同位素示蹤在植物光合作用研究中應(yīng)用

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1、題目：同位素示蹤在植物光合作用研究中應(yīng)用學(xué)院：XXXXXXX學(xué)院專業(yè)班級：XXXXXX班姓名：XXX引言：同位素示蹤法是利用放射性核素或稀有穩(wěn)定核素作為示蹤劑對研究對象進(jìn)行標(biāo)記的微量分析方法，Hevesy創(chuàng)立了示蹤實(shí)驗(yàn)并于1923年首先用天然放射性212Pb研究鉛鹽在豆科植物內(nèi)的分布和轉(zhuǎn)移。繼后Jolit和Curie于1934年發(fā)現(xiàn)了人工放射性，以及其后生產(chǎn)方法的建立（加速器、反應(yīng)堆等），為放射性同位素示蹤法的更快的發(fā)展和廣泛應(yīng)用提供了基本的條件和有力的保障。中文名稱：同位素示蹤英文名稱：isotopictagging;isotopictracing定義：化合物的同位素標(biāo)記物與其非標(biāo)記物具有

2、相同的生物化學(xué)性質(zhì)，且同位素能夠很靈敏地被檢測，因而追蹤同位素標(biāo)記物在所研究對象中的移動(dòng)、分布、轉(zhuǎn)變或代謝等，是生物科學(xué)研究的有力手段。正文：　同位素示蹤所利用的放射性核素（或穩(wěn)定性核素）及它們的化合物，與自然界存在的相應(yīng)普通元素及其化合物之間的化學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)是相同的，只是具有不同的核物理性質(zhì)。因此，就可以用同位素作為一種標(biāo)記，制成含有同位素的標(biāo)記化合物（如標(biāo)記食物，藥物和代謝物質(zhì)等）代替相應(yīng)的非標(biāo)記化合物。利用放射性同位素不斷地放出特征射線的核物理性質(zhì)，就可以用核探測器隨時(shí)追蹤它在體內(nèi)或體外的位置、數(shù)量及其轉(zhuǎn)變等，穩(wěn)定性同位素雖然不釋放射線，但可以利用它與普通相應(yīng)同位素的質(zhì)量之差，通

3、過質(zhì)譜儀，氣相層析儀，核磁共振等質(zhì)量分析儀器來測定。放射性同位素和穩(wěn)定性同位素都可作為示蹤劑（tracer），但是，穩(wěn)定性同位素作為示蹤劑其靈敏度較低，可獲得的種類少，價(jià)格較昂貴，其應(yīng)用范圍受到限制；而用放射性同位素作為示蹤劑不僅靈敏度，測量方法簡便易行，能準(zhǔn)確地定量，準(zhǔn)確地定位及符合所研究對象的生理?xiàng)l件等特點(diǎn)：　　1.靈敏度高放射性示蹤法可測到10-14－10-18克水平，即可以從1015個(gè)非放射性原子中檢出一個(gè)放射性原子。它比目前較敏感的重量分析天平要敏感108-107倍，而迄今最準(zhǔn)確的化學(xué)分析法很難測定到10-12克水平。2.方法簡便　　放射性測定不受其它非放射性物質(zhì)的干擾，可以省略許

4、多復(fù)雜的物質(zhì)分離步驟，體內(nèi)示蹤時(shí)，可以利用某些放射性同位素釋放出穿透力強(qiáng)的r射線，在體外測量而獲得結(jié)果，這就大大簡化了實(shí)驗(yàn)過程，做到非破壞性分析，隨著液體閃爍計(jì)數(shù)的發(fā)展，14C和3H等發(fā)射軟β射線的放射性同位素在醫(yī)學(xué)及生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用?！?.定位定量準(zhǔn)確　　放射性同位素示蹤法能準(zhǔn)確定量地測定代謝物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)變,與某些形態(tài)學(xué)技術(shù)相結(jié)合（如病理組織切片技術(shù)，電子顯微鏡技術(shù)等），可以確定放射性示蹤劑在組織器官中的定量分布，并且對組織器官的定位準(zhǔn)確度可達(dá)細(xì)胞水平、亞細(xì)胞水平乃至分子水平?！?.符合生理?xiàng)l件　　在放射性同位素實(shí)驗(yàn)中，所引用的放射性標(biāo)記化合物的化學(xué)量是極微量的，它對體內(nèi)

5、原有的相應(yīng)物質(zhì)的重量改變是微不足道的，體內(nèi)生理過程仍保持正常的平衡狀態(tài)，獲得的分析結(jié)果符合生理?xiàng)l件，更能反映客觀存在的事物本質(zhì)。放射性同位素示蹤法的優(yōu)點(diǎn)如上所述，但也存在一些缺陷，如從事放射性同位素工作的人員要受一定的專門訓(xùn)練，要具備相應(yīng)的安全防護(hù)措施和條件，在目前個(gè)別元素（如氧、氮等）還沒有合適的放射性同位素等等。在作示蹤實(shí)驗(yàn)時(shí)，還必須注意到示蹤劑的同位素效應(yīng)和放射效應(yīng)問題。所謂同位素效應(yīng)是指放射性同位素（或是穩(wěn)定性同位素）與相應(yīng)的普通元素之間存在著化學(xué)性質(zhì)上的微小差異所引起的個(gè)別性質(zhì)上的明顯區(qū)別，對于輕元素而言，同位素效應(yīng)比較嚴(yán)重。因?yàn)橥凰刂g的質(zhì)量判別是倍增的，如3H質(zhì)量是1H的三倍

6、，2H是1H的兩倍，當(dāng)用氚水（3H2O）作示蹤劑時(shí)，它在普通H2O中的含量不能過大，否則會(huì)使水的物理常數(shù)、對細(xì)胞膜的滲透及細(xì)胞質(zhì)粘性等都會(huì)發(fā)生改變。但在一般的示蹤實(shí)驗(yàn)中，由同位素效應(yīng)引起的誤差，常在實(shí)驗(yàn)誤差內(nèi)，可忽略不計(jì)。放射性同位素釋放的射線利于追蹤測量，但射線對生物體的作用達(dá)到一定劑量時(shí)，會(huì)改變機(jī)體的生理狀態(tài)，這就是放射性同位素的輻射效應(yīng)，因此放射性同位素的用量應(yīng)小于安全劑量，嚴(yán)格控制在生物機(jī)體所能允許的范圍之內(nèi)，以免實(shí)驗(yàn)對象受輻射損傷，而得錯(cuò)誤的結(jié)果?！≡O(shè)計(jì)一個(gè)放射性同位素的示蹤實(shí)驗(yàn)應(yīng)從實(shí)驗(yàn)的目的性，實(shí)驗(yàn)所具備的條件和對放射性的防護(hù)水平三方面著手考慮。原則上必須從兩個(gè)主要方面來設(shè)計(jì)放射

7、性示蹤實(shí)驗(yàn)：一是必須尋求有效的、可重復(fù)的測定放射性強(qiáng)度的條件，二是必須選擇一個(gè)合適的比活度λqδ（單位是原子／時(shí)間／分子，dpm／mol或ci／mol）。其中，λ＝-dＮ’dt／Ｎ’為該處放射性原子核的衰變常數(shù)。q＝Ｎ’／n’，表示n’個(gè)該化學(xué)形式分子為Ｎ’個(gè)放射性原子所標(biāo)記。δ＝n’／n表示放射性標(biāo)記的分子數(shù)n’與總分子數(shù)（標(biāo)記的加未標(biāo)記的）n之比。采用放射性同位素示蹤技術(shù)來實(shí)現(xiàn)所研究課題預(yù)期目的全部或一部