浅谈放射技术对生物学的影响

浅谈放射技术对生物学的影响王苏1120800029摘要：从x射线和天然放射现象的发现，到人工合成放射性元素，再到利用放射治疗皮肤病，治疗癌症以及对放射危害的防护，随着放射技术的发展，推动了物理、化学、生物等学科的发展。人们从认识到放射的存在到利用反射技术的过程推动了科学的发展，也极大地造福了人类，其中在生物学方面由于放射技术的发展，形成了一个又一个的里程碑。关键词：x射线、放射、生物、诺贝尔奖威廉·康拉德·伦琴于1895年1月5日发现X射线。他因此于1901年获第一次诺贝尔物理学奖金。x射线的发现，对科学技术的进步产生了巨大而深远的影响。这直接导致一年后放射性的发现。这一发现宣布了现代物理学时代的到来，使医学发生了革命，推动现代化学和现代生物学的创立和发展。X射线对生物学的发展,其影响十分重要。X射线作为一种波长极短的射线，可以诱发基因突变，从根本上改变生物的遗传物质，对遗传生物学有特殊的意义。马勒于1946年获得诺贝尔生理学医学奖.由于他在1927年用X射线人工诱发果蝇基因突变,这是第一个被公认的用人工方法改变基因的事例,开辟了遗传学研究和实际应用的新领域。于马勒之后，在1953年3月18沃森、克里克和威尔金斯等根据DNA晶体的X射线衍射谱,发现了DNA分子的双螺旋结构,他们因此荣获1962年的诺贝尔生理学医学奖。.由于沃森、克里克等人的启发，在他们利用x射线发现DNA双螺旋结构后不久，又有几位科学家取得了重大的生物学成果。他们是科勒拉、霍利和尼伦伯格等人。他们根据DNA的双螺旋结构,破译了其上所载的遗传密码,这是又一个伟大的成就,他们因此荣获1968年的诺贝尔生理学医学奖.DNA结构的发现和遗传密码的破译,标志着分子生物学的诞生,是人类揭开生命之谜的一个里程碑,被誉为本世纪生物学领域中最伟大的成就。DNA-脱氧核糖核酸是生物遗传的基础，一共分为四种，记为A,T,C,G,这四种核苷酸以不同的顺序排列起来，组成每个人独一无二的基因密码，控制人体蛋白质的合成。现今，这种人体的遗传密码已经得到了很广泛的应用，在医学上，如亲子鉴定，孕妇产前做羊水穿刺，通过分析胎儿的基因从而判断胎儿是否畸形等等。1893年芬森宣称红光能够减轻天花的后果，引起了广泛注意。他把病室的窗子挂上红窗帘，让较长的“热波”进入，挡住较短的“化学波”。他研究“化学波”，发现从太阳或从强力聚光电灯得到的短波光能杀死培养基上或皮肤上的细菌。他还指出，这是光本身的作用而不是由于热的作用。特别能用强力短波光照射以治疗由结核菌引起的皮肤病真性狼疮。由于芬森在利用光辐射治疗狼疮及其他皮肤方面所做出的贡献，他获得了1903年诺贝尔医学与生理学奖。1893年,他发表了关于红光治疗天花的论文。他推荐实施让天花病人待在红光室内的方法,在当时拯救了无数人的生命,保护了无数人的面容。[1]受伦琴的影响，1896年亨利·贝克勒在发光材料的试验中偶然发现x射线一种新射线的穿透性。这样伦琴的发现间接地影响了放射性的发现。因为该发现1903年贝克勒和居里夫人被共同授予诺贝尔奖。1896年，贝克勒尔宣布“我研究过的铀盐，不论是发荧光的，还是不发荧光的，是结晶的熔融的或是在溶液中的，都有相同的性质-------不停地发出不可见的射线。这就使我得到结论：铀是主要因素。我用纯铀粉作了实验，证明了这个结论。”贝克勒尔终于发现了揭开物质内部秘密的又一把金钥匙--------物质的放射性。贝克勒尔从X射线发现得到的最有价值的启示，是对肉眼看不见的射线的一种探测方法：它们可以穿过不透可见光的厚纸包层而使照相底片感光，他的X射线与荧光有关的假设虽然被否定了，但是，由于他运用了新的研究方法，由这个假说引导他去进行实验探索，发现了一种肉眼看不到的新辐射。[2]放射技术由于可以诱发DNA和RNA突变，所有生物都是以DNA或RNA作为遗传物质，因此通过放射技术可以从根本上改变生物遗传物质，进而改变生物性状。利用放射技术可以使地球上产生原来没有的新物种，并且广泛应用于生物学研究、诱变育种等方面，极大地推动了生物学的发展。蛋白质结构的测定是X射线分析在生物学中取得的重大进展之一。蛋白质的分子非常复杂,对其结构的测定,曾被认为是一个非常困难的难题。在1953年佩鲁茨用重原子衍生物确定相位来完成蛋白质分子分析。1960年,肯德鲁首次用重原子同晶置换x射线衍射法测定了肌红蛋白的晶体结构为,这很大程度上增进了人们了关于这些生命有机体组分的功能的认识.X射线在生物学中的应用,推动了生物学从细胞水平向分子水平的过渡,从而产生了分子生物学、生物工程学、遗传工程学等当代生物学的新学科。为了减少放射对人类的伤害，使放射更好地造福于人类，人们开始研究减少辐射伤害的方法，这促进了生物学的一个新的分支-------放射生物学的诞生。放射生物学研究的核心问题之一是剂量效应关系,对各种生物学参数大多获得了比较明确的剂量效应曲线,发现超过一定剂量阐值可引起某种生物效应的变化,剂量愈大,变化愈著,而阑值的大小则因观察的生物学参数性质不同而异。[3]低水平辐射诱导适应性反应,即预先受低剂量照射的机体或其细胞对随后高剂量辐射的抵抗力增高。研究较多的是低剂量辐诱导的细胞遗传学适应性反应。淋巴细胞在体外受低剂量照射后,其染色体对高剂量辐射的耐受力增高,表现为染色体畸变率显著低于单纯受高剂量照射者。[4]因此我们在治疗疾病或检查身体时可以采取低水平辐射，使淋巴细胞增强对辐射的耐受能力，让放射性治疗更好的为人类服务。放射免疫法是利用同位素标记的与未标记的抗原，同抗体发生竞争性抑制反应的方法，研究机体对抗原物质反应的发生、发展和转化规律。免疫学家雅洛，因创立了放射免疫法而荣获1977年诺贝尔生理学及医学奖。此外放射技术的发展还促进了肿瘤学、放射生物学等学科的发展，增强了人们对放射性损伤、食品放射性污染等放射性危害的防范意识。x射线检查为医院最基本、最重要的影像检查手段，放射性同为素广泛应用于癌症的治疗……放射技术极大地促进了生物学的发展，是生物学不断前进的重要动力。一孔之见，谬误实繁，敬请批评指正。[1]冯薇。芬森率先用集中光线治病的“神医”1903年诺贝尔生理学及医学奖得主[J]中国医院，2004，03：77[2]金亮、王娟。贝克勒尔的伟大功勋[J]现代物理知识，2012，06：59至62[3]刘树铮。辐射危害的阈值问题_纪念伦琴发现X射线100周年[J]外国医学（放射医学核医学分册），1995，05：204至207[4]刘树铮。辐射危害的阈值问题_纪念伦琴发现X射线100周年[J]外国医学（放射医学核医学分册），1995，05：204至207