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第一章 绪论1

第一节 细胞与细胞生物学1

一、显微镜的问世及细胞学说的确立1

二、细胞生物学的研究内容2

第二节 放射生物学发展与前瞻2

一、放射生物学及其发展2

二、尚待解决的放射生物学问题3

三、系统放射生物学4

四、放射生物学前瞻5

第三节 辐射细胞生物学5

一、电离辐射生物效应5

二、电离辐射细胞效应6

参考文献12

第二章 放射生物学基础15

第一节 电离辐射的种类15

一、电磁辐射和粒子辐射15

二、电离辐射和非电离辐射16

三、天然电离辐射和人工电离辐射17

第二节 放射生物学中常用的剂量及其单位19

一、剂量概述19

二、剂量和剂量率20

第三节 电离和激发23

一、电离辐射的原初反应和继发反应23

二、电离和激发24

第四节 电离辐射与物质的相互作用及其基本规律24

一、电离辐射与物质的相互作用24

二、传能线密度与相对生物效能27

三、径迹结构和集簇损伤29

四、自由基与活性氧31

五、氧效应与氧增强比32

六、电离辐射的直接作用和间接作用32

第五节 电离辐射的生物效应34

一、躯体效应与遗传效应35

二、近期效应与远期效应37

三、确定性效应与随机性效应38

四、组织反应40

参考文献41

第三章 细胞放射敏感性及其化学修饰43

第一节 细胞放射敏感性的差异43

一、种系和个体发育的放射敏感性43

二、不同群体细胞的放射敏感性45

三、肿瘤细胞的放射敏感性55

四、低剂量辐射的超敏感性57

第二节 细胞放射敏感性的分子基础60

一、细胞周期的放射敏感性60

二、DNA损伤和修复期的细胞放射敏感性61

三、细胞放射敏感性的相关基因61

第三节 细胞放射敏感性的影响因素63

一、染色质结构和遗传性因素的影响63

二、环境和个体因素的影响65

第四节 放射增敏剂和放射防护剂66

一、放射增敏剂66

二、放射防护剂71

参考文献75

第四章 电离辐射靶学说及细胞存活曲线80

第一节 靶学说80

一、靶学说的产生和发展80

二、靶学说、靶体积及其应用80

三、靶效应81

第二节 靶分子与DNA双链断裂模型86

一、靶分子86

二、DNA双链断裂模型87

第三节 细胞剂量存活曲线90

一、体外细胞存活测定及其剂量存活曲线91

二、体内细胞存活测定及其剂量存活曲线93

三、细胞剂量存活曲线的参数94

四、双相和刺激剂量存活曲线95

五、直线和直线平方剂量存活曲线96

六、分次和不同LET辐射的细胞剂量存活曲线97

七、肿瘤细胞的剂量存活曲线99

参考文献101

第五章 电离辐射非靶学说及其相关细胞生物学效应102

第一节 非靶学说102

一、非靶学说102

二、非靶学说相关辐射细胞生物学效应的相互关系102

第二节 电离辐射所致的基因组不稳定性104

一、电离辐射基因组不稳定性发生的可能机制104

二、电离辐射基因组不稳定性与肿瘤104

三、基因组不稳定性与辐射致癌106

第三节 电离辐射旁效应107

一、电离辐射旁效应的提出及其存在的可能性107

二、电离辐射旁效应特征108

三、电离辐射旁效应机制111

第四节 低剂量电离辐射诱导的适应性反应116

一、低剂量辐射诱导适应性反应规律116

二、低剂量辐射诱导适应性反应机制118

三、适应性反应的普遍性121

参考文献123

第六章 细胞放射损伤与修复128

第一节 细胞放射损伤及其分类128

一、细胞放射损伤的病理学基础128

二、细胞放射损伤是以生物大分子损伤为基础129

三、细胞放射损伤分类129

第二节 细胞放射损伤的修复129

