第一篇 基本概念 1
第一章 绪论 3
第一节 放射生物学的发展 3
第二节 放射生物学与放射医学 5
第三节 有关专著的历史回顾 6
第四节 本书的目的和内容 7
第二章 放射生物学的物理和化学基础 9
第一节 电磁辐射和粒子辐射 9
一、辐射的种类 9
1．电磁辐射和粒子辐射 9
2．电离辐射和非电离辐射 9
二、电磁辐射 10
1．X射线和γ射线 10
1．α粒子 12
2．电子和正电子 12
三、粒子辐射 12
2．紫外线 12
3．质子 14
4．中子 14
5．负π介子 15
6．重离子 15
第二节 辐射与物质的相互作用 15
一、带电粒子与物质的相互作用 15
1．α粒子 15
2．电子 17
3．负π介子 18
4．重离子 19
4．散裂反应 20
3．中子俘获 20
1．弹性散射 20
二、中子与物质的相互用作 20
2．非弹性散射 20
三、X射线和γ射线与物质的相互作用 21
1．光电效应 21
2．康普顿效应 21
3．电子对产生 21
4．组织中致电离光子能量的吸收 21
四、紫外线与物质的相互作用 23
第三节 辐射作用的时间进程 23
一、辐射的直接作用和间接作用 23
二、电离辐射的原初作用过程 24
三、电离辐射作用的时间表 24
四、时间进程的研究方法 25
2．物理化学阶段（10-14～10-12s） 27
3．化学阶段（10-12～10-2s） 27
五、早期辐射效应及其防治的可能性 27
1．物理阶段（≤-14s） 27
4．生物化学阶段（10-3～10-2s） 28
5．早期生物学阶段（数秒至数小时） 28
第四节 自由基 28
一、自由基的种类和特性 28
1．定义和种类 28
2．特性 30
二、自由基的生成途径 31
1．单分子均裂 31
6．酶促反应 32
5．电子俘获 32
3．光解 32
2．辐射分解 32
4．过渡金属离子的电子转移 32
三、水的辐射分解 33
四、自由基与生物靶分子的主要反应 34
1．羟自由基、水合电子和超氧化物阴离子等在细胞中的行为 34
2．自由基的主要反应 36
3．靶分子自由基的命运 37
第五节 氧效应 39
一、氧效应和氧增强比（OER） 39
二、氧效应与氧浓度的关系 40
三、辐照前的氧效应 41
四、辐照后的氧保护作用 41
五、氧效应的机理 42
1．LET的定义 43
第六节 传能线密度和相对生物效应 43
一、传能线密度（LET） 43
2．LET的径迹均值和吸收剂量均值 44
3．品质因数（Q） 45
二、相对生物效应（RBE） 46
1．RBE的含义 46
2．RBE的影响因素 48
三、LET、RBE、OER的相互关系 48
1．LET与RBE的关系 48
2．LET与OER的关系 49
四、LET、RBE和Q的局限性 51
第三章 靶学说和靶分子 54
第一节 靶学说 54
二、单击效应 55
一、靶学说的基本概念 55
三、多击效应 57
四、单靶与多靶 59
五、靶体积和靶分子量的估计 60
六、靶的钝化与射线品质 64
七、靶学说的适用范围 65
第二节 生物大分子钝化曲线和细胞存活曲线模型 66
一、生物大分子和病毒的钝化曲线 66
二、细菌的存活曲线 68
三、哺乳动物细胞的存活曲线 68
四、DNA双链断裂模型 71
五、其它模型 75
六、D1，D27，D9，N等参数的计算 76
第三节 靶分子和靶结构 77
一、基因组DNA 78
1．基因组DNA是靶分子 78
2．基因组的靶部位 79
3．基因组中靶与非靶的可能的分子机理 81
二、生物膜 84
第二篇 生物大分子的辐射效应 87
第四章 辐射引起的DNA结构损伤 89
