Giáo trình Cơ sở Lý Sinh: Cơ sở sinh học bức xạ

Nội dung phần học Cơ sở sinh học bức xạ sẽ xem xét các quá trình xảy ra theo trình tự thời gian từ lúc bức xạ đi vào cơ thể người. Các yếu tố chính và các yếu tố phụ có ảnh hưởng đến tác dụng sinh học sẽ được trình bày. Cuối cùng, quan hệ giữa định lượng giữa tác dụng sinh học và liều hấp thụ sẽ được xem xét.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Cơ sở Lý Sinh: Cơ sở sinh học bức xạ Giáo trình Cơ sở Lý Sinh Cơ sở sinh học bức xạ Cơ sở sinh học bức xạ Sinh học bức xạ khảo sát tác dụng của bức xạ lên cơ thể sống. Các kiến thức sinh học bức xạ là cần thiết để có thể sử dụng bức xạ một cách hiệu quả trong các ứng dụng y tế, cụ thể là trong xạ trị và chẩn đoán với bức xạ ion hóa, cũng như để phòng tránh tác hại của bức xạ. Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét các quá trình xảy ra theo trình tự thời gian từ lúc bức xạ đi vào cơ thể người. Các yếu tố chính và các yếu tố phụ có ảnh hưởng đến tác dụng sinh học sẽ được trình bày. Cuối cùng, quan hệ giữa định lượng giữa tác dụng sinh học và liều hấp thụ sẽ được xem xét.§1. Cấu tạo tế bào của sinh vật Về cấu tạo, tế bào gồm một nhân tế bào (nucleus) ở giữa, một chất lỏng bao quanh gọi là bào tương (cytoplasma). Trong bào tương có các thành phần của tế bào như protein, ribosome, v.v.. Bọc quanh bào tương là một màng gọi là màng tế bào (membrane). Mỗi bộ phận thực hiện những chức năng riêng rẽ. Cơ thể con người và các sinh vật khác cấu tạo từ các cơ quan (organ) như tim, phổi, não v.v… Các cơ quan cấu tạo từ các mô (tissue) như mô mỡ, mô da, mô xương v.v... Các mô cấu tạo từ các tế bào (cell). Tế bào là đơn vị sống cơ bản. Tương tác giữa bức xạ và cơ thể sống sẽ gây nên những thay đổi trong tế bào, làm chết tế bào hay làm cho chúng hoạt động bất bình thường, chẳng hạn phát triển nhanh chóng một cách hỗn loạn và tạo nên ung thư. bào tương ( ) nhân ( ) Màng tế bào làm nhiệm vụ trao đổi chất với môi trường ngoài. Bào tương là nơi xảy ra các phản ứng hóa học, bẻ gãy các phân tử phức tạp thành các phân tử đơn giản và lấy năng lượng nhiệt tỏa ra (dị hóa: catabolism), tổng hợp các phân tử cần thiết cho tế bào (anabolism). Còn nhân là nơi điều khiển quá trình tổng hợp đó. Trong nhân có ADN (deoxyribonucleic acid) là một đại phân tử hữu cơ chứa các thông tin quan trọng để thực hiện sự tổng hợp các chất. Trong hình bên là mô hình cấu tạo của phân tử ADN. n oái b ase Các tế bào có thời gian sống nhất định. Các tế bào khác nhau có thời gian sống khác nhau. v oøn g xo aén keùp Các tế bào cũng có khả năng phân chia để tạo thành tế bào mới. Đó là cơ chế để duy trì sự tồn tại và phát triển của cơ thể người. ADN Dr. rer.nat. Nguyễn Đông Sơn 1 Giáo trình Cơ sở Lý Sinh Cơ sở sinh học bức xạ chứa các thông tin cần thiết để điều khiển việc phân chia tế bào. Thông thường, những tác dụng sinh học của bức xạ lên phân tử là do sự phá hỏng ADN của tế bào. Sau đây chúng ta sẽ xem xét chuỗi quá trình từ lúc bức xạ bắt đầu đi vào cơ thể cho đến khi xuất hiện những hiệu ứng quan sát được về mặt sinh học và xem xét những yếu tố ảnh hưởng đến các hiệu ứng này.§2. Các quá trình xảy ra sau khi bức xạ đi vào cơ thể sống Các quá trình xảy ra sau khi bức xạ đi vào cơ thể sống là một chuỗi liên tục, bắt đầu từ những tương tác vật lý xảy ra trong một khoảng thời gian cực kỳ ngắn ngủi, đến những quá trình sinh học có thể âm ỷ hàng chục năm. Các quá trình này có mối quan hệ nhân quả, theo một qui luật vừa mang tính chặt chẽ, vừa mang tính thống kê, mà cho đến nay vẫn chưa được nhận thức đầy đủ. Bảng dưới đây tóm tắt các quá trình đó. Bảng 1 Tóm tắt các quá trình xảy ra Trực tiếp Gián tiếp Giai đoạn Năng lượng được hấp thụ trong Năng lượng được hấp thụ trong nước vật lý các phân tử sinh học hay vùng phụ cận (10-16s -10-13s) kích thích / ion hóa kích thích / ion hóa Các gốc tự do sơ cấp (OH•, H•, e- tương đương) và Peroxide Giai đoạn (H2O2) hóa lý Hồi phục (10-13s Các gốc sinh học – 10-2s) (R•, RO•2) Giai đoạn Thay đổi các phân tử sinh học (ADN, màng, v.v..) Hồi phục sinh hóa (giây – giờ) Giai đoạn Biến dị ↔ biến đổi sự trao đổi chất ↔ tổn thương dưới mức tử vong/ sinh học tổn thương gây tử vong (mức dưới tế bào) Hồi phục (giờ - năm) Mức tế bào Hiệu ứng Tổn thương cấp Tế bào bị chết ...