电离辐射对细胞基本结构的作用

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1、第四章电离辐射对细胞基本结构的作用 l细细胞胞膜膜：质质膜膜、核核膜膜、线线粒粒体体膜膜、内内质质网网膜膜、高高尔尔基基复复合合体体膜膜、溶溶酶酶体体膜膜及及过过氧氧化化物物酶酶体体膜膜等等，又统称为生物膜。又统称为生物膜。l囊泡：囊泡：l骨架：骨架：l细胞核：细胞核：l本本章章的的重重点点细细胞胞膜膜、线线粒粒体体、内内质质网网和和溶溶酶酶体体的的电电离离辐辐射射效效应应,并并阐阐述述细细胞胞间间隙隙连连接接通通讯讯的的电离辐射效应。电离辐射效应。细胞的基本结构2第一节 细胞膜及细胞间隙连接通讯的 电离辐射效应第二节 线粒体的电离辐射效应第三节 内质网和溶酶体的电离辐射效应第四章第四章电离离

2、辐射射对细胞基本胞基本结构的作用构的作用 3第一节细胞膜及细胞间隙连接通讯的电离辐射效应 4一、生物膜的电离辐射效应 l细细胞胞膜膜是是细细胞胞的的重重要要组组成成部部分分，具具有有独独特特的的结结构构与与功功能能。广广义义的的细细胞胞膜膜包包括括细细胞胞的的质质膜膜、核核膜膜、线线粒粒体体膜膜、高高尔尔基基体体膜膜、溶溶酶酶体体膜膜以以及及内内质质网网膜膜等等。根根据据生生物物膜膜的的“流流动动镶镶嵌嵌”模模型型，认认为为质质膜膜主主要要是是由由磷磷脂脂双双分分子子层层和和蛋蛋白质或其复合物组成。白质或其复合物组成。51.辐射对细胞膜组分的影响l生生物物膜膜基基本本上上都都是是由由蛋蛋白白质

3、质（包包括括酶酶）和和脂脂类类（主主要要是是磷磷脂脂）组组成成。此此外外，还还有有少少量量糖糖（糖糖蛋蛋白白和和糖糖脂脂）。水水分分约约占占15%20%，膜膜中中蛋蛋白白质质与与脂脂类类含含量量的的变变化化和和膜膜功功能能的的多多样性密切相关。样性密切相关。l电电离离辐辐射射对对膜膜的的作作用用可可分分为为直直接接作作用用和和间间接接作用作用。6流动镶嵌模型流动镶嵌模型7lDNA和和膜膜（特特别别是是核核膜膜）是是射射线线作作用用的的靶靶。其其辐辐射射效效应应是是引引起起细细胞胞一一系系列列生生理理生生化化变变化化的的关键。关键。l辐辐射射能能量量的的吸吸收收和和传传递递可可导导致致生生物物分

4、分子子的的激激发发和和电电离离，使使膜膜结结构构的的有有序序性性、方方向向性性和和协协调调性性等等遭遭到到破破坏坏，从从而而导导致致细细胞胞乃乃至至机机体体的的生生理理功功能的紊乱。能的紊乱。81）对脂质的作用 膜脂质的膜脂质的不饱和碳氢键不饱和碳氢键部分能被直接氧化或通部分能被直接氧化或通过自由基作用而氧化。过自由基作用而氧化。膜脂质膜脂质成分的变化成分的变化直接影响着膜的微粘度、流直接影响着膜的微粘度、流动性、脆性和通透性等，且间接影响到镶嵌在膜动性、脆性和通透性等，且间接影响到镶嵌在膜脂质双分子层中的蛋白质、酶、抗体和受体的功脂质双分子层中的蛋白质、酶、抗体和受体的功能。能。9（1）辐辐

5、射射所所产产生生的的各各种种自自由由基基，如如羟羟自自由由基基、超超氧氧化化物物阴阴离离子子自自由由基基和和单单线线态态氧氧等等都都是是脂质过氧化作用的引发剂。脂质过氧化作用的引发剂。（2）生生物物膜膜中中的的多多不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸含含量量与与辐辐射射引引起起的的脂脂质质过过氧氧化化速速率率有有关关。脂脂质质过过氧氧化化物物的的产产额额与与辐辐射射剂剂量量的的大大小小成成正正比比，但但与与剂量率成反比。剂量率成反比。10n9、人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。2024/4/11 2024/4/11 Thursday,April 11,2024n10、

