一、电离辐射对生物大分子作用的基本原理
生物分子损伤是一切辐射生物效应的物质的基础。而生物分子损伤与自由基生成密切相关。自由基（free radical)是指一些独立存在的、带有一个或多个不成对电子的原子、分子、基团或离子。自由基是最大特性是化学不稳定性和高反应性，寿命很短，·OH（氢氧自由基)的平均寿命为10-9～10-8s，生物分子自由基也多在10-6～10-4s之间。
1．生物分子自由基的生成：有两种方式：
（1)直接作用：电离辐射直接引起靶分子电离和激发而发生物理化学变化，生成生物分子自由基，如：
T为电离辐射作用的靶分子，T+和T*为电离产生的正离子自由基和激发形成的激发态分子。正离子自由基分解生成生物分子、中性自由基T·和离子；激发态分子解成两个自由基T·和H·。医学全在线www.med126.com
（2)间接作用：电离辐射作用于生物分子的周围介质（主要是水)生成水射解自由基，这些自由基再与生物分子发生物理化学变化生成生物分子自由基，称次级自由基。水辐射分解见图3-1。
图3－1 水辐射分解生成自由基简图
水辐射分解生成的自由基与生物分子作用：
2．生物分子损伤与修复：生物分子自由基生成后迅速起化学反应，两个自由基不配对电子相互配对，或是不配对电子转移给另一个分子，造成分子化学键的变化，引起生物分子破坏。自由基反应能不断地生成新自由基，继续与原反应物起反应，形成连锁反应，使生物分子损伤的数量不断扩大，直到出现歧化反应（dismutation)，生成两个稳定分子。
被损伤的生物分子，可以通过各种方式进行修复。在自由基反应阶段（10-5s内)若介质中存在能供氢的分子，如含巯基化合物（谷胱甘肽G-SH等)，则生物分子自由基可被修复，称化学修复。
在有O2情况下，生物分子自由基被氧化成超氧自由基而难以修复。这可用以解释氧能增强辐射效应的原理。
