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1、第一章电离辐射生物学作用的物理和化学基础第一节.电离辐射的种类及其生物学作用一.电离辐射的种类与物质的相互作用放射性核素与各种核反应堆所产生的电离辐射可分为两类:直接电离辐射和间接电离辐射,直接电离辐射发射的是带电粒子,如电子,质子,α粒子等,它们与物质发生碰撞使物质电离,间接电离辐射发射的不是带电粒子,如光子(χ,γ线),中子等,.χ和γ射线β粒子─即电子流,当原子核内某一个中子转变成质子时便伴随着是电子的产生,这种电子就是β粒子,所以β粒子就是电子流.α粒子─即氦核组成的粒子流,带有两个正电荷,粒子由两个质子和两个中子组成.中子带电重粒子第二节.
2、电离和激发由于生物体内含有大量水，水分子电离产生一个正粒子和一个自由电子，辐射也可以作用于细胞内的水分子，引起水分子的改变，水的辐解产物引起生物大分子的损伤。辐射作用于生物大分子或水分子均可引起电离和激发。H2O___激发_____H2O*→H*+OH*└────┐H2O电离H2O+e-─┘│├─+H2O→H+OH-│├──HH++OH*└──H2O→eaq-当电离辐射对水分子作用时，水分子所获能量不足以使电子击出，不能发生电离作用，而只使水分子的电子跃迁至外层，即称为水分子的激发。激发的水分子(H2O*)分子很不稳定，迅速释放能量解离成H*和OH*
3、两种自由基,,激发水分子产生的自由基能量较小,重组合的机会较多.水的辐解产物：H2O~~~~→H.+.OH+e-水合+H2+H2O2+H3O+原发辐解产物产额见表1.4水化电子──第三节.传能线密度和相对生物效应1.传能线密度传能线密度(LinealEnergyTransfer,LET)是指带电粒子在组织(或其它介质中经过一定距离，由于碰撞而损失的能量。单位是每微米密度物质的千电子伏(kev/μm)。随着带电粒子穿透距离不同，即使径迹很短的α粒子，沿径迹的电离密度很大。电离辐射构成的生物损害与LET的高、低有关，高LET粒子在物质中产生生物效应的概率
4、较高，高LET的快中子要比低LET的γ线更有效的产生生物效应。2.相对生物效能(relativebiologicaleffectiveness,RRE)又称”相对生物效应”,照射剂量相等，电离辐射种类不同所产生的生物效应不同，高LET辐射的生物效应大于低LET的辐射效应，所以常用"相对生物效应"。参与辐射引起特定生物效应所需的吸收剂量RBE=──────────────────────────────所研究的辐射在相同照射条件下,引起同等程度生物效应所需的吸收剂量第四节 自由基一.自由基的概念:二.自由基与活性氧三.自由基对生物分子的作用4
5、.抗氧化防御功能第五节.直接作用和间接作用(一).直接作用电离辐射作用于溶液系统中的溶质，使之发生损伤，作用于生物系统引起生物活性大分子的损伤，此即直接作用。细胞内比较密集的生物大分子，如DNA,可在辐射作用时直接出现功能和结构的改变。(二).间接作用生物机体中，间接作用系指辐射通过水的原发辐解产物(H*,OH*eaqH,H2O2,H*,OH*)对生物大分子的损伤。为了说明间接作用的存在，以四效应为证据。1.稀释效应一定数量的电离辐射产生固定数量的自由基,如果是间接作用,失活溶质分子数，与固定数量的自由基有关，与溶液浓度无关。失活分子的百分数随溶液浓
6、度增加而下降。如果是直接作用失活的溶质分子随溶液浓度成正比增长。而失活分子百分数与溶液浓度无关。这就表明直接作用与间接作用的差别。2.氧效应受照射的组织、细胞或溶液，其辐射效应随氧浓度的增加而增加，这种现象在放射生物效应中称为氧效应(Oxygeneffect)。治疗肿瘤时瘤细胞在增加氧的条件下，辐射敏感性增高，可提高治疗。H*+O2→HO2(氧化氢自由基)HO2+H*→H2O2(过氧化氢)⑴氧化反应使含铁蛋白质中的亚铁离子变成三价铁离子。Fe+OH*→Fe+OH-⑵脱氢反应使具有活性的-SH基变成-S-S-键，使含-SH基的酶失活。2R-SH+2OH
7、→R-S-S-R+2H2O⑶脱氨基反应使蛋白质的氨基酸脱氨基，导致蛋白质的结构破坏。H3N-CH3COO-+OH*→HOCHCOO-+NH3⑷有机过氧化物的形成反应形成的有机过氧化物，对机体细胞产生毒性。3.保护效应降低温度或置于冰冻状态可使辐射损伤减轻。4.温度效应受照射体系中由于有其它物质的存在，使辐射对溶质的操作效应减轻。(三).直接作用和间接作用的相对效应第六节辐射原发作用的几种学说(一)硫氢基学说-SH基是某些酶的活性基团，而-S-S-基是许多蛋白质构形所必需的物质。在维持机体正常功能方面起重要作用，电离辐射首先损伤对辐射最敏感的-SH，而
8、干扰了-SH基的正常功能，甚至导致细胞死亡。这就是所谓的硫氢基学说。含-SH的辐射防护剂容易与蛋白质的巯基结