6、低头要有勇气，抬头要有低气。、低头要有勇气，抬头要有低气。2024/4/11 2024/4/11 2024/4/11 4/11/2024 3:00:48 AMn11、人总是珍惜为得到。、人总是珍惜为得到。2024/4/11 2024/4/11 2024/4/11 Apr-2411-Apr-24n12、人乱于心，不宽余请。、人乱于心，不宽余请。2024/4/11 2024/4/11 2024/4/11 Thursday,April 11,2024n13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。2024/4/11 2024/4/11 2024/4/11 2024/4/11

7、 4/11/2024n14、抱最大的希望，作最大的努力。、抱最大的希望，作最大的努力。11 四月四月 20242024/4/11 2024/4/11 2024/4/11n15、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。四月四月 242024/4/11 2024/4/11 2024/4/11 4/11/2024n16、业余生活要有意义，不要越轨。、业余生活要有意义，不要越轨。2024/4/11 2024/4/11 11 April 2024n17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2024/4/11 2024/4/11

8、2024/4/11 2024/4/1111（3）脂脂氢氢过过氧氧化化物物可可分分解解生生成成丙丙二二醛醛，后后者者可引起蛋白质分子内和分子间的交联。可引起蛋白质分子内和分子间的交联。（4）线线粒粒体体和和微微粒粒体体膜膜的的磷磷脂脂中中含含有有较较多多的的多多不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸，随随着着双双键键数数目目的的增增加加，过过氧化的速率也增加。氧化的速率也增加。氢过氧化物对线粒体的氧化磷酸化过程有氢过氧化物对线粒体的氧化磷酸化过程有解偶解偶联联作用。脂质过氧化程度与线粒体的膨胀、崩作用。脂质过氧化程度与线粒体的膨胀、崩解等形态学变化相一致。微粒体脂质过氧化后解等形态学变化相一致。微粒体脂质过氧

9、化后能引起多核糖体解聚和蛋白质合成的抑制。能引起多核糖体解聚和蛋白质合成的抑制。12l只只有有氧氧化化过过程程而而不不能能磷磷酸酸化化的的过过程程。在在氧氧化化磷磷酸酸化化的的偶偶联联中中，如如加加入入使使偶偶联联消消除除的的物物质质（解解偶偶联联剂），则氧化仍能进行而不能生成剂），则氧化仍能进行而不能生成ATP。l电电离离辐辐射射诱诱导导细细胞胞周周期期解解偶偶联联的的含含义义是是：照照射射后后处处于于细细胞胞周周期期中中的的G2期期细细胞胞既既不不能能进进入入有有丝丝分分裂裂M期期，也也不不发发生生G2阻阻滞滞，而而是是返返回回到到S期期，继继续续进进行行DNA复复制制，使使细细胞胞形形成

10、成内内含含数数倍倍DNA而而不不进进行行分裂的分裂的巨细胞巨细胞（giant cell），最终细胞死亡。），最终细胞死亡。解偶联解偶联(uncouplin)13（5）溶酶体膜在脂质过氧化后能释放出许多）溶酶体膜在脂质过氧化后能释放出许多水解酶水解酶，造成细胞损伤。，造成细胞损伤。（6）抗氧化剂可使脂质过氧化减慢或停止。）抗氧化剂可使脂质过氧化减慢或停止。水溶性的还原型谷胱甘肽和半胱胺可以部水溶性的还原型谷胱甘肽和半胱胺可以部分地防止脂质过氧化，而脂溶性维生素分地防止脂质过氧化，而脂溶性维生素E抑抑制脂质过氧化作用。制脂质过氧化作用。142）对膜蛋白的作用l在在射射线线作作用用下下，SH基基团团

11、可可被被氧氧化化，二二硫硫键键被被还还原原而而断断裂裂。膜膜结结合合酶酶可可被被射射线线的的直直接接作作用用或或间间接接作作用用所所灭灭活活，膜膜受受体体对对射射线线也也较较敏敏感感，膜膜上的糖蛋白损伤将影响细胞的免疫功能。上的糖蛋白损伤将影响细胞的免疫功能。153）对膜糖的作用 l辐辐射射作作用用于于膜膜糖糖可可能能改改变变膜膜上上糖糖蛋蛋白白的的抗抗原原性性而而影影响响膜膜的的识识别别功功能能。射射线线作作用用于于膜膜糖糖时时，会会产产生生、不不饱饱和和羰羰基基型型化化合合物物，其其细细胞胞毒毒作作用用很强。很强。lOH 对脱氧戊糖的破坏。对脱氧戊糖的破坏。16辐射对细胞膜组分的影响辐射对