第一节 碱基损伤 90
一、在充氧的溶液中照射时的碱基损伤 90
1．胸腺嘧啶 90
2．胞嘧啶 92
3．腺嘌呤 92
4．鸟嘌呤 92
二、在固体状态下照射时的碱基损伤 94
三、在细胞中DNA受照射时的碱基损伤 95
第二节 糖基的破坏 97
一、在充氧的溶液中照射时的糖基破坏 97
二、在固体状态下照射时的糖基破坏 97
三、在细胞中DNA受照射时的糖基破坏——碱不稳定性位点 97
第三节 DNA链断裂 98
一、链断裂的种类 98
二、链断裂的分子机理 98
1．脱氧戊糖和磷酸二酯键的破坏 98
2．碱基损伤——酶敏感位点和无嘌呤/无嘧啶位点 100
三、DNA在不同条件下照射时的链断裂 101
1．在充氧的DNA溶液中照射时的链断裂 101
3．在细胞中INA照射时的链断裂 102
2．在固体状态下照射DNA时的链断裂 102
四、电离辐射引起DNA链断裂的几个特点 103
1．单链断裂与双链断裂的比值 103
2．氧效应对链断裂的影响 104
3．LET对链断裂的影响 105
4．关于链断裂是否随机分布的问题 107
5．不同细胞照射后的链断裂数 108
第四节 DNA交联 109
一、DNA交联的种类 109
二、DNA蛋白质交联（LPC） 109
1．DPC存在的证据 109
2．DPC形成的分子机理 111
3．氧效应对DPC形成的影响 111
4．温度对DPC形成的影响 112
三、DNA-DNA链间交联 113
5．染色质状态对DPC形成的影响 113
6．体内DPC形成时对DNA和蛋白质的选择性 113
四、DNA链内交联——嘧啶二聚体的形成 115
1．嘧啶二聚体的形成 115
2．嘧啶二聚体在DNA链上分布的非随机性 116
第五节 DNA二级和三级结构的变化 118
一、增色效应和Tm值 118
二、旋光色散和圆二色性 120
三、粘度 121
四、其它 122
第六节 DNA结构损伤的主要检测技术 122
一、碱基损伤 122
二、DNA单链断裂和双链断裂 122
四、嘧啶二聚体 124
三、DNA蛋白质交联和DNA-DNA链间交联 124
第七节 研究DNA损伤的生物学意义 125
一、DNA复合损伤 125
二、DNA损伤的分子生物学后果 126
第五章 辐射引起的DNA功能和代谢的变化 131
第一节 辐射对噬菌体DNA感染性的灭活作用 131
一、辐照从噬菌体分离出的DNA 131
二、辐照噬菌体 133
第二节 辐射对DNA转化活力的影响 134
一、活体照射后DNA的转化活力 134
二、体外照射后DNA的转化活力 135
第三节 辐射对DNA生物合成的抑制作用 135
一、剂量效应 135
1．核苷酸形成的障碍 138
二、抑制机理 138
2．能量供应受干扰 139
3．与DNA合成有关的酶反应受抑制 139
4．模板损伤 139
5．射线对DNA复制过程的影响 140
三、辐射对细胞DNA合成期的影响 141
1．细胞从G1期进入S期 141
2．S期DNA合成的抑制 144
第四节 辐射对DNA降解的加强作用 144
一、细胞DNA 的降解是酶促反应 144
二、时间过程和剂量的关系 145
三、DNA降解的分子性质 145
五、DNA降解作为辐射损伤指标 146
1．脱氧核糖核酸酶 146
四、DNA降解和细胞死亡的关系 146
2．脱氧胞嘧啶核苷 147
3．β-氨基异丁酸 149
4．其它核酸降解产物 149
第六章 DNA辐射损伤的修复 151
第一节 DNA不同类型损伤的修复 152
一、DNA单链断裂的修复 152
二、DNA双链断裂的修复 153
三、碱基损伤的修复 155
