电离辐射的生物学效应讲解
电离辐射的生物学效应(一)
电离辐射的生物学效应（一）引言：电离辐射是一种常见的自然现象，包括宇宙射线、地球射线以及人工产生的辐射等。
它对生物体有着不可忽视的影响，其中生物学效应是一个重要的研究领域。
本文将从五个大点阐述电离辐射的生物学效应。
一、电离辐射的基本概念1. 电离辐射的定义和分类2. 电离辐射与非电离辐射的区别3. 电离辐射的测量和单位二、电离辐射对DNA的影响1. 电离辐射与DNA的直接相互作用2. DNA的辐射损伤与修复机制3. DNA损伤与细胞凋亡关系的研究进展4. DNA损伤对基因突变和肿瘤发生的影响5. 电离辐射引起的DNA断裂及其可能的后果三、电离辐射对细胞的影响1. 电离辐射对细胞的直接效应2. 细胞周期与电离辐射效应的关系3. 电离辐射诱导的遗传效应4. 电离辐射的辐射损伤途径和修复机制5. 电离辐射对细胞分化和再生能力的影响四、电离辐射对生物体的长期影响1. 长期低剂量辐射与健康影响的研究进展2. 电离辐射对人类生殖细胞和胚胎的影响3. 电离辐射对遗传物质传递的影响4. 电离辐射对生物体老化过程的影响5. 长期暴露于电离辐射的潜在风险和防护策略五、电离辐射的应用和防护1. 医学中的电离辐射应用2. 核能行业的电离辐射防护3. 电离辐射防护技术的发展4. 电离辐射对职业人群的影响和防护5. 公众对电离辐射的认知和防护意识的提高总结：电离辐射的生物学效应是一个复杂而重要的研究领域。
本文从电离辐射的基本概念、对DNA的影响、对细胞的影响、对生物体的长期影响以及应用和防护等五个大点进行了阐述。
研究电离辐射的生物学效应不仅有助于理解辐射对生物体的影响机制，还对实际应用和防护具有重要意义。
电离辐射的生物学效应(二)
电离辐射的生物学效应（二）引言概述：电离辐射是指具有足够能量的辐射粒子，例如X射线、γ射线和质子，能够从原子或分子中剥离电子的过程。
在人类暴露于电离辐射下，生物体受到直接和间接的生物学效应。
本文将重点讨论电离辐射的生物学效应，并从五个方面展开讨论。
正文：1. 细胞损伤a. 电离辐射能与DNA分子直接作用，导致DNA链断裂和碱基损伤。
b. DNA损伤可能导致细胞凋亡或突变，进而影响细胞功能。
c. 辐射还可导致蛋白质、脂质和其他细胞组分的分解或损伤。
2. 遗传效应a. DNA损伤可能传递给后代，导致基因突变或染色体畸变。
b. 高剂量电离辐射的暴露可导致不稳定细胞遗传物质，进而引发遗传疾病。
c. 遗传效应可能以不可逆或可逆的方式表现。
3. 放射病a. 高剂量电离辐射暴露可引发急性放射病，表现为恶心、呕吐、衰竭和骨髓功能抑制等。
b. 慢性低剂量电离辐射暴露可能导致放射性癌症和非癌疾病的发展。
c. 放射病的预防和治疗措施需要综合考虑剂量、时机和个体敏感性等因素。
4. 辐射影响身体组织和器官a. 骨髓是辐射最敏感的组织之一，辐射可引起骨髓功能抑制和造血系统损伤。
b. 神经系统受到辐射影响，可导致认知和行为方面的变化。
c. 非目标器官，如肺、肾脏和肝脏等，也可能受到电离辐射的损伤。
5. 防护和减轻电离辐射的生物学效应a. 遵守辐射安全操作规程，包括正确使用辐射防护设备和随身携带个人剂量计。
b. 发展和采用新的辐射防护技术和方法，如屏蔽器材和防护服。
c. 加强宣传和教育，提高公众和从业人员对电离辐射生物学效应的认识和防护意识。
总结：综上所述，电离辐射的生物学效应包括细胞损伤、遗传效应、放射病、对身体组织和器官的影响等。
减轻这些效应的关键在于做好辐射防护工作，加强宣传教育，并持续研究和发展新的防护技术和方法。
以此保护人类和生物多样性的健康。
电离辐射的生物效应
辐射致癌还受遗传因素和环境因素的影响 如犹太人儿童的甲状腺癌发生率比其他少数民族 高；吸烟可使铀矿工肺癌的发生率增高。
电离辐射对染色体的损伤
电离辐射诱发染色体畸变
1、数目改变…… “多倍体”和“非整倍体”。 2、结构上的改变……断裂 。 畸变类型：见后页染色体图