12、细胞膜组分的影响 脂脂质：OH+LH L +H2O L +O2 LOO (有机有机过氧自由基）氧自由基）LOO +LH L +LOOH (脂脂氢过氧化物）氧化物）膜蛋白：膜蛋白：脂质过氧化分解产物引起脂质过氧化分解产物引起蛋白质分子间的交联蛋白质分子间的交联糖蛋白：糖蛋白：产生生对细胞有毒的胞有毒的,-不不饱和和羰基型化合物基型化合物小小 结结172.辐射对膜转运功能的影响 主要方式有主要方式有被被动运运输、主主动运运输和和中介运中介运输 耗能耗能 载体体 能量差能量差 饱和性和性 竟争性竟争性 被被动运运输 不不 无无 顺差差 无无 无无主主动运运输 是是 有有 逆差逆差 有有 有有中介运中

13、介运输 不不 有有 顺差差 无无 有有（一）膜运输机制的改变（一）膜运输机制的改变18l电离辐射对上述电离辐射对上述 3 种运输机理均有干扰作用。种运输机理均有干扰作用。l较低剂量照射以影响被动运输为主，较低剂量照射以影响被动运输为主，l较高剂量照射则主要干扰主动运输。较高剂量照射则主要干扰主动运输。l另另一一种种情情况况是是电电离离辐辐射射破破坏坏膜膜结结构构，造造成成严严重重的的膜膜损损伤伤。此此时时，运运输输机机制制己己不不能能正正常常进进行。行。19l电电离离辐辐射射对对亲亲水水性性与与疏疏水水性性的的非非电电解解质质中中性性有有机机分分子子和和有有机机阴阴、阳阳离离子子的的膜膜通通透

14、透性性亦有一定的影响。亦有一定的影响。l运输速率大小运输速率大小：疏疏水水中中性性分分子子 亲亲水水中中性性分分子子 有有机机阳阳离离子子 有机阴离子有机阴离子 20（二）细胞器膜结构的破坏（二）细胞器膜结构的破坏 1.溶酶体溶酶体中酶的释放和激活。中酶的释放和激活。2.线线粒粒体体膜膜及及其其功功能能的的影影响响比比较较明明显显。离离 子子平平衡衡失失调调和和重重要要酶酶分分子子的的丧丧失失将将给给线线粒粒体体的生化代谢功能带来严重影响。的生化代谢功能带来严重影响。3.照照射射后后核核膜膜上上“核核孔孔”的的改改变变将将干干扰扰核核内内RNA向向细细胞胞质质转转移移，进进而而影影响响蛋蛋白白

15、质质生生物物合成。合成。213.3.电离辐射对生物膜蛋白酶活性的影响电离辐射对生物膜蛋白酶活性的影响（一）腺苷酸环化酶（一）腺苷酸环化酶（AC）脾细胞脾细胞AC是重要的膜结合酶，与生物信号的跨膜传递是重要的膜结合酶，与生物信号的跨膜传递密切相关。密切相关。ATPcAMPACAMPcAMP-PDEAC活性的变化与细胞的辐射敏感性有关。活性的变化与细胞的辐射敏感性有关。Na+，K+-ATPase Mg 2+-ATPase。100 Gy 射线射线红细胞膜上结合着红细胞膜上结合着3种种ATPase与照射后细胞与照射后细胞膜膜SH基团基团的变化平行。的变化平行。24（四）（四）NADPH细胞色素细胞色素

16、c还原酶和还原酶和细胞色素细胞色素P450 存存在在于于微微粒粒体体膜膜内内，在在机机体体解解毒毒和和药药物物代代谢谢的的羟羟基基化化反反应应中中起起重重要作用。要作用。正常膜脂质正常膜脂质1000 Gy 射线射线膜脂质发膜脂质发生过氧化生过氧化NADPH-细胞色素细胞色素C还原酶还原酶活性和活性和P450含量随剂量升高含量随剂量升高而逐步下降而逐步下降羟基化活羟基化活性下降性下降肝细胞肝细胞25（五）（五）NAD-糖水解酶糖水解酶l是是一一种种重重要要的的膜膜结结合合酶酶，它它与与细细胞胞中中DNA生物合成生物合成密切相关。密切相关。小鼠受小鼠受2.5 Gy 射线全身照射后射线全身照射后肝细

