电离辐射对枯草芽孢杆菌抗氧化酶的效应-.研究

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1页1绪论随着人们生活节奏的加快，及对环境破坏的加剧，各种电离辐射也越来越多的对人类健康、动植物生长、生态系统、生物化学循环等方面造成影响和危害。辐射除了可以直接造成生物体的电离激发，改变机体结构功能外，还可以通过直接和间接方式使细胞内外环境中产生各种具有生理毒性的活性氧自由基，从而导致生物体内核酸、蛋白质等生物大分子变性，造成DNA链断裂，破坏生物细胞膜结构物质，使其透性发生变化，导致细胞自溶。生物体在长期对环境的适应中已形成了自身防御系统，抗氧化酶系统就担负着清除电离辐射过程中产生的多种自由基，起到抵御逆境胁迫的作用。1．1电离辐射及其生物效应1．1．1

2、电离辐射的来源电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称，主要有高速带电粒子和不带电粒子。其中高速带电粒子包括a粒子、p粒子、质子，a射线具有很强的电离本领，所到之处很容易引起电离，对人体内组织破坏能力较大。由于其质量较大，穿透能力差，在空气中的射程只有几厘米，只要一张纸或健康的皮肤就能挡住：p射线电离本领比a射线小得多，但穿透本领比a射线大，很容易被铝箔、有机玻璃等材料吸收。不带电粒子包括中子、X射线、丫射线，X射线和Y射线的性质大致相同，是不带电波长短的电磁波，因此把他们统称为光子。两者的穿透力极强，要特别注意意外照射防护。地球生物接收来自于自然界的天然辐射和人类活动所产生的各种人造辐射。

3、天然辐射主要来源于太阳，宇宙射线和在地壳中存在的发射性核素。宇宙射线包括能量化的光量子，电子，Y射线和X射线；地壳中发现的放射性核素主要有铀，钍和钋及其他发射性物质，它们释放出仅，B或Y射线，并且伴随氡的析出。同时，人造辐射也广泛存在，它主要来自于医用设备(例如医学及影像设备)、研究及教学机构、核反应堆及其辅助设施(如铀矿以及核燃料厂)。人们日常的消费，如夜光手表，釉料陶瓷，人造假牙，烟雾探测器等也是放射性的主要来源。现将几种辐射的特征列于表1．1中。科技大学硕士研究生学位论文第2页表1-1几种主要辐射的特征Tab．1-1Thecharacteristicsoftheradiation1．

4、1．2电离辐射的生物效应电离辐射所致生物损伤的研究既是放射生物学和放射医学中重大的理论和前沿领域，也是当前各方面所关心的热点问题。地球环境中的生物和人类受到电离辐射后，辐射能量丧失，而生命物质则吸收了辐射能量而产生效应。电离辐射将能量传递给有机体引起的任何改变，统称为电离辐射生物学效应(ionizingradiationbiologicaleffect)。电离辐射的一个重要特点是能够在局部释放能量，引起被作用物的电离和激发。一般来说，在电离辐射过程中每个电离事件的能量平均损失约为33eV，这样的能量足以破坏很强的化学键¨J。因此，生物体受到电离辐射照射后，可以使很多生物活性物质受到损害。生

5、物分子损伤是一切辐射生物效应的物质的基础。电离辐射可以直接引起分子电离激发与化学键断裂等化学变化，从而影响生物分子的结构与功能；此外，电离辐射还可以作用于生物体内的水分子，激发水分子生成自由基(freeradical)，再与生物大分子作用，引起重要生物大分子的结构与功能改变。我们把前者称为电离辐射的直接作用，后者称为辐射的间接作用。有研究证实，对于低传能线密度(Linearenergytransfer，LET)辐射(包括所有能量的X射线与丫线)间接作用占主要地位；对于高传能线密度辐射(包括中子、仅粒子、B粒子)，直接作用占主要地位12JJ。电离辐射对生物组织的损伤主要表现为对细胞膜、DNA

6、和蛋白质的损伤。电离辐射作用于生物体后，通过脂质过氧化作用造成生物膜中饱和与不饱和脂肪酸的比例失衡，膜结构的刚柔特性改变，膜的通透性改变等。DNA作为电离辐射作用的靶分子，在细胞辐射损伤中起重要作用。非修复性的DNA双链断裂(Double．strandbreak，DSB)被认为与细胞致死有密切关系【41。西南科技大学硕士研究生学位论文第3页DNA的结构中，碱基、核糖及磷酸全都有可能遭受到自由基的攻击，造成碱基与核糖氧化，造成DNA单链断裂(Single．strandbreak，SSB)、DNA双链断裂(DSB)及DNA．蛋白交联等多种类型的损伤。电离辐射对蛋白质和酶的影响包括对分子结构及合

7、成影响，对分解代谢的增强等。蛋白质和酶分子在照射后可发生分子结构的破坏，包括肽键电离、肽键断裂、巯基氧化、二硫键还原、旁侧羟基被氧化等；Lipf等的研究发现，经H202处理后蛋白质在一级结构中呈现出肽链断裂，氨基酸组成改变，异常氨基酸产生，羰基产生，蛋白质空间结构由紧密变为松散，无规则卷曲明显增加等【51。辐射对蛋白质生物合成的影响比较复杂，有的被激活，有的被抑制，有的呈双相变化，即先抑制而后增强；另外，辐照可以显著增强