辐射的生物效应
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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
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)
(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。
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
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。
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
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?
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,
(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
来自百度文库
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
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。
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。
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
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。
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
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 C
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
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)
(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。
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
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。
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
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?
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,
(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
来自百度文库
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
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。
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。
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
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。
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
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 C