辐射生物学中的重要实验成果
生物医学研究中的紫外线应用
生物医学研究中的紫外线应用第一章紫外线的基本概述紫外线是电磁波谱中波长介于可见光和X射线之间的一种辐射。
它被进一步分为三个波段：紫外A波（UVA，波长320-400纳米），紫外B波（UVB，波长280-320纳米）和紫外C波（UVC，波长200-280纳米）。
UVA是最长的波长，穿透力最强，能够穿透大气层，造成紫外线的90%以上，对人体皮肤内层的胶原蛋白有破坏作用，可导致皮肤发黑或变黄；UVB的穿透力较弱，只能在地表层产生效应，对人类皮肤的表层有损伤作用，可导致皮肤晒伤和皮肤癌的发生；UVC的穿透力最弱，如果不考虑小部分经过人造装置后释放的UVC外，其被大气层完全过滤，对人体没有可见的影响。
第二章紫外线在生物学实验中的应用紫外线在生物学实验中被广泛应用。
在分子生物学中，紫外线可以被用于核酸电泳。
常见的电泳材料例如琼脂糖，其质地能够过滤掉大分子DNA或RNA片段。
在处理电泳样本前，需要将样本中的核酸用乙溴化铵溶液进行加香兰素或阳离子染料的作用。
随后，将样本放在UV照射箱中，使得DNA或RNA分子发生交联，进一步凝胶化和减小其迁移速度，从而便于进行定量分析与检测。
此外，在微生物学和病毒学研究中，紫外线被应用于杀死细菌和病毒，常见的紫外线照射器是消毒柜。
第三章紫外线在医学实践中的应用紫外线在医学实践中的应用主要有两方面。
一方面，紫外线照射可以作为一种治疗方法，例如在治疗白癜风和银屑病时使用光疗法。
这些皮肤病发生在皮肤色素细胞或角质细胞中，当UVB波段的紫外线照射到皮肤上时，会刺激皮肤内大量的细胞活动，进而加速皮肤细胞的更新。
这样便可以让病人的皮肤恢复正常。
另一方面，在医疗器械领域，紫外线灯可以被用来作为口腔杀菌或净化水的工具。
此外，小型化的紫外线LED也被广泛应用于健康领域。
例如：智能手表、感应卡、口罩等诊断设备，其使用了便携型或低功率的紫外线LED。
第四章紫外线的生物安全问题与其它辐射一样，过度或不安全的紫外线照射，会对人体或环境带来潜在的生物安全问题。
《放射生物学》(含实验内容)教学大纲.
《放射生物学》（含实验内容）教学大纲课程编码：10272060课程名称：放射生物学英文名称：Medical Radiobiology开课学期：8学时/学分：80学时/5 （其中实验学时：36学时）课程类型：专业必修课开课专业：放射医学选用教材：医学放射生物学（第二版）主要参考书：《生物化学》，顾天爵主编《生理学》，张镜如主编《医学免疫学》，龙振洲主编《医学遗传学基础》，杜传书主编《医学细胞生物学》，宋今丹主编《医学分子生物学》，伍欣星、聂广主编《辐射剂量学》，田志恒编《实用放射放射治疗物理学》，冯宁远、谢虎臣、史荣等主编《肿瘤放射治疗学》，谷铣之、殷蔚伯、刘泰福等主编《放射毒理学》，朱寿彭、李章主编《放射损伤和防护》，刘克良、姜德智编《医学放射生物学》，刘树铮主编《低水平辐射兴奋效应》刘树铮著《辐射免疫学》，刘树铮编著《辐射血液学》，刘及主编Radiobiology for the radiologist, Hall EJ eds执笔人：金顺子、龚守良、吕喆一、课程性质、目的与任务医学放射生物学是放射医学的一门重要的基础学科。
通过医学放射生物学的学习，使放射医学专业本科生重点掌握电离辐射对动物机体，特别是人体的影响，为进一步学习放射防护，放射损伤和放射治疗提供生物学理论基础。