应用：用染色体畸变率来估算人体接触辐射剂量大小的方 法被称为生物剂量估算法（生物剂量计）。
电离辐射的生物 效应
分类
按效应范围分：
1、躯体效应somatic effects 2、遗传效应 genetic effects
按效应出现的时间分：
1、近期效应short-term effects：几天~几个月，如急性 放损。
2、远期效应long-term effects：几年到几十年，如癌、 白内障、辐射遗传效应等。
2, 临床潜伏期：指从受照到肿瘤被确诊的 时间；
表3-1 辐射诱发人体恶性肿瘤的潜伏期（年）
肿瘤类型 白血病 骨肉瘤 5～10 5～15
10
平均 10 15 20 23
20～30
全部表现期 25～30 25～30 ＞40 ＞40 ＞40
影响电离辐射致癌的因素
按效应发生规律的性质可分：
1、随机性效应stochastic effects： （理解要点）发病率与受照剂量有关，严重程度
与剂量无关、无阈值、如癌症和遗传性疾病等。 2、确定性效应deterministic effects 以前叫非 随机性效应，也有人译为肯定性效应。有阈值、不 超过阈值不会发生、剂量越大，损害越严重 如急 性放射病、皮肤放射损伤等。可制订防护标准。
电离辐射的几个特殊效应
1、胎内照射效应 胎内照射或宫内照射：胚胎发育过程中受到
电离辐射生物效应
从时间上来讲：原发作用是指射线作用于 机体之后到出现明显症状之前的一系列变化过 程；继发作用是：指症状出现后的一系列变化 过程。 从研究内容上讲：原发作用包括了机体在 射线的作用下的能量吸收、传递转化、以及与 此相应的生物分子和细胞微细结构的损伤和破 坏。继发作用则包括由原发作用后进一步引起 的生物化学变化、代谢紊乱、功能障碍、病理 形态的改变；以及临床症状的出现和发展。
2、晚期放射性溃疡：（注：以半年 为界，半年以上为晚期）， 其特点：边缘特别齐类拟木工的着子； 血凝不好；溃疡创面肉芽不好。
3、放射性皮肤癌： 放射性皮肤癌是在射线所致的角化过 度或溃疡长期不愈的基础上恶变而成。 四肢多为鳞状上皮细胞癌而颈部多为基 底细胞癌。放射性皮肤癌通常是局部的， 其恶性程度较低，但如忽视或治疗不当， 则可扩展或向远处转移。
恢复期
皮肤脱屑， 轻度色素沉 着，3周后 毛发再生
红班区干 性皮色素 沉着
上皮薄，弹性差， 干燥脱屑 ，皮肤 色素沉着或微血管 扩张约有疤痕
溃疡边缘可再生上皮， 大溃疡长期限不愈形成 疤痕，易破溃，遗留功 能障碍
慢性放射皮肤损伤
1、放射性皮炎 主要表现在皮肤营养障碍，脱形性性 变，指甲变暗，指纹变浅变薄、平滑， 硬，第一指节汗毛消失。 血管改变，充血，渗出，闭塞。 角化增殖，煤黑点 色素：可加深或变浅 鉴别：手癣
二、影响辐射生物效应的因素
1、与辐射有关的因素 1）辐射种类 2）照射剂量 3 ）剂量率（总剂量相同，剂量率高 生物效应越显著） 4）分次照射 5）照射方式 6）照射部位与面积
2、与机体有关因素 1）种系的放射性敏感性。（种系演化越高， 组织结构越复杂。放射敏感性越高） 2)个体的放射敏感性。个体发育所处阶段 不同而有很大差别,总体说来，放射敏感性随 个体发育过程而遂渐降低。 3）不同器官、组织与细胞的放射敏感性不 同 。
电离辐射的生物学效应名词解释
电离辐射的生物学效应名词解释导言：电离辐射是高能粒子或电磁波在物质中相互作用时产生的一种辐射形式。
电离辐射具有较高的能量，可以从原子或分子中剥离电子，导致生物体内部的化学键的破坏和细胞变异。
本文将对电离辐射的生物学效应进行深入解释。
一、电离辐射概述电离辐射是一种高能粒子和电磁波，它可以穿透生物体并与细胞内的分子发生相互作用。
这种相互作用导致原子中的电子被剥离，形成离子。
电离辐射主要分为两种类型：离子辐射和非离子辐射。
二、离子辐射的生物学效应离子辐射是一种高能量粒子，如阿尔法粒子、贝塔粒子和中子，能够与生物体内的分子碰撞，并将能量传递给它们。
