质基础是生物分子损伤。生物分子损伤 自由基 化学反应 分子化学键变化 歧化反应 破坏生物分子Eg:电离辐射致DNA的损伤电离辐射可以导致DNA分子结构的多种变化：碱基变化脱氧核糖变化DNA链断裂交联3. 辐射剂量的理论基础 辐射生物效应研究主要是探索和解释生物效应与吸收剂量之间的关系。 靶学说（靶理论）：20世纪20年代，德国物理学家杰萨乌艾尔的“点热理论”。 现代靶理论的基本原理： （1）辐射生物效应“击中事件”的结果。击中事件在时间与空间上的分布与辐射种类及强度有关。 （2）击中事件

6、发生的敏感体积称为“靶”。 （3）在比较复杂的系统内，辐射效应有可能取决于靶内几个击中事件的相互叠加或共同作用，辐射效应的出现概率与造成损伤的相互作用的时间和空间特性有关。3.1 单靶单击模型存活曲线死亡曲线3.2 多靶或多击模型假定失活的必要条件是多次击中同一敏感体积。存活率曲线S=1-1-exp(-vD)m， r=mm 1, m越大肩峰越明显。大剂量情况：Lns=lnm-vD如果把多靶曲线的指数段外推到零剂量Dq=D0lnm4. 辐射诱变育种技术的应用 始于1927年Dr.Muller首先应用X射线诱导果蝇突变获得成功。 辐射育种技术 我国科技工作者把低能重离子注入广泛的应用到植物诱变育种中去，取得了一系列引入瞩目的科技成果。（1） 离子注入诱变育种技术 利用加速的气体离子（等离子体）轰击植物种子、胚芽、花粉等生物材料，使之产生基因突变，从而选育出新的品种。（2