二、教学基本要求理论课教学要求使用多媒体和板书结合起来，讲授放射生物学的理论知识；实验课教学要求教师提前进行预实验，保证实验结果的可行性和准确性，让学生掌握实验技能，培养学生的科研思维和创新能力。
三、各章节内容及学时分配第一章电离辐射生物学作用的物理和化学基础[目的]1.了解医学放射生物学研究的基本知识2.系统掌握电离辐射生物学作用的基本规律及其原理3.掌握影响电离辐射生物效应的主要因素[讲授内容]1.电离辐射的种类与物质的相互作用（1）电磁辐射（2）粒子辐射2.电离和激发（1）电离作用（2）激发作用（3）水的电离和激发3.传能线密度与相对生物效能（1）传能线密度（2）相对生物效应4.自由基（1）自由基的概念（2）自由基与活性氧（3）自由基对生物分子的作用（4）抗氧化防御功能5.直接作用与间接作用（1）直接作用（2）间接作用6.氧效应与氧增强比（1）氧效应（2）氧增强比（3）氧浓度对氧效应的影响（4）照射时间对氧效应的影响（5）氧效应的发生机制7.靶学说与靶分子（1）概述（2）单击模型（3）多击模型（4）单击与多靶模型（5）DNA双链断裂模型（6）靶分子8.影响电离辐射生物效应的主要因素（1）与辐射有关的因素（2）与机体有关的因素[授课时数] 6学时[自学内容]1.辐射增敏及辐射防护[教学手段]课堂讲授，采用挂图或多媒体教学设备等第二章电离辐射的分子生物学效应[目的]1.掌握DNA损伤、修复及其生物学意义2.掌握染色质的辐射生物效应3.掌握辐射对细胞膜结构与功能的影响及辐射致癌的分子基础4.了解辐射所致RNA、蛋白质细胞与功能变化以及辐射所致的能量代谢障碍[讲授内容]1.辐射甩致DNA损伤及其生物学意义（1）DNA链断裂（2）DNA交联（3）DNA损伤的生物学意义2.辐射引起的DNA功能与代谢变化（1）辐射对噬菌体、DNA感染性的灭活作用（2）辐射对DNA转化活力的影响（3）辐射对DNA生物合成的抑制作用与机制（4）辐射对DNA降解过程的作用3.染色质的辐射生物效应（1）染色质的辐射敏感效应（2）染色质的辐射降解（3）染色质蛋白的辐射效应4.DNA辐射损伤的修复及其遗传学控制（1）不同类型DNA损伤的修复（2）DNA的损伤修复机制（3）基因组内修复的不均一性（4）DNA修复基因5.辐射对细胞膜结构与功能的影响（1）辐射对膜组分的影响（2）辐射对膜转运功能的影响（3）辐射对膜结合酶活性的影响（4）辐射对膜受体功能的影响（5）辐射对DNA-膜复合物的作用6.辐射致癌的分子基础（1）体细胞突变（2）癌基因和肿瘤抑制基因[授课时数] 6学时[自学内容]1.辐射所致RNA结构与功能的变化2.蛋白质和酶的辐射生物效应3.辐射所致的能量代谢障碍[教学手段]板书、挂图或多媒体课件第四章电离辐射的细胞效应[目的]1.掌握电离辐射对细胞作用的特点，为学习辐射整体效应打下基础2.学习辐射细胞生物学的基本规律，指导肿瘤放射治疗的临床实践[授课内容]1.细胞的放射敏感性（1）不同细胞群体的放射敏感性（2）不同时相细胞的放射敏感性（3）环境因素对细胞放射敏感性的影响2.电离辐射对细胞周期进程的影响（1）电离辐射对细胞周期进程的影响（2）电离辐射影响细胞周期进程的机制①G1期阻滞及基因调控②G2期阻滞及基因调控③电离辐射影响细胞周期进程的生物学意义3.电离辐射引起细胞死亡及机制（1）辐射引起细胞死亡的类型（2）细胞凋亡①细胞凋亡的概念②细胞凋亡的的特征③细胞凋亡的基因调控④细胞凋亡的辐射效应4.