17、胞质膜上肝细胞质膜上NAD-糖水解酶活性降低糖水解酶活性降低3 6 h24 h后即明显回升后即明显回升照射后早期酶活性照射后早期酶活性下降可能与细胞中下降可能与细胞中DNA合成抑制有合成抑制有关，并与照射剂量关，并与照射剂量有依赖关系。有依赖关系。264.辐射对DNA-膜复合物的作用（1）DNA-膜复合物的成分及辐射敏感性膜复合物的成分及辐射敏感性1.DNA-膜复合物含有膜复合物含有DNA、RNA、组蛋白、非蛋白、非组蛋白、中性脂和磷脂等。蛋白、中性脂和磷脂等。2.DNA-膜复合物膜复合物对电离离辐射射特特别敏感敏感，可能是，可能是细胞内重要的胞内重要的辐射靶射靶。27图图4.3 辐射对辐射对

18、DNA-膜复合物的作用示意图膜复合物的作用示意图(所指为射线作用的敏感部位)28（2）真核细胞）真核细胞DNA-膜复合物的辐射效应膜复合物的辐射效应1.生物膜受到照射后迅速生物膜受到照射后迅速发生结构与功能的变化发生结构与功能的变化。2.生物膜（特别是核膜）是一个生物膜（特别是核膜）是一个重要的辐射靶重要的辐射靶。3.生生物物膜膜的的早早期期辐辐射射损损伤伤对对细细胞胞辐辐射射损损伤伤的的发发生生、发展乃至细胞死亡均起着重要作用。发展乃至细胞死亡均起着重要作用。DNA-膜复合膜复合物的解离物的解离 IR保温后可修复保温后可修复（3）辐射射作用于生物膜的生物学意义作用于生物膜的生物学意义重重 点

19、点291.辐射对细胞膜组分的影响辐射对细胞膜组分的影响2.辐射对膜转运功能的影响辐射对膜转运功能的影响3.电离辐射对生物膜蛋白酶活性的影响电离辐射对生物膜蛋白酶活性的影响4.辐射对辐射对DNA-膜复合物的作用膜复合物的作用5.辐射对膜受体功能的影响辐射对膜受体功能的影响 一、生物膜的电离辐射效应 305.辐射对膜受体功能的影响l膜受体功能的变化实质上是膜受体功能的变化实质上是膜蛋白功能膜蛋白功能的变化的变化 膜蛋白分子膜蛋白分子上的上的靶部位靶部位与特异的与特异的配体配体结合结合抗原抗原介质介质激素激素药物药物 膜受体：膜受体：u G蛋白偶联受体蛋白偶联受体u 单次跨膜受体单次跨膜受体u 离子

20、通道受体离子通道受体IR31外源性凝集素外源性凝集素l质质膜膜对对外外源源性性凝凝集集素素的的结结合合能能力力是是检检测测膜膜结结构构中糖蛋白变化的一种方法中糖蛋白变化的一种方法1.刀豆球蛋白刀豆球蛋白A（Con A）是对含葡萄糖和甘露糖）是对含葡萄糖和甘露糖的受体有特异性的凝集素的受体有特异性的凝集素。X射线射线人的成纤维细人的成纤维细胞胞WE-38Con A的结合能力的结合能力2.外源性凝集素与细胞受体的结合实验可作为外源性凝集素与细胞受体的结合实验可作为衡量膜衡量膜 辐射损伤的敏感指标。辐射损伤的敏感指标。32二、细胞连接的电离辐射效应二、细胞连接的电离辐射效应 细胞连接细胞连接是由相是

21、由相邻两细胞膜上的邻两细胞膜上的连接子连接子相互锚定相互锚定而成。而成。动物细胞还通过动物细胞还通过细胞黏附分子细胞黏附分子(CAM)介导细胞介导细胞与细胞或细胞与与细胞或细胞与细胞外基细胞外基 质间的质间的细胞黏附细胞黏附。图4-4 细胞胞连接的不同方式接的不同方式33(一一)细胞连接细胞连接 1.封闭连接（紧密连接）封闭连接（紧密连接）：将上皮细胞紧密联合成整体：将上皮细胞紧密联合成整体的机械作用；封闭上皮细胞的间隙，阻止可溶性物质的机械作用；封闭上皮细胞的间隙，阻止可溶性物质的流动，保证内环境稳定；形成上皮细胞膜脂和膜蛋的流动，保证内环境稳定；形成上皮细胞膜脂和膜蛋白侧向扩散的屏障，维持