四、DNA修复合成 155
第二节 DNA损伤的修复机理 157
一、回复修复 157
1．酶学光复活 157
2．单链断裂重接 158
2．切除 159
1．识别 159
3．嘌呤的直接插入 159
二、切除修复 159
3．修补 163
4．连接 163
5．多聚ADP-核糖的作用 164
三、损伤的“耐受” 165
1．复制后修复 165
2．SOS修复 166
第三节 基因组内修复的不均一性 168
一、重复序列中的DNA修复 169
二、活性基因中的修复 169
三、活性基因中转录链的修复 171
二、酵母的修复基因 173
一、原核细胞的修复基因 173
第四节 DNA修复基因 173
三、人的修复基因 175
第五节 运用新的生物技术研究DNA修复 176
一、应用核酸探针研究修复 177
二、病毒探针的使用 177
三、用DNA介导的基因转移法研究损伤修复 179
四、修复基因的分离与克隆 181
第七章 染色质的辐射效应 185
第一节 染色质结构和辐射敏感性 185
一、染色质与染色体 185
二、染色质结构 186
三、常染色质和异染色质、活性染色质和非活性染色质 187
四、核小体连接区的辐射敏感性 187
五、染色质紧密程度对辐射敏感性的影响 190
一、碱基损伤及其修复 191
第二节 活性染色质与非活性染色质的辐射敏感性 191
二、DNA单链断裂及其重接 192
三、脱氧核糖核酸酶消化 194
四、模板活性 194
第三节 常染色质与异染色质的辐射敏感性 195
第四节 染色质的辐射降解 196
一、染色质的辐射降解是由于继发的酶学反应 196
二、辐射敏感组织与不敏感组织的染色质降解 197
三、蛋白酶在染色质降解中的作用 197
四、核酸酶在染色质自身消化中的作用 198
第五节 染色质蛋白的辐射效应 198
一、染色质中蛋白质对DNA的保护作用 198
1．组蛋白合成抑制与DNA合成抑制的关系 199
二、组蛋白的辐射效应 199
2．组蛋白H1磷酸化的抑制与细胞分裂延迟 200
3．各种组蛋白的辐射效应 200
三、非组蛋白的辐射效应 202
1．辐射敏感和不敏感组织染色质中的非组蛋白含量 202
2．活性染色质和非活性染色质中的非组蛋白含量大 203
3．非组蛋白组分的辐射效应 203
第六节 研究染色质辐射效应的生物学意义 205
第八章 辐射引起的RNA结构与功能的变化 207
第一节 辐射对总RNA生物合成的影响 207
一、体外照射后RNA的生物合成 207
1．RNA聚合酶与DNA模板的结合 208
2．RNA合成的起始 208
5．模板DNA的损伤性质对RNA合成的影响 209
4．RNA链和RNA聚合酶的释放 209
3．RNA链的延伸 209
二、细胞照射后RNA的生物合成 210
三、整体照射后RNA的生物合成 211
第二节 辐射对hnRNA和mRNA的影响 215
第三节 辐射对tRNA的影响 218
第四节 辐射对rRNA的影响 221
第九章 蛋白质和酶的辐射效应 226
第一节 辐射对蛋白质和酶的结构与功能的影响 226
一、蛋白质和酶一级结构与功能的变化 226
二、蛋白质和酶高级结构与功能的变化 229
第二节 辐射对蛋白质和酶生物合成的影响 234
一、对蛋白质生物合成的影响 235
二、对酶的诱导生成的影响 237
1．整体照射后多核糖体的变化 238
三、照射后核糖体的变化 238
2．细胞离体照射后多核糖体的变化 239
3．膜结合多核糖体的照后变化 239
4．核糖体在休外照射后的钝化作用 239
第三节 辐射对蛋白质分解代谢的影响 240
一、蛋白质分解代谢的增强 240