细胞存活的剂量效应（1）细胞存活的概念（2）细胞存活的体内、外测量（3）细胞存活的剂量效应曲线①指数单击曲线②多击或多靶曲线5.辐射诱导的细胞损伤及其修复（1）细胞放射损伤的分类（2）细胞放射损伤的修复（3）影响细胞放射损伤及修复的因素[授课时数] 6学时[自学内容]1.辐射对细胞功能的影响（本章第六节）2.诱导的细胞突变及恶性转化（本章第七节）[教学手段]部分多媒体教学第五章电离辐射对调节系统的作用[目的]学习电离辐射对调节系统作用的基本规律，解释辐射效应整体调节机制。
毫米波的生物学非热效应
毫米波的生物学非热效应根据毫米波辐射的功率密度和辐射时间等的不同，往往表现出不同的生物学效应。
一、毫米波对微生物的作用余萍等采用频率38GHz，波长7.9mm等幅波，功率密度≤10mW/cm2低功率毫米波的临床常用治疗剂量，圆形辐射器直径15cm，辐射距离1.0cm进行体外直接辐射金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌3种细菌，结果：不同辐照时间（15min/20min/30min/45min）单次辐射，3种细菌株计数与对照组相比差异无显著性（P＞0.05）；不同辐射次数的3种细菌株与对照组相比，在辐射4～5次后差异有显著性（金黄色葡萄球菌P<0.01，大肠杆菌P<0.05，铜绿假单胞菌P<0.01），证实毫米波辐射没有直接杀菌作用，但辐射4～5次后有一定的抑菌作用，提示毫米波具有辅助消炎的临床价值。
但黄育宽等应用38GHz，功率密度≤10mW/cm2，直径6cm圆柱状辐射器，辐射金黄色葡萄球菌（ATCC，25923）和大肠埃希氏菌（ATCC，25922）菌株（购自北京中国药品生物制品检定所），辐射距离0.2cm或0.5cm，所使用的辐射量对金葡萄球菌和大肠埃希氏菌未见到杀灭或抑制作用。
即使辐射时间最长（30min），辐射次数最多（5次），与对照组比较，细菌生长繁殖及代谢均无统计学差异。
因此作者不支持毫米波在体外对细菌有直接作用的观点。
上述不同结果可能与实验条件、菌株差异性及敏感性以及毫米波频率的选择等因素不同有关。
这一问题值得进一步研究和探讨。
由于毫米波具有显著的频率窗效应，即频率特异敏感性，因此还需要对更多频率段毫米波进行体外杀菌或抑菌观察，才能得出正确的结论。
阐明这一问题对于毫米波临床应用具有重要的指导意义。
二、毫米波对机体免疫系统的作用研究表明，毫米波可影响淋巴细胞膜的酶活性，如钙-镁ATP酶等，导致细胞内第二信使cAMP和Ca2+浓度变化，从而影响细胞膜通透性和细胞功能。
电磁辐射的生物学效应
非热效 应 是 指 生物 体 吸 收能 量 后 ， 织 或 系 组 统 产 生 的作 用 与热 没 有直 接关 系 的变化 。 电磁辐 射非 热效 应 的特 点 之 一 是 窗 效 应 ， 窗 效 应 有 频 率 窗 和 强 度 （ 功 率 密 度 ） 效 应 之 或 窗 分 …。频 率 窗效 应 指 在 某 一 频 段 内 ， 只有 某 些 离 散 的 、 率 区 间极 窄 的 电磁 波 才 能 产 生 的 生 物学 频 效应 ； 强度 窗效 应是 指 在某 一功 率 密度 范 围 内 ， 只 有 某些 离散 的 、 率 密 度 区 间极 窄 的 电 磁 波才 能 功 产 生 的生 物 学 效 应 。研 究 非 热 效 应 的 理 论 主 要
论 。
位差（ 静息 电位） 即所谓 的势垒。离子在膜两侧 ， 达到 平衡 ， 是离 子 的扩散 力 和 电场 力对 抗 的结果 。