一、潜在致死性损伤的修复130

二、亚致死性损伤的修复133

三、缓慢修复138

第三节 影响细胞放射损伤及修复的因素138

一、射线种类138

二、剂量率140

三、氧效应142

参考文献143

第七章 DNA辐射损伤与修复145

第一节 DNA概论145

一、生物大分子的法则145

二、DNA是遗传的物质基础145

三、DNA结构146

第二节 DNA辐射损伤反应149

一、DNA损伤反应信号涉及的相关分子149

二、细胞周期调控信号反应151

三、miRNA调控DNA损伤反应的靶基因152

四、DNA损伤反应涉及的有关问题153

第三节 DNA辐射损伤方式153

一、DNA链断裂154

二、DNA交联157

三、DNA二级和三级结构的变化159

四、DNA集簇损伤160

第四节 DNA辐射损伤的修复161

一、DNA修复信号反应161

二、回复修复162

三、切除修复163

四、错配修复和跨损伤DNA合成165

五、DNA链断裂修复165

六、集簇损伤的修复168

七、DNA损伤与修复的生物学意义169

参考文献170

第八章 基因转录与翻译的电离辐射效应173

第一节 基因转录、翻译与调控173

一、转录173

二、翻译175

三、基因表达的调控176

四、非编码RNA178

第二节 电离辐射对转录的作用186

一、电离辐射对基因转录表达的作用186

二、电离辐射对RNA生物合成的作用187

三、电离辐射对不均一核RNA和mRNA的作用190

四、电离辐射对ncRNA的作用191

第三节 电离辐射对翻译的作用195

一、电离辐射对tRNA的作用195

二、电离辐射对rRNA的作用196

三、电离辐射对核糖体的作用197

第四节 电离辐射对蛋白质的作用198

一、蛋白质及其高级结构198

二、电离辐射对蛋白质生物合成的作用199

三、电离辐射对蛋白分子结构和功能的作用200

四、电离辐射对蛋白表达的作用202

五、电离辐射对蛋白质代谢的作用203

参考文献204

第九章 细胞信号转导的电离辐射效应209

第一节 细胞信号转导209

一、细胞信号转导特点209

二、细胞信号转导系统211

第二节 细胞信号转导的电离辐射效应216

一、DNA损伤反应的信号转导通路216

二、ATM依赖信号转导通路的电离辐射效应219

三、MAPK信号转导通路的电离辐射效应221

四、p53信号转导通路的电离辐射效应222

参考文献224

第十章 细胞膜及细胞间缝隙连接通讯的电离辐射效应227

第一节 细胞膜227

一、细胞膜的化学组成和分子结构227

二、细胞膜的物质运输和特化结构229

第二节 细胞膜的电离辐射效应232

一、电离辐射对细胞膜组分的作用232

二、电离辐射对膜转运功能的作用234

三、电离辐射对生物膜蛋白酶活性的作用236

四、电离辐射对DNA-膜复合物的作用236

五、电离辐射对膜受体功能的作用237

第三节 细胞连接及其电离辐射效应238

一、细胞连接239

二、细胞通讯在电离辐射旁效应中的作用243

参考文献244

第十一章 线粒体和内质网的电离辐射效应246

第一节 线粒体的电离辐射效应246

一、线粒体246

二、线粒体与细胞凋亡251

三、线粒体与电离辐射254

四、电离辐射抑制线粒体氧化磷酸化反应258

第二节 内质网的电离辐射效应260

一、内质网与内质网应激260

二、内质网与光辐射和电离辐射266

参考文献268

第十二章 电离辐射诱导染色体畸变及生物剂量计273

第一节 染色质和染色体273

一、对染色质和染色体的认识及其发展273

二、染色质274

三、染色体276

四、染色体的核型和命名281