二、某些蛋白质分解代谢产物的变化 240
1．氨基酸的排泄 241
2．肌酸的排泄 241
3．牛磺酸的排泄 242
4．其它 243
第十章 电离辐射对细胞膜结构与功能的影响 244
第一节 细胞膜的结构与功能 244
1．脂质过氧化的自由基链式反应 246
第二节 电离辐射对膜组分的影响 246
一、对脂质的作用 246
2．脂质过氧化作用对蛋白质和酶的损伤 247
3．脂质过氧化对亚细胞结构的损伤 248
4．抗氧化剂的作用 248
二、对蛋白质的作用 249
1．肽链的辐射分解 249
2．肽链的电离 250
3．肽键断裂 250
4．巯基氧化 250
5．二硫键还原 250
三、对糖的作用 250
2．膜流动性与辐射敏感性的关系 252
1．恒粘度适应 252
一、膜流动性 252
第三节 电离辐射对细胞膜物理化学性质的影响 252
3．膜流动性与脂质过氧化的关系 253
4．膜流动性与膜蛋白变化的关系 254
二、膜表面电荷 256
1．细胞电泳迁移率的变化 256
2．影响因素 257
三、膜导电性 259
第四节 电离辐射对膜转运功能的影响 260
一、膜运输机理的变化 260
1．主动运输、被动运输和中介运输 260
2．亲脂和亲水的中性有机分子、有机阳离子和有机阴离子的膜通透性 262
二、细胞器膜结构的破坏和内含成分的外逸 263
1．溶酶体膜 263
第五节 电离辐射作用于膜蛋白巯基的后果 264
2．线粒体膜 264
3．核膜 264
第六节 电离辐射对膜结合酶活性的影响 267
第七节 电离辐射对膜受体功能的影响 271
第八节 电离辐射对DNA-膜复合物的效应 274
一、DNA-膜复合物的成分及辐射敏感性 274
二、真核细胞DNA-膜复合物的辐射效应 276
三、原核细胞DNA-膜复合物的辐射效应 277
第十一章 辐射所致的能量代谢障碍 282
第一节 糖代谢紊乱 282
一、糖原生成和糖原异生 283
二、糖酵解 283
三、三羧酸循环 285
一、氧化磷酸化与能量储存 287
第二节 线粒体氧化磷酸化的解偶联 287
二、辐射对线粒体氧化磷酸化抑制的作用特点 288
三、辐射对线粒体氧化磷酸化抑制的作用机理 290
第三节 核磷酸化作用的抑制 291
一、辐射对核磷酸化抑制的作用特点 291
二、辐射对核磷酸化抑制的作用机理 292
第四节 细胞内ATP含量下降的其它原因 294
第五节 能量代谢障碍的后果 295
第三篇 几个有关的医学实际问题 299
第十二章 辐射致突、致癌的分子生物学 301
第一节 辐射的致突、致癌效应 301
第二节 辐射致突的分子基础 303
一、细胞突变的基本原理 303
1．点突变 304
2．染色体突变 305
3．基因组突变 306
二、辐射致突的类型和机理 306
1．电离辐射引起的突变类型 307
2．突变发生的部位 309
3．DNA损伤演变为突变的机理 310
第三节 辐射致癌的分子基础 312
一、癌形成的多步骤论 313
二、体细胞突变 315
三、癌基因与抗癌基因 316
1．癌基因家族 316
2．癌基因的激活和异常表达 317
3．抗癌基因的作用 320
第十三章 老化与辐射 324
第一节 有关老化机理的几种学说 324
一、自由基假说 324
二、交联假说 324
第二节 老化过程中染色质结构和功能的变化 325
一、染色质结构的变化 325
二、梁色质功能的变化 326
第三节 老化过程中DNA修复能力的变化 327
一、紫外线照射后DNA期外合成能力与动物寿命 327
二、老化细胞中DNA修复能力的下降 330
三、DNA修复缺陷细胞的老化 331