电磁 辐射 作用 在膜 上 ， 响 电场力 ， 影 对膜 电位 即势
垒产生了作用 。膜电位 的漂移 ， 会影响离子对膜
的通 透而 产生 生物效 应 。 （ ）生 物 系统 的相 干 电振 动理 论 。该 理论 认 ３
细胞和分子水平生物效应和机 理 ， 及其对细胞因 子诱 导和 对肿 瘤形 成 的影 响 。希望 能对 今后 的工 作提供有益的借鉴 。
２ 电磁 辐射的生物学效应
电磁辐射使生物系统产生的与生命现象有关
的响应 称 为 电磁 辐 射 的生 物学效 应 。影 响 电磁辐 射生物 学效 应 的 主要 参 数 是 频 率 和强 度 ， 同频 不 率和 强度 的 电磁 辐 射 产 生 生 物 学 效 应 的 方 式 不 同 ， 应也 不 同 。 电磁 辐 射 生 物 学 效 应从 热 作 用 效 方式上 分 为热效 应 和非 热效 应 。
电离辐射生物学效应
电离辐射⽣物学效应电离辐射⽣物学效应电离辐射的⽣物效应主要是DNA的损伤所致，DNA是关键靶。
直接作⽤：电离辐射的能量直接沉积到⽣物⼤分⼦上，引起⽣物⼤分⼦的电离和激发，从⽽引起⽣物效应。
⽣物效应和辐射能量沉积发⽣在同⼀分⼦上。
间接作⽤：电离辐射⾸先作⽤于⽔，使⽔分⼦产⽣⼀系列原初辐射分解产物（·OH，H·，e-⽔合，H2O2），然后通过⽔的原初辐射分解产物再作⽤于⽣物⼤分⼦，引起后者的物理和化学变化。
⽣物效应和辐射能量的沉积发⽣在不同分⼦。
表N 电离辐射⽣物学作⽤的时间效应时间/s发⽣过程物理阶段10-18快速粒⼦通过原⼦10-17~10-16电离作⽤H2O~→H2O++e-10-15电⼦激发H2O~→H2O*10-14离⼦-分⼦反应，如H2O++H2O~→·OH +H3O+10-14分⼦振动导致激发态解离：H2O*→H·+·OH10-12转动弛豫，离⼦⽔合作⽤e-→e-⽔合化学阶段<10-12e-在⽔合作⽤前与⾼浓度的活性溶质反应10-10·OH，H·和e-⽔合及其他⾃由基与活性溶质反应（浓度约1mmol/L）<10-7刺团1）（spur）内⾃由基相互作⽤10-7⾃由基扩散和均匀分布10-3·OH，H·和e-⽔合与低浓度活性溶质反应（约10-7mmol/L）1⾃由基反应⼤部分完成1~103⽣物化学过程⽣物学阶段数⼩时原核和真核细胞分裂受抑制数天中枢神经系统和胃肠道损伤显现约1个⽉造⾎障碍性死亡数⽉晚期肾损伤、肺纤维样变形若⼲年癌症和遗传变化1）刺团：指⾃由基发⽣反应的⼩体积电离作⽤：⽣物组织的分⼦被粒⼦或光⼦流撞击时，其轨道电⼦被击出，产⽣⾃由电⼦和带正电的离⼦，即形成离⼦对，这⼀过程称为电离作⽤。
激发作⽤：当电离辐射与组织分⼦相互作⽤，其能量不⾜以将分⼦的轨道电⼦击出，可使电⼦跃迁到较⾼能级的轨道上，是分⼦处于激发态，这⼀过程称为激发作⽤。
电离辐射的生物学效应
0.51～1.00
少数人（约5%）出现轻度症状： 淋巴细胞、白细胞、血小板可降低
头晕、乏力、不思食、失眠、口
到照前的25%～50%，半年内可
渴等
能恢复到正常水平。
1.01～1.50
一部分人（约5～50%）出现恶心， 少数人可能出现呕吐
淋巴细胞和血小板可降低50%以上， 白细胞可降低至50%，可能恢复 到正常值。
②这一
癌症总计 值仅用于 一般公众 。用于工 作人员人 群的致死 性癌症总 危险取 4.00×102Sv-1。
电离辐射引起的法定职业病
