辐射的生物效应

某些DNA片段形成基因，我们知道０，１是计算机语言 基础，而碱基（四种）就具备这种功能。
二. 辐射对细胞作用
①直接作用的对象 普遍认为DNA是电离辐射作用主要的靶。 因此当射线直接击中DNA分子，将会把能 量沉积在DNA，引起其激发和电离。
②间接作用 在细胞的正常生活状态下，生物大分子存在 于大量水分子环境中，人体主要组成是水 。 电离辐射生物效应的间接作用是主要的，间 接作用中辐射引起水分子的电离和激发
在碱基切除修复过程中，由DNA糖基化酶去除损伤 碱基，即按下列步骤：
1. 损伤碱基→DNA糖化酸将其去除 2. 受损的DNA链→DNA内切酶切割 3 糖—磷酸残基→磷酸二酯酶清除。 4. 最后由聚合酶以完整链为模板进行修复合成 5. 由连接酶连接缺口。
b. 重组修复 1 两条链同时受到损伤 2 单链损伤尚未修复时发生了复制， 造成对于损伤位置的新链缺乏正确的模板
导入：
第四章 辐射的生物效应 第一节 细胞的辐射效应
我们前面了解了剂量当量、当量剂量，其中都涉 及射线的相对生物效应。即相同的吸收剂量，对同 一组织的作用效果是不同的，换句话说，辐射的生 物效应不同。
传能线密度（水中）的差别是关键因素，即单位 距离上射线损失的能量越多，阻止本领越大，品质 因数越大。那又有一个问题，为什么单位距离上射 线损失能量越大，生物效应就越大呢？
（3）双链断裂。 DNA两条链在同一处或相邻处断裂称为双链断裂。 单链断裂，DNA能通过酶类物质自身修复，而双链 断裂则难以修复，这是细胞死亡的主要原因。
品质因数
LET大，则在一个小的范围内，使双链同时断裂的 概率增大，无法修复
LET低，很可能只破坏了一个DNA链，而DNA可 以进行修复，DNA再次恢复健康。
④稀释效应：实验表明，一定量的电离辐射在某 种溶液中产生的自由基数目是恒定的。如果作用是 间接地，则失活分子数与浓度无关，因为作用是间 接的，没直接作用在溶质的自由基也会间接使溶质 受伤。所以当自由基数目确定条件下，浓度越高， 则失活溶质分子的百分数随浓度升高而下降。
自由基
小结：
辐射生物学效应发生过程中的直接作用和间接作用， 只有在特定条件下才能加以区分。实际上活细胞受辐 射损伤时，直接作用和间接作用是同时存在。在造成 活细胞辐射损伤的研究中，两种作用是相辅相成的，
这些自由基业可能游离到“簇”外，与溶质分子发 生反应 H O2 HO2 HO2 HO2 H2O2 O2
这些自由基和 H2O2 会对DNA造成损伤：
通过自由基的间接作用，在最靠近DNA处由于水分 子电离形成的自由基向DNA扩散，将能量转移给 DNA，使该分子产生化学变化。
抽氢→形成有机自由基 加成→自由基加入有机键部位
T
碱基不同决定了核苷酸不同
DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋 而成，双螺旋结构。不同的核苷酸之间是由脱氧核 糖与磷酸由脂键相连。
两链的核苷酸之间，也就是双链的内测，碱基之间由 氢键连接。
每一个碱基和另一个链的碱基之间都是互补的，因此， DNA复制也采用这种原则，只要有一个链是健康的， DNA就能恢复。
②间接作用
H2O
激发
H2O*
H2O
H2O 电离
H2O e
H OH
H H2O
图 4-5 水分子电离产物
H+ OH
H2O-
H OH
H
e aq
水化电子
上面的这些反应过程并非分布于平均空间，是 在很小的体积内，是成簇存在。
“簇”内自由基可发生重新组合反应
H H H2 OH OH H2O2（强氧化性）
自由基的间接作用受到某些条件的影响，会起到增 强或降低反应效果的作用
可通过实验（氧效应、温度效应、防护效应、稀释 效应）来说明间接作用的存在 ①氧效应： 辐射效应随周围介质中氧浓度增高而增加。
O2 H HO2, HO2 HO2 H2O2 +O2 HO2 H H2O2
H2O2 更加容易与DNA发生相互作用，破坏性更大
在氧效应中存在一个概念叫氧增强比 氧增强比：缺氧条件下引起一定效 应所需辐射剂量与有氧条件下引起 同样效应所需辐射剂量的比值。
缺氧剂量 有氧剂量
②温度效应：一定条件下，受照射系统的辐射效应， 随周围温度升高而加重。主要原因是温度升高，自由 基扩散加快。
③防护效应：在受辐射系统中，由于其它物质存在， 辐射对溶质的损伤降低。这是由于：水中的自由基非 常活泼，且不具有专一性，故有2种以上分子溶质时 都可与自由基反应。
（4）DNA交联 DNA分子受损伤后，在碱基之间或碱基与蛋白 质之间形成共价键。形成DNA-DNA交联和 DNA-蛋白质交联
（5）簇损伤 DNA损伤不是均匀分布的，是成簇存在的，这是 由于电离辐射通过细胞时能量沉积在径迹周围
DNA修复 按损伤修复机理分为回复修复、切除修复、
重组修复、错配修复和SOS修复。 a. 切除修复
需要重组酶系将另一段未受损伤的双链DNA移 到损伤部位附近，提供正确模板进行重组
我们前面说过，普遍认为DNA是电离辐射作用的 靶。辐射生物效应是通过DNA损伤表现的，那 DNA损伤有几种方式呢？
1）碱基变化：①碱基环破坏 ②碱基脱落 ③碱基替代 ④形成嘧啶二聚体
碱基辐射敏感性： T C A G
胸胞 腺 鸟
2）DNA单链断裂：磷酸二酯链断裂，脱氧核糖 分子被破坏，碱基破坏或脱落等都可以引起一条核 苷酸链断裂。
细胞核包含染色体。人类细胞通常有46个染色体，染 色体由蛋白质和脱氧核糖核酸组成。脱氧核糖核酸就 是DNA，DNA的基本组成单元是脱氧核苷酸（A—腺 嘌呤，G—鸟嘌呤，C—胞嘧啶，T—胸腺嘧啶） 细胞核含有细胞为执行自己的功能和进行自身繁殖素 需要的所有信息
脱氧核苷酸的结构为 磷酸
脱氧核糖
A 含氢 G 碱基
一、细胞与DNA
我们先来回顾一下细胞的功能，细胞的组成为：细胞 核、细胞质、细胞膜、核膜，细胞核内含有染色体和 核仁。
细胞膜 细胞质
核膜
染色体 核仁
细胞核
图 4-1 人体细胞结构示意图
细胞质，是细胞的“工厂”。细胞质分解食物，并将 之转化为能量和小分子，随后这些小分子又转化为供 自己维持生存和繁衍所需的复杂分子。