辐射与人体相互作用会导致某些特有生物效应。效应的性质和程度主要决定于人体组织吸收的辐射能量。从生物体吸收辐射能量到生物效应的发生，乃至机体损伤或死亡，要经历许多性质不同的变化，以及机体组织、器官、系统及其相互关系的变化，过程十分复杂，其演变过程如图8-2所示。
人类接受辐射照射后出现的健康危害来源于各种射线通过电离作用引起组织细胞中原子及由原子构成的分子的变化，这些变化也是原子激发的结果。电离和激发主要通过对DNA分子的作用使细胞受到损伤，导致各种健康危害。
辐射生物效应的演变过程
原发作用包括直接作用和间接作用。直接作用是指射线的能量直接作用于生物分子，引起生物分子的电离和激发，破坏机体的蛋白质、核酸、酸等具有生命力的物质，这种直接由射线造成的生物分子损伤效应称直接作用。间接作用是指射线对水的直接作用，可以引起水分子的电离和激发，而以电离作用为主要反应。水电离后产生许多自由基，通过自由基再作用于生物分子，造成正常结构的破坏，这就是电离辐射的间接作用。水占成年人体重的70％左右，射线作用于机体，水可以吸收大部分辐射能，产生固有数量自由基。因此，电离辐射通过自由基的间接作用造成的放射损伤，在放射损伤的发病机理上占有重要的地位。
机体受到电离辐射后，可以使很多生物活性物质特别是生物大分子受到损伤，其中*重要的是细胞核中的脱氧核糖核酸(DNA)。DNA由两条螺旋状排列的核苷链组成，这些核甘酸含有脱氧核糖、磷酸和不同的硷基。在含有几百对硷基的DNA分子中，贮存着无数遗传信息，使DNA成为遗传的物质基础。DNA链上具有一定功能的一段核苷酸序列称为基因。不同基因所含核苷酸数量和顺序不同。DNA分子结构的多样性和特殊性，决定了基因所控制的遗传性状的多样性和特殊性。细胞核中的DNA与蛋白质相结合，形成可在光学显微镜下看到的被硷性染料着色的物质称为染色质，当细胞进行有丝分裂时DNA分子经过螺旋折叠压缩，使染色质变成若干着色小体，称为染色体。染色体是生物遗传信息即基因的载体。遗传物质DNA发生可遗传的变异称为突变。能引起突变的物质称为诱变剂，与其它诱变剂一样，电离辐射引起的突变包括基因突变和染色体畸变，这两种突变几乎都是DNA断裂的结果。辐射引起DNA分子的变化可以导致细胞死亡。在大剂量照射时，处于分裂间期的细胞可因细胞遭到破坏而立即死亡。