职业性放射性疾病是指劳动者在职业活动中所患 的放射性疾病。放射工作人员所受到的职业照射 剂量达到或超过一定的水平时，则可能引起局部 或是全身放射性疾病。
分为11类：
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
受照剂量（Gy）
临床症状
＜0.10
无明显变化
0.10～0.25 无明显变化
血液学变化
— 淋巴细胞数略降后升高，逐渐恢复，
白细胞数变化不明显。
0.26～0.50
个别人（约2%）出现轻微症状：头 晕、乏力、食欲下降、睡眠障碍 等
《2024年北京大学辐射防护科研组环境放射性核素研究进展》范文
《北京大学辐射防护科研组环境放射性核素研究进展》篇一一、引言随着科技的发展和人类对自然资源的不断开发利用，环境中的放射性核素问题日益凸显，其对人体健康和生态环境的影响引起了广泛关注。
北京大学辐射防护科研组致力于环境放射性核素的研究，旨在为环境保护和人类健康提供科学依据。
本文将对该科研组在环境放射性核素研究方面的进展进行详细介绍。
二、研究背景与意义环境中的放射性核素主要来源于核能开发、核事故、医疗废弃物等方面。
这些放射性核素一旦进入生态环境，可能对生物体产生潜在的危害。
因此，对环境中的放射性核素进行研究和监测，对于保护人类健康和生态环境具有重要意义。
北京大学辐射防护科研组在环境放射性核素领域的研究，不仅有助于了解环境中的放射性核素分布、迁移和转化规律，还可为政策制定和环境保护提供科学依据。
三、研究内容与方法1. 研究内容北京大学辐射防护科研组主要研究环境中的放射性核素，包括其来源、分布、迁移、转化规律及其对生态环境和人体健康的影响。
研究内容包括但不限于：（1）环境中放射性核素的分布与迁移规律；（2）放射性核素在生物体内的积累与代谢；（3）放射性核素对人体健康的影响及危害程度；（4）放射性核素的监测与治理技术。
2. 研究方法该科研组采用多种研究方法，包括实验室分析、现场观测、数学模型模拟等，对环境中的放射性核素进行综合研究。
实验室分析主要利用现代分析技术对样品进行成分分析和性质鉴定；现场观测则是对实际环境中的放射性核素进行实时监测和记录；数学模型模拟则是通过建立模型，对放射性核素的迁移和转化规律进行模拟和分析。
四、研究进展与成果1. 研究进展北京大学辐射防护科研组在环境放射性核素研究方面取得了显著进展。
该科研组通过对环境中放射性核素的分布、迁移和转化规律进行深入研究，揭示了其潜在的生态风险和健康危害。
同时，该科研组还开展了大量现场观测和实验室分析工作，为政策制定和环境保护提供了科学依据。
2. 研究成果该科研组在环境放射性核素研究方面取得了一系列重要成果。
放射生物学重点
第四讲放射生物学放射生物学(Radiobiology)研究电离辐射对生物体作用及其效应规律的一门科学。
涉及初始事件及一系列的物理、化学和生物学方面的改变。
为制定放疗方案提供理论依据，指导放射生物防护工作，减少正常组织损伤。
主要内容◆电离辐射的分子生物学作用及原理掌握电离辐射的直接&间接作用◆电离辐射的细胞效应掌握细胞周期时相与放射敏感性◆肿瘤放射生物学掌握肿瘤体积倍增时间: Tpot的概念◆正常组织及器官的放射反应掌握早反应组织和晚反应组织◆分次放射治疗的生物学基础掌握“4Rs"概念放射生物学的意义◆从分子、细胞层面探索射线的损伤和修复机制(重要的科研手段)◆研究照射的分次、分割、总剂量、乏氧、再氧合、损伤修复、再增殖、生物修饰剂等对肿瘤的效应，为放射治疗学的理论基础◆射线对正常组织、肿瘤组织作用的生物效应，探索最佳的照射方法，最大程度地保护正常组织。
