新浪科技訊 北京時(shí)間11月8日消息,輻射對(duì)人體有什么影響呢?簡單地講,輻射就是能量釋放,我們所熟悉的常見電磁輻射和粒子輻射會(huì)在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生有毒化學(xué)物質(zhì),從而破壞細(xì)胞和細(xì)胞中的DNA。
1、輻射暴露會(huì)使人體細(xì)胞DNA發(fā)生突變。
1926- 1927年,科學(xué)家赫爾曼·約瑟夫·穆勒實(shí)驗(yàn)證明輻射的有害影響,他證實(shí)了X射線輻射可以導(dǎo)致基因突變,他將果蠅暴露在X射線之下,然后讓它們交配,結(jié)果顯示暴露在輻射下果蠅生育的后代存在一些身體缺陷。
通過研究遭受輻射果蠅的染色體,進(jìn)一步研究輻射在后代遺傳產(chǎn)生的影響時(shí),他觀察到果蠅后代的遺傳基因發(fā)生了突變,1947年,穆勒因這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)被授予諾貝爾獎(jiǎng),活細(xì)胞輻射影響相關(guān)的研究領(lǐng)域被稱為放射生物學(xué)。
什么是輻射?
簡單地講,輻射就是能量釋放,它以兩種形式出現(xiàn),波和粒子,波輻射包括電磁場(chǎng)的整個(gè)光譜,例如:無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線,聲波和引力波也是輻射的一種形式;粒子輻射是由不穩(wěn)定物質(zhì)釋放能量以達(dá)到更穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的,當(dāng)物質(zhì)釋放電子時(shí),就會(huì)產(chǎn)生輻射,當(dāng)它們釋放兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子時(shí),就會(huì)產(chǎn)生阿爾法輻射。
2、圖中是電磁波譜圖。非電離輻射包括電磁波譜從左至紫外線之間的電磁波,不具有從其他原子中移除電子的能力,這些形式的輻射可以加熱物體,例如:使用微波爐烹飪食物。
依據(jù)輻射產(chǎn)生的影響,輻射可分為兩種類型——電離輻射和非電離輻射,電離輻射可以將電子從原子和分子中分離現(xiàn)來,電離輻射的主要類型是X射線、粒子和伽馬射線,該輻射對(duì)人體造成損傷最大,其中伽馬射線穿透性最強(qiáng),能對(duì)活細(xì)胞造成最大損害;非電離輻射包括電磁波譜從左至紫外線之間的電磁波,不具有從其他原子中移除電子的能力,這些形式的輻射可以加熱物體,例如:使用微波爐烹飪食物。
當(dāng)活細(xì)胞接觸到電離輻射時(shí)會(huì)發(fā)生什么?
如前所述,電離輻射具有剝離原子中電子的能力,并將它轉(zhuǎn)化為離子,一個(gè)穩(wěn)定的原子凈電荷為零,電子(帶負(fù)電荷)和質(zhì)子(帶正電荷)的數(shù)量相等。放射性原子(形成放射性物質(zhì)的原子)要么有太多質(zhì)子,要么有太多中子(中子指是中性電荷,其質(zhì)量比質(zhì)子更高),為了達(dá)到穩(wěn)定階段,放射性原子會(huì)經(jīng)歷所謂的“衰變”,這是釋放電離輻射的原因。當(dāng)該輻射遇到其他原子時(shí),會(huì)使它們的電子脫落,從而使它們帶電。
在生物層面上,電離輻射和DNA原子以及人體細(xì)胞中其他物質(zhì)(例如水)發(fā)生相互作用,也會(huì)造成一定損害。
3、電離輻射具有剝離原子中電子的能力,并將它轉(zhuǎn)化為離子。
輻射是一種能量,任何一種能量都能產(chǎn)生熱,當(dāng)像水這樣的分子暴露在輻射下時(shí),熱量會(huì)破壞將這些原子連接在一起的化學(xué)鍵,產(chǎn)生OH-和H+離子,它們是帶電離子,也稱為自由基,因?yàn)樗鼈儾灰苑肿拥男问脚c其他原子結(jié)合。
因此,它們有較高傾向與其他自由離子反應(yīng),最終形成輻射暴露,例如:OH–和H+不會(huì)再次形成水,而是會(huì)形成破壞性更大的物質(zhì)——過氧化氫(H2O2),它可以破壞人體細(xì)胞,在輻射照射下,過氧化氫的形成發(fā)生在十二分之一秒內(nèi)。
過氧化氫是高活性物質(zhì)的一部分,其成分中含有氧氣,被稱為活性氧(ROS),活性氧和活性氮結(jié)合在一起,會(huì)導(dǎo)致輻射產(chǎn)生的所有損害效應(yīng)。
輻射測(cè)量單位
輻射是采用兩種單位進(jìn)行測(cè)量,一類是測(cè)量人體遭受的輻射劑量,涉及的測(cè)量單位是:拉德(Rad)和戈瑞(Gy);另一類是測(cè)量由于輻射暴露導(dǎo)致人體可能出現(xiàn)的生物損傷風(fēng)險(xiǎn),涉及的測(cè)量單位是:西弗茨(Sv)和雷姆(Rem)。
電離輻射產(chǎn)生的生物效應(yīng)是什么?