第二节 染色体畸变287

一、人类染色体畸变288

二、小鼠生殖细胞染色体畸变类型293

第三节 电离辐射诱发染色体畸变296

一、电离辐射诱发染色体畸变的意义296

二、电离辐射诱发染色体畸变的剂量效应关系297

三、体内蓄积放射性核素诱发染色体畸变302

四、电离辐射诱发染色体畸变的机制303

第四节 电离辐射诱发生殖细胞染色体畸变305

一、大剂量照射诱发生殖细胞染色体畸变305

二、大剂量照射诱发联会复合体畸变305

三、低剂量急性照射诱发生殖细胞染色体畸变306

四、60 Co γ射线慢性照射诱发生殖细胞染色体畸变308

五、影响电离辐射诱发生殖细胞染色体畸变的生物因素308

第五节 染色质的电离辐射效应309

一、核小体连接区的电离辐射效应310

二、染色质的辐射降解310

三、染色质蛋白的辐射效应311

第六节 生物剂量计312

一、生物剂量计及测定313

二、常见的几种生物剂量计314

参考文献324

第十三章 电离辐射对细胞周期和细胞分裂的作用328

第一节 细胞周期和细胞分裂328

一、细胞周期328

二、细胞分裂331

三、肿瘤细胞增殖动力学及增殖特性334

第二节 电离辐射对细胞周期和细胞分裂的作用338

一、电离辐射对细胞周期进程的作用338

二、电离辐射对细胞分裂的作用343

参考文献344

第十四章 电离辐射对细胞分化和恶性转化的作用346

第一节 细胞分化及电离辐射的作用346

一、细胞分化346

二、电离辐射对细胞分化的作用351

第二节 细胞转化及电离辐射的作用356

一、细胞转化及其基本特征356

二、电离辐射诱导细胞转化359

三、电离辐射诱导细胞转化的机制361

参考文献362

第十五章 电离辐射诱导细胞衰老和死亡365

第一节 细胞衰老与电离辐射诱导细胞衰老365

一、细胞衰老及其基因调控365

二、电离辐射诱导细胞衰老369

第二节 细胞死亡与电离辐射诱导细胞死亡372

一、细胞死亡及其分类372

二、电离辐射诱导的细胞增殖死亡和间期死亡373

三、电离辐射诱导坏死性细胞死亡374

四、电离辐射诱导凋亡性细胞死亡376

五、电离辐射诱导自噬性细胞死亡383

参考文献390

第十六章 电离辐射对特有功能细胞的影响394

第一节 神经细胞的电离辐射效应394

一、发育神经细胞的电离辐射效应394

二、成体神经细胞的电离辐射效应395

三、特大剂量照射的神经细胞效应397

四、分次照射的神经细胞效应397

第二节 内分泌细胞的电离辐射效应398

一、垂体细胞的电离辐射效应398

二、肾上腺细胞的电离辐射效应399

三、甲状腺细胞的电离辐射效应399

第三节 造血细胞的电离辐射效应400

一、造血组织的电离辐射效应400

二、造血细胞的电离辐射效应402

三、外周血细胞的电离辐射效应403

四、造血基质细胞的电离辐射效应404

第四节 免疫细胞的电离辐射效应405

一、免疫细胞的电离辐射病理效应405

二、免疫细胞的电离辐射剂量效应406

三、免疫细胞的急性电离辐射效应408

四、免疫细胞的慢性电离辐射效应410

五、淋巴细胞归巢的电离辐射效应412

第五节 生殖细胞的电离辐射效应413

一、生殖的电离辐射效应413

二、生殖内分泌的电离辐射效应416

三、雄性生殖的分次照射和剂量率效应417

四、胚胎发育的电离辐射效应419

五、性器官发育的电离辐射效应422

第六节 小肠细胞和肝脏细胞的电离辐射效应423

一、小肠细胞的电离辐射效应423

二、肠型放射病的小肠细胞效应426

三、肝脏细胞的电离辐射效应427

第七节 肺脏、心脏和肾脏细胞的电离辐射效应429

一、肺脏细胞的电离辐射效应429