22、上皮细胞的极性。白侧向扩散的屏障，维持上皮细胞的极性。2.锚定连接锚定连接：是一类由细胞骨架参与的细胞连接，存在：是一类由细胞骨架参与的细胞连接，存在于多种组织中，特别是承受机械力大的组织，如上皮、于多种组织中，特别是承受机械力大的组织，如上皮、心肌和子宫颈等组织，起到分散和传递作用力，心肌和子宫颈等组织，起到分散和传递作用力，增增强组织支持和抵抗机械张力的作用。强组织支持和抵抗机械张力的作用。3.间隙连间隙连接（通接（通讯连讯连接）：接）：细胞间隙连接通讯，除了红细胞间隙连接通讯，除了红细胞、血小板、某些神经元、发育成熟的骨骼肌纤维细胞、血小板、某些神经元、发育成熟的骨骼肌纤维细胞及精子外，

23、广泛存在于其他各细胞及精子外，广泛存在于其他各 种细胞。种细胞。34(二二)细胞通讯在细胞通讯在辐射旁效应辐射旁效应中的作用中的作用u电离辐射诱导的电离辐射诱导的旁效应旁效应（Bystander effect）：一般）：一般是是指未被辐射击中的部位出现的损伤指未被辐射击中的部位出现的损伤。即通过细胞接。即通过细胞接触或细胞信号转导，将接触损伤因素的原细胞的应答触或细胞信号转导，将接触损伤因素的原细胞的应答传递给未直接受损的其他细胞，使之产生传递给未直接受损的其他细胞，使之产生与前者相同与前者相同的应答的应答。u 例如，穿透胞浆的例如，穿透胞浆的 粒子引起胞核的遗传效应或穿透部粒子引起胞核的遗传

24、效应或穿透部分细胞的辐射引起未受照射细胞的病变。分细胞的辐射引起未受照射细胞的病变。重重 点点35辐射旁效应传统辐射效应：传统辐射效应：只只有有被被照照射射的的细细胞胞才才会会有变化有变化？l未未直直接接受受照照的的细细胞胞表表现现出出与与直直接接受受照照细细胞胞相相类似的生物学变化类似的生物学变化36辐辐射射诱诱导导的的旁旁效效应应因因照照射射剂剂量量和和其其它它条条件件不不同同，可以是可以是损伤性效应损伤性效应，也可以是，也可以是保护性效应保护性效应。用受照细胞的培养上清液处理未照射的细胞，也发生同样的旁效应(增殖反应)EL-4（淋巴细胞）（淋巴细胞）IRJ774A.1（巨噬细胞）（巨噬细

25、胞）EL-4共培养共培养37第二节线粒体的电离辐射效应 38一、线粒体及其生物学特性线线粒粒体体（mitochondrium）是是细细胞胞内内氧氧化化磷磷酸酸化化和和形形成成ATP的的主主要要场场所所，为为机机体体提提供供95%以以上上的的能量。能量。线线粒粒体体有有自自身身的的DNA和和遗遗传传体体系系，能能够够独独立立进进行行基基因因的的转转录录、翻翻译译和和蛋蛋白白质质的的表表达达，在在细细胞胞的的能能量量代代谢谢、自自由由基基产产生生和和细细胞胞凋凋亡亡等等过过程程中中发发挥挥重重要的作用。要的作用。39结构：结构：两层膜两层膜（外膜外膜和和内膜内膜），），向内折叠形成嵴。向内折叠形成

26、嵴。细胞内有数百到数千个线粒体。细胞内有数百到数千个线粒体。线粒体有许多线粒体有许多酶酶系，目前已确认有系，目前已确认有120余种。余种。超微结构超微结构：外膜、内膜、膜间隙和基质外膜、内膜、膜间隙和基质。分分布布着着三三羧羧酸酸循循环环系系统统和和电电子子传传递递系系统统，是是细细胞胞氧氧化磷酸化反应产生化磷酸化反应产生ATP的场所的场所。40线粒体的基因组成线粒体的基因组成人人类类线线粒粒体体只只有有一一条条DNA，由由16569 bp组组成成的的双双股股闭闭合合环环状状分分子子，是是裸裸露露的的，不不与与组组蛋蛋白白结结合。合。mtDNA只只含含37个个基基因因：24个个是是蛋蛋白白质质