◆通过对肿瘤放射敏感性的研究，为前瞻性临床试验提供备选治疗方案，为制定个体化放疗方案提供基础。
第一节辐射效应及时间标尺物理阶段(激发电离)化学阶段(自由基反应DNA损伤)生物效应阶段(修复过程酶反应细胞生物效应早反应晚反应癌变)1.1物理阶段辐射在生物材料中的能量吸收引起激发(Excitation) /电离(lonization)激发——原子或分子的电子跃迁到高能态而不射出电子。
（引而不发）电离——辐射具有足够能量使原子或分子射出一个或多个轨道电子。
光量子与生物体的物理效应(照射时的能量释放、激发和电离)由于光量子的能量不同，与物质发生的作用类型也不相同1)光电效应:当一个光量子和原子相碰撞时，它可能将所有的能量都交给一个电子，使电子脱离原子而运动，而光子本身被吸收。
由于这种作用而释放出来的电子叫光电子。
光电效应是在光量子能量较低时发生的。
它与吸收体密度、原子质量数和原子序数有关。
2)康普顿效应:光量子能量中等时的效应。
光量子和原子中的一个电子发生弹性碰撞所致。
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辐射生物学中的重要实验成果辐射生物学是一门介于生物学和物理学之间的跨学科学科，研
究辐射对生物体的影响。
在长期的研究中，人们积累了大量的实
验成果，其中有许多对于了解辐射生物学的本质及其应用具有重
要意义。
本文将就部分重要实验进行分析。
1. 靶分析理论
辐射生物学最基本的问题是辐射对细胞和分子的直接作用和间
接作用的影响。
20世纪50年代，史密斯和利吉特提出了靶分析理论，即假定辐射对细胞的影响主要是与细胞中某些靶分子的反应
产生的效应。
据此推导，当活细胞被辐射后，靶分子会受到损伤，从而引发一系列随即反应。
这种理论为了深入研究辐射损伤的原
因和机制，对于辐射生物学的发展和应用具有重要意义。
2. R线小鼠实验
在辐射生物学的研究中，小鼠是最常用的实验动物之一。
1956年，一种叫做R线的高剂量辐射被用于小鼠实验，产生了一种让
人意想不到的现象，即使在高剂量辐射后，小鼠的寿命曲线并没
有发生突变，反而寿命变长了。
这项实验引起了广泛的关注，通过大量的实验数据，研究人员证实， R线小鼠中的长寿基因会在辐射下被激活，并延长小鼠的寿命。
这一实验具有与生命科学相关的重大意义，同时对于环境诱导的老化研究以及人类寿命延长有着重要的启示作用。
3. 福岛核事故对植物组织和细胞的影响
福岛核事故是人类历史上最严重的核泄漏事故之一，也是辐射生物学中的重要事件。
福岛核事故带来的辐射污染对周边环境产生巨大的影响，然而其对植物组织和细胞的影响却得到了广泛的研究。
研究表明，福岛核事故对植物组织和细胞的影响随着辐射剂量的增加而逐渐增加，对植物的正常生长以及其DNA和RNA 的合成造成了巨大影响。
但是，在这次核事故中，有些植物种类却表现出非常强的适应性和耐受性，在高剂量辐射下仍能存活繁衍下一代，这些珍贵的生物资源为辐射生物学的研究提供了重要实验信息和样品。
总的来说，辐射生物学的研究在环境保护、医学诊疗和核能等领域具有重要的应用价值，重要实验成果不仅丰富了学科理论体系，也为学科的研究提供了更多的实证依据。
随着科学技术的不
断进步，辐射生物学为人类健康和环境保护做出更多贡献的前景是非常值得期待的。