四、基因选择性损伤的积累与老化 331
一、膜结构的变化 332
二、膜功能的变化 332
第四节 老化过程中膜结构和功能的变化 332
第五节 老化过程中膜脂质的过氧化 333
一、脂质过氧化的加速 333
二、体内天然抗氧化物质的含量与动物寿命 334
第六节 老化过程中超氧化物歧化酶活性的变化 336
一、体内超氧化物歧化酶的含量与动物寿命 336
二、老化细胞中超氧化物歧化酶水平的下降 338
第七节 辐射对老化过程的影响 338
第十四章 细胞受照射后死亡的分子机理 342
第一节 细胞死亡的类型 342
第二节 细胞间期死亡的生化机理 345
一、代谢障碍 345
三、遗传结构的损伤 347
二、膜结构的损伤 347
1．淋巴系细胞的染色质降解 348
2．染色质降解的机理 349
3．可溶性染色质生成与细胞死亡的关系 351
第三节 细胞增殖死亡的生化机理 353
一、DNA是与细胞增殖死亡有关的靶 353
1．微束照射实验 353
2．DNA自杀实验 355
3．辐射敏感细胞株的启示 355
二、DNA分子中与死亡密切相关的损伤 356
第十五章 辐射防护剂与辐射增敏剂的分子机理 360
第一节 辐射敏感性 360
一、辐射敏感性的含义 360
二、辐射敏感性的修饰 361
一、内源性防护物质 362
1．还原型谷胱甘肽 362
第二节 影响辐射敏感性的内在因素 362
2．维生素C和维生素E等 366
3．超氧化物歧化酶 368
二、环腺苷酸 369
三、染色质结构状态 370
四、DNA修复能力 372
五、与膜有关的因素 372
第三节 辐射防护剂 373
一、辐射防护剂的研究概况 373
二、辐射防护剂的作用机理 377
1．活性基团的钝化 377
2．活性基团形成的抑制 380
3．靶分子的稳定 382
5．代谢调节 385
4．内源性巯基的释放 385
6．生物反应修饰 392
第四节 辐射增敏剂 393
一、辐射增敏剂的研究概况 393
1．亲电子硝基化合物 394
2．亲电子性非硝基化合物 396
3．巯基反应剂 396
4．稳定的自由基 397
6．其它 397
二、辐射增敏剂的作用机理 398
1．氧的辐射增敏作用和乏氧细胞的辐射抗性 398
2．乏氧细胞增敏剂的作用机理 399
3．细胞内巯基水平的下降 401
4．DNA损伤的加重和修复的抑制 406
6．作用于膜的辐射增敏机理 411
5．能量代谢的抑制 411
7．改变肿瘤细胞的氧合状态 412
第十六章 辐射敏感的DNA修复缺陷病 417
第一节 检测DNA修复缺陷的常用方法 417
一、细胞存活率分析 418
二、姐妹染色单体交换率分析 418
三、DNA修复合成分析 419
四、DNA复制后修复分析 419
五、宿主细胞复活反应 419
六、酶敏感位点丢失分析 420
七、细胞突变率分析 420
八、对拟辐射药物敏感性的分析 421
第二节 着色性干皮病 422
一、着色性干皮病临床症状 422
二、着色性干皮病病因的分子机理 424
三、着色性干皮病细胞的互补现象 426
四、变种着色性干皮病 431
第三节 毛细血管扩张共济失调 432
第四节 Bloom氏综合征 436
第五节 Cockayne综合征 437
第六节 Fanconi氏贫血及其它 438
第七节 改善DNA修复基因缺陷的有效方法——基因转移技术 439
一、基因转移前的准备 440
二、基因转移方法 441
三、基因转移后的选择 443
四、基因转移实验设计 444
第八节 纠正辐射敏感细胞DNA修复基因缺陷的尝试 444
常用分子放射生物学名词缩写或简称 444