27、合合成成时时所所必必需需的的编编码码RNA；其其余余的的13个个基基因因编编码码呼呼吸吸链链关关键键性性亚亚单单位位蛋蛋白白质质，因因而而在在调调节节氧氧化化磷磷酸酸化化中起关键作用中起关键作用。41二、线粒体的电离辐射效应（一）电离辐射对线粒体的直接损伤作用（一）电离辐射对线粒体的直接损伤作用主要表现为主要表现为mtDNA（辐射靶）（辐射靶）的的单链断裂和双链断裂单链断裂和双链断裂动动物物细细胞胞受受照照后后，出出现现线线粒粒体体膨膨胀胀、嵴嵴破破坏坏等等早早期期形形态态学学变变化化；增增加加照照射射剂剂量量后后，出出现现线线粒粒体体膜膜（辐辐射射靶靶）的的分分离离、空空泡泡形形成成等等变变

28、化化。电电离离辐辐射射的的直直接接作作用用导导致致线线粒粒体体膜膜的的膜膜组分、物理化学性质、膜运输功能及通透性的改变组分、物理化学性质、膜运输功能及通透性的改变等。等。大大鼠鼠肝肝细细胞胞体体外外照照射射20 1000 Gy后后，主主动动运运输输受受抑抑，K+和和Ca2+迅迅速速丧丧失失，Mg2+增增加加，还还可可观观察察到到ATP酶酶、DNA酶、酶、RNA酶及细胞色素酶及细胞色素c（cytochrome,Cyt c）等外逸。）等外逸。42 （二）电离辐射对线粒体的间接损伤作用（二）电离辐射对线粒体的间接损伤作用 电离辐射电离辐射对线粒体的间接作用对线粒体的间接作用:活性氧活性氧（react

29、ive oxygen species,ROS）,包括包括:O2、H2O2、OH、O 2，约占放射损害的约占放射损害的2/3。在在mtDNA损损伤伤后后，因因其其缺缺乏乏修修复复系系统统，直直接接影影响响能能量量代代谢谢，ATP合合成成减减少少；反反过过来来，又又促促进进自自由由基基生生成，成为促使细胞死亡或凋亡的重要因素。成，成为促使细胞死亡或凋亡的重要因素。mtDNA和和ROS的堆的堆积可以相互促可以相互促进，形成大量的脂，形成大量的脂质过氧化物，影响氧化物，影响线粒体基因粒体基因组，导致致细胞胞nDNA的的损伤。重重 点点43（三）线粒体基因组的电离辐射损伤作用l电离辐射引起电离辐射引起m

30、tDNA突变突变l线线粒粒体体基基因因组组与与辐辐射射敏敏感感性性：mtDNA可可能能是是影影响响细细胞胞辐辐射射敏敏感感性性的的一一个个重重要要因因素素。缺缺乏乏mtDNA细细胞胞，由由于于细细胞胞凋凋亡亡减减少少，使使辐辐射射具具有有抗性抗性。44（四）（四）LDR对雄性生殖细胞线粒体的影响对雄性生殖细胞线粒体的影响对对生生精精细细胞胞凋凋亡亡的的影影响响：促促进进精精原原细细胞胞和和精精母母细细胞胞凋凋亡亡增增加加，呈现时程呈现时程-效应关系，但为非线性效应关系，但为非线性。对对生生精精细细胞胞线线粒粒体体形形态态结结构构的的影影响响：精精原原细细胞胞与与精精母母细细胞胞的的线线粒体肿胀

31、，空泡化，嵴断裂；精子细胞核固缩，线粒体空泡化粒体肿胀，空泡化，嵴断裂；精子细胞核固缩，线粒体空泡化。对对生生精精细细胞胞线线粒粒体体功功能能的的影影响响：线线粒粒体体膜膜电电位位降降低低，Ca2+i增增高高，Na+-K+-ATP和和Ca2+-ATP酶酶活活性性降降低低，其其剂剂量量-效效应应和和时时程程-效效应规律性与凋亡的规律性基本一致应规律性与凋亡的规律性基本一致。对对生生精精细细胞胞内内活活性性氧氧类类物物质质的的影影响响：ROS 和和 NO 含含量量逐逐渐渐增增加加，NOS 活性也增高活性也增高。对对睾睾丸丸细细胞胞内内相相关关基基因因mRNA及及其其蛋蛋白白表表达达的的影影响响：C

