15.1概述(课件)《环境毒理学》同步教学（高等教育出版社）

15.1概 述 本 章 内 容 第一节　概 述 第二节 环境电离辐射对动物和人体的损 伤效应 第三节　环境电离辐射对植物的损伤效应 第四节　环境电离辐射作用机制 1.电离辐射的概念和种类 2.电离辐射强度的表征 3.电离辐射的作用机制 4.电离辐射产生生物效应的分子机制 本 章 重 点 1.电离辐射对生物体的作用方式 2.电离辐射对基因和细胞信号转导的影响 本 章 难 点 第一节    概 述 地球上的生物不仅受到宇宙辐射、地球辐射及体内外自然存在的放射性同位素辐射等天然本底辐射的作用，而且随着人类科学技术的发展，受到人为诱发的辐射作用越来越强，如医疗照射、核动力生产、核武器、核事故等。 返回本章目录 根据作用方式的不同，通常将辐射 分为电离辐射和非电离辐射两类。 本章主要论述环境电离辐射对生物 体的毒作用及其机制。 一、电离辐射的概念和种类 由直接或间接电离粒子，或两者混合组成 的任何射线所致的辐射，统称为电离辐射。 直接电 离辐射 间接电 离辐射 (1)高速的带电粒子，如粒子、β粒子、质子等，能直接引起物质电离，属于直接电离粒子，由它们引起的辐射称为直接电离辐射。 (2)Χ射线、射线、中子等不带电粒子，是通过与物质作用时产生的带电次级粒子引起物质电离的，属于间接电离粒子，由它们引起的辐射称为间接电离辐射。 二、电离辐射强度的表征 (一)辐射剂量和剂量率 (1) 辐射剂量（或称照射剂量）：表示电离粒子在空气中产生电离大小的物理量，单位为库仑每千克(C/kg) ，旧的专用单位是伦琴（R）。 (2) 剂量率：指单位时间内机体所接受的照射剂量，单位为库仑每千克秒，用符号C/（kg·s）表示。 (二)吸收剂量 表示单位质量物质吸收的辐射剂量，其国际单位是戈瑞（Gy），1Gy=1J/kg。 (三)剂量当量 剂量当量（H）：指在生物组织内一点上吸收剂量（D）、品质因子（Q）和其他修正因素（N）的乘积。 表达式： H=D·Q·N (四)传能线密度 传能线密度：指直接或间接电离粒子在其单位长度径迹上消耗的平均能量，单位是J/m，习惯上用keV/μm 。 (五)相对生物效应 (RBE) 由X或γ射线引起某种生物效应所需要的吸收剂量与所研究的电离辐射引起相同生物效应所需吸收剂量的比值(或倍数)，即为该种电离辐射的相对生物效应。常以X射线和60Co的γ射线为基础确定RBE。 (六)氧效应和氧增强比 (1)氧效应：受照射的生物系统或分子 的辐射效应随介质中氧浓度增加而增加的现象。 (2)氧增强比：缺氧条件下产生一定效应的辐射剂量与有氧条件下产生同样效应的剂量之比。 三、辐射作用的时间进程 电离辐射对生物体的作用时间从10－18秒左右开始,可一直延续到机体死亡，甚至对其后代也有影响，数秒到数小时的早期辐射效应在几十年后仍然难以消除，由此引发的癌症或遗传性疾病时有发生，可见辐射作用的时间跨度相当大，大致可分为物理阶段、化学阶段和生物学阶段，其间发生的主要变化总结于图15-1中。 生物大分子发生变化，伴随体内防御机制起作用 正常生化反应受到干扰，同时体内修复机制也在起作用 细胞的结构、功能受影响，发生突变、凋亡及细胞器损伤等 发生可见损伤，细胞死亡或机体病变，突变的远期效应显现 粒子能量被吸收，引起细胞或体液中水分子等的电离或激发 快速粒子（带电粒子、光子、中子等）通过原子，电离辐射开始 辐射产生的活泼基团与机体正常代谢产物发生化学反应 图15-1　电离辐射效应的时间历程示意图 10－18 s 10－14 s 10－12 s 10－3 s 10 s 数秒至 数小时 数小时至数年 四、放射性核素的外照射和内照射 人类一直生活在有电离辐射的环境中，除了天然辐射及人工辐射源造成的体外照射外，环境中的放射性核素还可通过呼吸道、胃肠道及皮肤伤口进入体内，并在体内沉积。体内的放射性物质即是一个内照射源，它将不断地照射身体直到被排出体外，或直到它的放射活性衰变枯竭。 放射性核素从进入体内到被清除 一半的时间称为“生物半衰期” 放射性核素的活性衰变一半的时间 称为“物理半衰期” 对一个特定的放射性核素，如果知道 它的“生物半衰期”和“物理半衰期”， 就可