二、心脏及血管细胞的电离辐射效应430

三、肾脏细胞的电离辐射效应432

第八节 皮肤及其附属器细胞的电离辐射效应433

一、皮肤放射损伤的生物学特性434

二、皮肤及其附属器细胞的电离辐射病理效应434

参考文献436

第十七章 干细胞及其电离辐射效应439

第一节 干细胞特性及其分类439

一、干细胞特性439

二、干细胞分类440

三、成体干细胞的可塑性444

第二节 干细胞的电离辐射效应445

一、胚胎干细胞的电离辐射效应445

二、诱导性多能干细胞的电离辐射效应447

三、骨髓间充质干细胞及其电离辐射效应447

四、造血干细胞及其电离辐射效应449

五、神经干细胞及其电离辐射效应453

六、生殖干细胞及其电离辐射效应454

七、肠干细胞及其电离辐射效应455

第三节 肿瘤干细胞及其电离辐射抗拒性456

一、肿瘤干细胞理论的形成及发展456

二、肿瘤干细胞的特征456

三、肿瘤干细胞的分离和鉴定460

四、肿瘤干细胞的电离辐射抗拒性462

参考文献463

第十八章 电离辐射致突变效应468

第一节 突变468

一、突变468

二、突变特性470

三、突变种类470

四、调控基因突变对结构基因表达的影响472

五、基因突变的后果473

第二节 电离辐射致突变效应474

一、T淋巴细胞受体突变及其电离辐射效应474

二、电离辐射对T淋巴细胞及淋巴瘤细胞的突变作用475

三、电离辐射致生殖细胞的突变效应476

四、电离辐射诱导胚胎干细胞突变的潜能477

五、DNA突变的电离辐射效应479

六、电离辐射致突变效应与p53的关系480

参考文献481

第十九章 电离辐射致癌效应483

第一节 电离辐射致癌及其潜伏期和二重癌483

一、电离辐射致癌事件483

二、电离辐射致癌的潜伏期和二重癌486

第二节 电离辐射致癌的危险评价及其病因概率推算487

一、电离辐射致癌的危险评价487

二、电离辐射致癌的病因概率推算491

第三节 电离辐射致癌的多阶段学说及剂量-效应关系493

一、电离辐射致癌的多阶段学说493

二、电离辐射致癌的剂量-效应关系495

第四节 电离辐射致癌的分子机制498

一、电离辐射致癌的基因组DNA损伤机制498

二、基因突变和染色体异常499

三、DNA甲基化变化500

四、电离辐射基因组不稳定性501

第五节 电离辐射致癌的易感性及其影响因素502

一、电离辐射致癌的易感性502

二、电离辐射致癌的影响因素503

第六节 电离辐射诱发胸腺淋巴瘤505

一、电离辐射诱发实验性胸腺淋巴瘤506

二、电离辐射诱发实验性胸腺淋巴瘤的机制506

三、对电离辐射诱发胸腺淋巴瘤的干预作用508

第七节 低剂量辐射致癌效应510

一、低水平辐射致癌效应的阈值问题510

二、低剂量辐射抑癌效应510

参考文献512

第二十章 电离辐射致遗传效应516

第一节 遗传、变异及遗传物质突变516

一、遗传现象与遗传学发展516

二、遗传与变异516

三、遗传物质及其突变517

四、生殖是遗传物质传递的基础519

第二节 对电离辐射遗传效应的认识和调查520

一、对电离辐射遗传效应的认识520

二、人类辐射遗传学调查521

第三节 电离辐射的遗传效应及其危险估计524

一、电离辐射诱发多因素疾病524

二、实验动物辐射遗传性效应及其影响因素526

三、电离辐射的遗传危险估计529

第四节 引发电离辐射遗传效应的生殖反应531

一、电离辐射的雄性生殖反应531

二、电离辐射的雌性生殖反应533

第五节 表观遗传学及其电离辐射效应534

一、表观遗传学535

二、表观遗传学的电离辐射效应539

参考文献542

索引545