32、yt c、caspase-9、-3和和凋凋亡亡诱诱导导因因子子（AIF）基基因因mRNA及及其其蛋蛋白白表表达达不不同程度的增加同程度的增加。45三、电离辐射抑制线粒体氧化磷酸化反应u氧化磷酸化的效率以氧化磷酸化的效率以P/O比值比值表示表示。u含义含义：是每消耗是每消耗1个原子氧所形成的高能磷酸键的数目个原子氧所形成的高能磷酸键的数目。u在三羧酸循环在三羧酸循环的呼吸链中，的呼吸链中，形成形成3个个ATP，因此，因此P/O=3。NADHCyt-bc1caa3H2OFADHFMNCoQO2ADP+PiATP 能能 量量ADP+PiATP 能能 量量ADP+PiATP 能能 量量辐射敏感部位辐射

33、敏感部位46（一）电离辐射抑制线粒体氧化磷酸化反应的特点（一）电离辐射抑制线粒体氧化磷酸化反应的特点1P/O比值变化发生较早；比值变化发生较早；2P/O比值发生变化所需要的剂量较小；比值发生变化所需要的剂量较小；3细胞中线粒体的数量、氧化磷酸化的水细胞中线粒体的数量、氧化磷酸化的水 平与辐射敏感性之间存在着明显的相关。平与辐射敏感性之间存在着明显的相关。重重 点点47（二）电离辐射抑制线粒体氧化磷酸化的机制（二）电离辐射抑制线粒体氧化磷酸化的机制1.线粒体线粒体膜结构膜结构的损伤。的损伤。2.在在呼呼吸吸链链中中，辐辐射射对对ATP形形成成的的3个个偶偶联联部部位位均均有有影影响响，但但其其中

34、中第第3个个部部位位即即还还原原细细胞胞色色素素c 被被氧化的过程氧化的过程对对辐射最敏感辐射最敏感。3.射射线线对对氧氧化化磷磷酸酸化化的的抑抑制制既既有有直直接接效效应应，也也有有远隔效应远隔效应。48（三）辐射所致能量代谢障碍的后果（三）辐射所致能量代谢障碍的后果细胞死亡细胞死亡 能量代谢障碍能量代谢障碍核酸、蛋白质和酶等生物合成的抑制核酸、蛋白质和酶等生物合成的抑制IR细胞结构、形态和功能的变化细胞结构、形态和功能的变化49第三节内质网和溶酶体的电离辐射效应50一、内质网的电离辐射效应l蛋白质合成蛋白质合成l修饰与加工修饰与加工l新生肽链的折叠新生肽链的折叠l组装和运输组装和运输l合成

35、膜脂和甾体类激素合成膜脂和甾体类激素l调节血糖浓度、形成钙离子、解毒调节血糖浓度、形成钙离子、解毒l支撑作用等支撑作用等（一）内质网与内质网应激（一）内质网与内质网应激内质网内质网的功能：的功能：51 1.内质网的生物学特性内质网的生物学特性n 内质网是细胞质内由膜组成的一内质网是细胞质内由膜组成的一系列片状的系列片状的囊腔和管状的腔囊腔和管状的腔，彼此，彼此相通形成一个隔离于细胞基质的管相通形成一个隔离于细胞基质的管道系统。道系统。结构：结构：粗面内质网粗面内质网：附着大量核糖体、附着大量核糖体、合合成膜蛋白和分泌蛋白成膜蛋白和分泌蛋白。滑面内质网滑面内质网：无核糖体，为细胞内无核糖体，为细

36、胞内外糖类和脂类的合成和转运场所。外糖类和脂类的合成和转运场所。n 内内质网是网是细胞内胞内Ca2+的主要的主要储存存库，内，内质网的网的动态平衡是平衡是细胞功能胞功能和生存的关和生存的关键。52 2.内质网应激内质网应激u含含义义：在在缺缺氧氧、氧氧化化反反应应、异异常常糖糖基基化化反反应应及及Ca2+稳稳态态失失衡衡情情况况下下，内内质质网网未未折折叠叠的的蛋蛋白白质质会会明明显显增增多多；当当超超出出内内质质网网处处理理能能力力时时，细细胞胞会会激激活活一一些些相相关关信信号号级级联联反反应应，恢复内质网良好的蛋白质折叠环境，引起内质网反应恢复内质网良好的蛋白质折叠环境，引起内质网反应。