这些碰撞会导致分子内的化学键断裂，破坏DNA和其他细胞组分的结构。
1. DNA损伤DNA是细胞中的遗传物质，离子辐射会导致DNA的单链和双链断裂，从而影响DNA的复制和修复能力。
这些损伤可能会导致细胞死亡或癌变，增加遗传性疾病和肿瘤的风险。
2. 细胞死亡离子辐射具有高能量，当离子辐射穿透细胞并与细胞内的分子相互作用时，可以引起细胞死亡。
细胞死亡会导致组织损伤，影响生物体的正常功能。
3. 基因突变离子辐射会导致DNA序列的改变，进而引起基因突变。
这些突变可能会导致细胞功能异常，增加患某些遗传疾病的概率。
三、非离子辐射的生物学效应非离子辐射是一种电磁波，如X射线、紫外线和无线电波。
与离子辐射不同，非离子辐射没有足够的能量将电子从原子中剥离，但仍然能够对生物体产生生物学效应。
1. 紫外线引起的皮肤损伤紫外线辐射能够穿透人体皮肤，导致DNA损伤和皮肤细胞的突变。
长期暴露在紫外线下会增加患皮肤癌和衰老的风险。
2. X射线引起的癌症X射线是高能量电磁波，用于医学诊断和治疗。
然而，过量的X射线照射可能会引起DNA损伤，增加患白血病和其他癌症的概率。
3. 无线电波的潜在影响无线电波是一种常见的非离子辐射，如手机信号和无线网络。
尽管目前没有明确的证据证明无线电波单独会导致严重的生物学效应，但一些研究表明长期暴露在高强度无线电波下可能对生殖系统和大脑功能产生一定影响。
电离辐射生物效应解读
31
人体各组织的放射敏感性
辐射敏感性
组
织
高度
淋巴组织（淋巴和幼稚淋巴细胞）；胸腺（胸腺细 胞）；骨髓；胃肠上皮（尤其是小肠隐窝上皮）； 性腺（睾丸和卵巢的生殖细胞）；胚胎组织
中度
感觉器官（角膜、晶状体、结膜）；内皮细胞；皮 肤及附件上皮(生发、毛囊、皮脂腺细胞）；唾液 腺；肾、肝、肺组织的上皮
轻度 不敏感
6
1898 法国 居里夫妇
自沥青铀中提出--- 钋 (Po) 镭 (Ra)
放射性
(radioactivity)这一名词就是居 里夫人所创
1903.12 诺贝尔物理学奖 1911 居里夫人 诺贝尔化学奖
7
• 卢瑟福 (Ernest Rutherford，1871—1937) 英国
1898. α, β,γ射线
遗传 代谢改变
25
辐射对DNA分子结构的破坏
26
DNA代谢改变
➢合成代谢↓
抑制程度与剂量依赖,且与多个环节有关
➢分解代谢↑
表现为脱氧核糖核酸酶(DNase酶)活性↑ (射线破 坏了溶酶体和细胞核膜结构)
27
（二）辐射对RNA作用
➢转录过程↓ ➢合成↓
第二章 电离辐射的生物学效应及放射防护PPT课件
9
10
11
二、影响辐射生物学效应的因素
（一）与辐射有关的因素
1．辐射类型 高电离密度的电离辐射，电离密度大， 射程小，如、射线，在组织内能量分布密集，内照射时 生物学效应相对较强。而γ（X）射线是低电离密度的电 离辐射，电离密度小，射程大，因此外照射时生物学效 应强。
20
二、放射卫生防护的基本原则
为了实现放射防护的目的，ICRP提出放射卫生防护的基 本原则。（International Commission on Radiological Protection，国际辐射防护委员会）
1．放射实践的正当化（justification of radiological practice） 2．放射防护的最优化（optimization of radiological
时内死亡。
15
2．缓发效应 在照射后的几年乃至二、三十年内出现， ①小剂量外照射 ②慢性内照射
16
四、低剂量辐射的兴奋效应
低剂量辐射对生物体的影响尚有不少争议。但有一点可 以肯定：低剂量辐射既可使人体出现防御和免疫功能增 强等有益的生物学反应，也可以出现染色体畸变、癌变 发生率增加等不利的反应，说明低剂量辐射的效果可能 是由其所引起的不同的生物学反应之间的竞争决定的。
14
三、剂量与效应的关系