有以下幾個(gè)因素決定了輻射有害影響的程度,具體如下:某人暴露在輻射下的劑量;某人暴露在輻射下的時(shí)間長度;某人暴露在輻射下的次數(shù);短時(shí)間暴露在高劑量輻射(70拉德以上)會(huì)導(dǎo)致急性輻射綜合癥(ARS),這是1986年烏克蘭切爾諾利核災(zāi)難中,切爾諾貝利核電站大部分工作人員和消防員所遭受的情況。
4、活性氧是輻射暴露中對(duì)細(xì)胞造成損害的物質(zhì)。
對(duì)于涉及輻射工作的成年人,身體承受輻射暴露的安全限度是5000毫雷姆,在切爾諾貝利災(zāi)難中患急性輻射綜合癥影響的人們暴露在7萬-134萬毫雷姆的輻射中,該等級(jí)輻射通常會(huì)殺死或者嚴(yán)重?fù)p害身體所有無法修復(fù)的細(xì)胞,導(dǎo)致受影響者死亡。
急性輻射綜合癥的直接癥狀包括:皮膚燒傷、水皰、脫發(fā)、不育、白內(nèi)障,其他副作用包括:惡心、嘔吐、食欲不振和疲勞。
5、圖中是烏克蘭切爾諾貝利市普里皮亞季鎮(zhèn)的一間廢棄教室。切爾諾貝利核電站事故發(fā)生后,居民被疏散,最后留下一片狼藉。
受輻射影響的原始細(xì)胞是那些繁殖非?;钴S的細(xì)胞,因?yàn)樗鼈兘佑|到最多的氧氣,這是細(xì)胞繁殖所需要的。原始細(xì)胞主要是人體內(nèi)對(duì)抗病毒感染的白細(xì)胞,是在骨髓中形成的,是形成卵子和精子的生殖細(xì)胞,也是構(gòu)成人體胃腸道和胃內(nèi)壁的細(xì)胞。
在較高水平的輻射照射下,這些細(xì)胞會(huì)死亡,無法再生,從而導(dǎo)致人體無法再抵抗感染,因?yàn)樗鼈儾荒墚a(chǎn)生白細(xì)胞,生殖細(xì)胞死亡導(dǎo)致不育,遭受輻射的人不能消化食物或者食欲不振,因?yàn)樗麄兪チ宋刚衬?,最終這些狀況會(huì)導(dǎo)致死亡。
結(jié)論
6、輻射會(huì)損害人體DNA和細(xì)胞,導(dǎo)致輻射疾病和癌癥。
短時(shí)間暴露在極端輻射下會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡,使人難以生存下來,治療方案包括:服用抗生素對(duì)抗感染、植入骨髓。
另一方面,長時(shí)間暴露在低水平輻射下,通常會(huì)對(duì)細(xì)胞DNA造成損害,這可能會(huì)導(dǎo)致出育的后代有遺傳缺陷、癌癥或者其他嚴(yán)重疾病。