37、u发生内质网应激反应的因素：发生内质网应激反应的因素：错误折叠或未折叠蛋白过度蓄集错误折叠或未折叠蛋白过度蓄集 内质网类脂或醛酯类的失衡内质网类脂或醛酯类的失衡 内质网腔内的氧化还原或离子的环境变化所形成的紊乱内质网腔内的氧化还原或离子的环境变化所形成的紊乱 蛋白蛋白N末端糖基化所致的糖剥夺末端糖基化所致的糖剥夺重重 点点53（二）内质网的光辐射和电离辐射效应（二）内质网的光辐射和电离辐射效应1.内质网与光辐射内质网与光辐射 光辐射光辐射内质网应激反应蛋白内质网应激反应蛋白：GRP78/BiP、caspase-12、p-PERK及及p-eIF2 表达上调表达上调2.内质网应激与电离辐射内质网应

38、激与电离辐射 电离辐射电离辐射内质网应激标志分子内质网应激标志分子：BiP 和和 GRP94 mRNA和蛋白的表达上调和蛋白的表达上调在在辐射诱导辐射诱导内质网应激反应下，内质网应激反应下，增加肿瘤细胞的辐射抗性。增加肿瘤细胞的辐射抗性。543.LDR诱导睾丸细胞内质网应激诱导睾丸细胞内质网应激及及凋亡凋亡uLDR可诱导内质网应激通路相关因子的表达可诱导内质网应激通路相关因子的表达：与与GRP78有关的传感分子有关的传感分子IRE1、PERK和和ATF6蛋白蛋白激活激活。uLDR诱导内质网应激凋亡相关因子的表达：诱导内质网应激凋亡相关因子的表达：CHOP、pJNK和和caspase-12 蛋白

39、表达增加蛋白表达增加，有，有剂量剂量依赖性。依赖性。55二、溶酶体的电离辐射效应（一）溶酶体（一）溶酶体u 溶酶体（溶酶体（lysosome）普遍存在于各）普遍存在于各类组织细胞中，电镜下显示由一层单类组织细胞中，电镜下显示由一层单位膜包裹而成的球囊状结构，一般直位膜包裹而成的球囊状结构，一般直径为径为0.2 0.8 m。u 通过形成通过形成异噬性溶酶体和自噬性异噬性溶酶体和自噬性溶酶体溶酶体的不同途径，及时地对外源性的不同途径，及时地对外源性物质或细胞内衰老和残损的细胞器进物质或细胞内衰老和残损的细胞器进行消化和分解为可被细胞重新利用的行消化和分解为可被细胞重新利用的小分子物质小分子物质，并

40、并参与细胞死亡过程参与细胞死亡过程。56（二）电离辐射对溶酶体的影响（二）电离辐射对溶酶体的影响p在在辐辐射射反反应应中中，自自噬噬增增加加，溶溶酶酶体体调调节节自自噬噬泡泡降降解解；溶溶酶酶体体参参与与电电离离辐辐射射诱诱导导的的细细胞胞死死亡亡，可可降降解解凋凋亡亡小小体体的的吞噬泡内容物。吞噬泡内容物。p紫紫外外线线辐辐射射可可激激发发溶溶酶酶体体膜膜通通透透性性，导导致致组组织织蛋蛋白白酶酶释释放，激活死亡信号通路，引起细胞凋亡。放，激活死亡信号通路，引起细胞凋亡。p溶溶酶酶体体膜膜通通透透性性改改变变能能通通过过Bcl-2家家族族依依赖赖的的方方式式和和Rho/ROCK-JNK信信号号通通路路的的方方式式影影响响线线粒粒体体，造造成成线线粒粒体膜通透性改变体膜通透性改变，进而启动细胞死亡。，进而启动细胞死亡。57小 结1.简述辐射对细胞膜组分的影响。简述辐射对细胞膜组分的影响。2.简述辐射作用于生物膜的生物学意义。简述辐射作用于生物膜的生物学意义。3.辐射旁效应的定义？辐射旁效应的定义？4.简述电离辐射对线粒体的间接损伤作用。简述电离辐射对线粒体的间接损伤作用。5.电离辐射抑制线粒体氧化磷酸化反应的特点电离辐射抑制线粒体氧化磷酸化反应的特点有哪些？有哪些？6.什么是内质网应激？什么是内质网应激？58