第3章 同位素示蹤技術(shù)

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1、第3章同位素示蹤技術(shù)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)齊孟文第3章同位素示蹤技術(shù)同位素示蹤通過同位素標記核素或同位素標記化合物跟蹤研究相關(guān)物體運動過程及其規(guī)律的一種研究方法?！?.1同位素示蹤的基本依據(jù)和特點依據(jù)放射性同位素元素的同位素具有1)化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)同一的示蹤性2)物理性質(zhì)差異的可探測性穩(wěn)定性同位素元素的同位素具有1)化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)同一的示蹤性2)物理性質(zhì)差異的可探測性3)同位素的天然組成恒定在水文、地理及生物學(xué)中，相關(guān)周期表中的同位素要覽。點擊黃色標注的元素，即可鏈接到相應(yīng)網(wǎng)頁，可獲得關(guān)于其特性及應(yīng)用的簡要說明。LINK：USGS（U.S.GeologicalS

2、urvey）特點放射性1.測量靈敏度高活度檢測限Amin=1Bq,相應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量檢測限10-12～10-17g2.能與內(nèi)源物質(zhì)相區(qū)分，可在生理穩(wěn)恒條件進行代謝研究。3.樣品制備及測定簡便。4.結(jié)合顯影或顯像技術(shù)可進行定位定量或半定量測定。穩(wěn)定性1.現(xiàn)代質(zhì)譜核素豐度測定的精度可達0.01%.2.利用同位素稀釋原理可計算樣品中的物質(zhì)來自示蹤劑的比率。3.樣品制備分析需大型設(shè)備。4.無放射性，無衰變，無污染。有時是唯一的。§3.2標記核素與標記化合物3.2.1放射性同位素常用放射性核素核素半衰期衰變方式β粒子(MeV)γ射線(MeV)3H12.3yβ-(100

3、)0.018614C5730yβ-(100)0.15632P14.28dβ-(100)1.71135S87.4dβ-(100)0.16745Ca165dβ-(100)0.25859Fe44.6dβ-(100)0.274(45.8)0.467(52.7)1.566(0.3γ….3.2.1放射性同位素標記化合物化合物分子中某一元素的一個或數(shù)個普通核素原子被其放射性同位素核素原子所替代。1)標記方式均勻標記［U］標記原子在相應(yīng)位置均勻分布，豐度相同，由生物合成產(chǎn)生。不定位標記[G]標記原子在相應(yīng)位置豐度不同，由同位素交換法產(chǎn)生。定位標記標記原子在分子中有確

4、定位置，由化學(xué)合成產(chǎn)生。2)制備有機合成簡單標記化合物?復(fù)雜標記化物如：生物合成飼喂標記前體→生物系統(tǒng)→生物大分子標記化合物。生物合成示例同位素交換RH+T2RT+HTRH+T2ORT+THO氚標可用所謂的氣爆法進行.把底物涂到石英瓶內(nèi),抽真空后,充入氚氣,通過高頻放電或紫外光照射使氚氣活化,促進交換.反應(yīng)結(jié)束,抽吸剩余氚氣,用易揮發(fā)溶劑轉(zhuǎn)移產(chǎn)物,最后除去溶劑.3)特點組成及總量不恒定放射性純度所需放射性核素的活度占標記化合物制劑總放射性活度的百分數(shù)。放化純度在制劑中，標記核素在特定標記化合物中的活度占該核素總活度的百分數(shù)。放化純度可用放射性薄層分析

5、測定。放化純度說明示例如碘-131的NaI制劑，除131I-，還可能有131I2，若放化[I-131]NaI的放化純度>95%，則表示以其他化學(xué)狀態(tài)存在的碘131<5%。輻射自分解標記化合物的輻射對其自身所產(chǎn)生的離解作用。微量和低濃度操作量為微居里(10-7-１０-14g)，因濃度低，單獨不易沉淀，并易吸附損失，在操作時常需加入同位素載體，以避免吸附或進行共沉淀。4)貯藏開瓶分裝,降低放射性溶液的濃度，降低比活度。低溫(2-4℃)及避光保存。3.2.2穩(wěn)定性同位素名詞核素的豐度一種核素在其所屬元素的同位素原子中所占的原子百分數(shù)。核素的自然豐度核素在自然

6、狀態(tài)下的豐度。核素的原子百分超核素的豐度較自然豐度超出的部分。常用核素常用的穩(wěn)定性示蹤核素列表ElementHeavyisotopesLightisotopesH2D(0.0156%)1H(99.9844%)N15N(0.366%)14N(99.634%)C13C(1.108%)12C(98.892%)S36S(0.02%)34S(4.22%)32S(95.02%)33S(0.75%)O18O(0.204%)16O(99.759%)17O(0.037%)標記化合物通過富集標記元素的稀有同位素核素或貧化其普通同位素核素所形成的化合物，以及核素的自然豐度因環(huán)

7、境而異有較大的同位素分餾變異，帶有原位標記“指紋”特點的化合物?！?.3試驗設(shè)計的一般原則和程序3.3.1放射性同位素示蹤示蹤劑的選擇考慮因素核素(射線種類、能量和半衰期)，標記方式。例：有機磷農(nóng)藥馬拉硫磷殘留研究，14Ｃ、32Ｐ、35Ｓ標記均可，降解中的去甲基作用(14Ｃ～CH3—)，酯鍵的水解作用(14Ｃ，３Ｈ～Ｃ2Ｈ5—)，硫代磷酸脂鍵的反應(yīng)，用32P或15Ｓ標記。示蹤劑量的估算引入量標記化合物的用量，按一般實驗要求確定。放射性總活度或比活度，要求能被精確測量，而又不過強。分無或有內(nèi)源物示蹤兩種情況討論。無內(nèi)源此種情況下，示蹤劑在系統(tǒng)中未被稀釋,化

8、合物的比活度不變，示蹤劑的比活度可由對樣品活度的要求直接估計得到。式中,nmin