（一）早期效应和缓发效应 1．早期效应 人体受辐照剂量当量： <1Sv，看不到明显症状 <5Sv，出现以造血系统损伤为主的放射病 >8Sv，出现以消化道损伤为主的胃肠急性放射病，症状
电离辐射的生物学效应讲解
一般从十分之几戈瑞至几戈瑞。
确定性效应剂量效应曲线特征
频率
12
10
8
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4
2
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0
1
2
3
4 剂量
25 20 15 10 5 0
1
2
3
4
剂量
（a） （b） （c）
病理情况阈值
5
严重程度
随机性效应
指发生的几率与剂量大小有关的效应。 特点：效应严重程度与剂量大小无关，没有阈值。 从辐射防护的角度来看，任何大小的电离辐射对
电离辐射生物学效应
广东省职业病防治院 苏世标
内容简介
概述 电离辐射的作用方式 辐射危害的机理 电离辐射的生物学效应 电离辐射对人体损伤效应的影响因素 放射工作人员健康标准
概述
随着X射线诊断学、介入放射学、核医学、放射治疗学等的 发展和普及，使医疗照射成为不断增加的最大人工电离辐射 照射的来源，在使用过程中，若管理不当，往往会引起一系 列的生物学效应问题。
受照 组织
睾丸
卵巢
眼晶 体
有害效应
暂时不育 永久不育
不育 可查出混浊
阈剂量
一次短时间照射（Sv）多年分次照射（Sv/a）
0.15
0.4
3.5—6.0 2.5—6.0 0.5—2.0
2.0 ＞0.2 ＞0.1
视力障碍（白内障）
5.0
＞0.15
造血机能低下
0.5
骨髓
再生障碍性贫血
1.5
＞0.4 ＞0.1
生物学效应
原发作用 继发作用
直接作用 间接作用
原发作用
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外照射
定义：外照射是辐射源处于机体或生物体外部所产 生的照射。 特点：只有机体或生物体处于辐射场中，才接受照 射，离开辐射场时，即不再接受照射。
放射性核素体表污染
定义：指放射性核素沾染于人体表面(皮肤或粘膜)。 特点：以外照射为主，若有伤口，易形成内照射。
电离辐的生物学效应
全身效应
躯体效应
电 效应对象
局部效应
离 辐
遗传效应
射
生
远期效应
物 学 效 应
效应时间
近期效应
慢性效应 急性效应
分
随机效应
类 效应规律
确定效应
躯体效应和遗传效应
受照射个体本身发生的各种效应称为躯体效应。 如辐射所致的骨髓造血障碍、白内障等。
受照射个体生殖细胞突变，而在子代身上表现出 的效应称遗传效应。这是由于电离辐射造成受照 者生殖细胞遗传物质的损伤，引起基因突变和染 色体畸变，导致后代先天畸形、流产、死胎和某 些遗传性疾病。遗传效应严重程度的变化范围很 大，一种是导致第一代遗传疾病的显著突变, 引 起儿童的先天畸形，有时会威胁生命；另一种是 隐性突变，对最初几个子代的影响很小，但后代 遗传损伤的总数增加了。
随着受照剂量的增大，对人体的放射损伤逐渐加重
几种放射损伤的阈剂量
放射损伤名称 外照射慢性放射病 外照射急性放射病 急性放射性皮肤损伤 慢性放射性皮肤损伤 放射性白内障 内照射放射病
生。 不同的受照对象，不同的器官组织其剂量阈值不同，
一般从十分之几戈瑞至几戈瑞。
确定性效应剂量效应曲线特征
频率
12
10
8
6
4
2
0
0
1
2
3
4 剂量
25 20 15 10 5 0
1
2
3
4
剂量
（a） （b） （c）
病理情况阈值
5
严重程度
随机性效应
指发生的几率与剂量大小有关的效应。 特点：效应严重程度与剂量大小无关，没有阈值。 从辐射防护的角度来看，任何大小的电离辐射对
全身照射和局部照射
当外照射的射线照射身体某一部位，引起 局部细胞反应者称局部照射。局部照射时 身体各部位的敏感性依次为腹部 > 盆腔 > 胸部 > 头部 > 四肢。
当全身均匀或非均匀受到照射而产生全身 效应时称全身照射。
近期效应及远期效应
近期效应是指受照射数小时至几周内出现的效应. 可分为急性效应和慢性效应两种。主要发生于核 事故或核武器袭击的受害者，或在较长时间内受 到超过剂量限值的辐射引起的全身慢性损伤。例 如急性放射病和急性皮肤放射损伤均属于急性效 应；而慢性放射病和慢性皮肤放射损伤则属于慢 性效应。
电离辐射所致健康效应的定量评价
不同照射剂量的、射线对人体损伤估计
剂量Gy <0.25 0.25—0.50 0.50—1.0 1.0—2.0 2.0—10.0 10.0—50.0 >50.0
对人体损伤的估计 无明显病变 可恢复的机能变化，可能有血液学变化 有机能、血液变化，但无临床症象 轻度骨髓型急性放射病 重度和极重度骨髓型急性放射病(部分死亡) 肠型急性放射病(全部死亡) 脑型急性放射病(全部死亡)
电离辐射生物学效应
广东省职业病防治院 苏世标
内容简介
概述 电离辐射的作用方式 辐射危害的机理 电离辐射的生物学效应 电离辐射对人体损伤效应的影响因素 放射工作人员健康标准
概述
随着X射线诊断学、介入放射学、核医学、放射治疗学等的 发展和普及，使医疗照射成为不断增加的最大人工电离辐射 照射的来源，在使用过程中，若管理不当，往往会引起一系 列的生物学效应问题。
基本概念
电离辐射：凡能使受作用物质发生电离现 象的辐射。
电离辐射生物学效应：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，人类的放射损伤是一种 严重的病理性辐射生物效应。
放射性危害人体的方式
内照射
外照射
混合照射
放射性核素体表污染
内照射
定义：放射性物质经吸入、食入或皮肤(完好的或伤口)进入 体内，从而造成放射性核素的体内污染，称为内照射
间接作用：射线作用于体内水分 子，引起水分子活化，生成自由 基并通过自由基又间接作用于生 物大分子，造成辐射损伤。
继发作用
由于生物活性大分子的损伤，继而发生的 组织细胞代谢的变化、功能和结构的破坏 等作用。
继发作用所致的细胞和组织器官的损伤可 以被机体的再生和代偿能力修复，但有时 或有的个体在修复后可在DNA中发生基 因突变，这是导致遗传效应和远期癌变的 重要原因。
混合照射
指上述一种以上作用方式作用于人体，也 可以是一种或一种以上上述作用方式与其 他类型非放射性损伤复合作用于人体，如 放射复合烧伤、放射复合创伤等
照射方式图例
电离辐射的介质
直接致
电离
α粒子、β粒子、质子、电子
电
粒子
离
辐
射 间接致
电离 γ射线、χ射线、中子
粒子
电离辐射生物学效应的基础
电离辐射生物效应作用和类型
生物学效应
原发作用 继发作用
直接作用 间接作用
原发作用
是指机体在电离辐射作用下导致相应的生 物大分子、DNA、组织细胞等的微结构 的损伤
原发作用分类
直接作用：射线作用于蛋白质、 核酸等生物活性大分子，产生电 离或激发，或引起化学键断裂， 造成分子结构和性质的改变，进 而导致正常功能和代谢作用的障 碍。
远期效应是指在照后数月才表现出来则称之为远 期效应，它也可以在照后几年或更长时间才出现， 例如辐射致癌、辐射致白内障、辐射性遗传效应 等。远期效应包括躯体晚期效应和遗传效应。
确定性效应
指受到较大剂量的照射后肯定要发生的效应。 严重程度与剂量大小有关，剂量愈高则效应的严重
程度愈大； 特点是有剂量阈值，即剂量超过一定数值时才会发
人都是有害的，都可能导致随机性效应，只不过 当剂量很小时效应发生的几率很低。 随机性效应的表现是诱发癌症。
随机性效应剂量效应曲线特征
频率
10
8
6
4
2
0
0
2
4
剂量
严 重 程 度
剂量
阈值与阈剂量
阈值：一种刺激达到开始引起感觉，或者 引起受激发的组织、器官基本全身器官反 应的强度。
阈剂量：是指电离辐射的某个剂量，当低 于该剂量时不出现有害效应；从另一个角 度看，则是指至少使1%-5%的受照个体发 生特异性效应所需的辐射剂量。