您好, 访客   登录/注册

放射性同位素示踪法在生物学中的应用

来源:用户上传      作者:

   放射性同位素的原子所放射的射线,可用专门的仪器测定,这种原子好像带上了特殊的标记。人们把带有特殊标记容易被测定的原子称为示踪原子或标记原子。含有标记原子的化合物称为标记化合物。示踪法就是应用标记原子或标记化合物参加有关反应,借助它的射线来追踪物质到达的部位和参加反应的过程。
  由于放射性元素与其同位素具有相同的化学性质,因此在生物学研究中,应用放射性同位素示踪(简称示踪法)可研究生物体内的生物化学反应以及某种物质参与代谢的过程与途径等,应用很广,现举例说明。
  一、示踪法应用于植物新陈代谢方面
  1.32P测定光合磷酸化反应活力。用同位素32P作光合磷酸化反应中的无机磷,与ADP酯化形成AT32P,通过测定放射性32P的量来计算ATP的量。
  2.研究光反应过程。科学家希尔用18O标记的水研究光反应过程得知:光合作用产生的氧气,就是水分解释放的氧(18O2)。
  3.分析植物代谢过程中物质循环途径。例如:在一封闭的玻璃容器中,用18O标记的水培养植物,通过光合作用和呼吸作用,测出水中的18O在容器中的循环途径。又如:用含放射性18O的CO2作原料进行光合作用,一段时间后检验,植物呼吸作用产物CO2中含有18O,可追踪光合作用原料CO2中氧的循环途径。
  4.矿质元素在植物活体内运输的动态测定。同位素32P加入植物培养液,让植物吸收,然后定时分别检测活的植物根、茎、叶、芽32P的量。如将菜豆幼苗放在含32P的培养液中培养,一小时后测定表明,幼苗各部分都含32P,然后将该幼苗转移到不含32P的培养液中,数天后测定,32P主要在新的茎叶中。
  此外,有人研究叶对药液吸收利用的效率及与植物叶片内外因素的关系时,也用32P示踪法。
  二、示踪法应用于动物新陈代谢方面
  探究脂肪代谢过程,用标记14C的脂肪喂狗,结果发现狗细胞内葡萄糖分子上具有14C,可探测14C的转移途径。
  三、示踪法研究动、植物代谢及相互联系
  有人用原子示踪法做了一个有趣的实验,给绿色植物施用有放射性同位素15N的氮肥,人们吃了这些绿色植物,最后在人尿中检测到15N。15N的行程是:(1)15N先交换吸附到根表面,经主动运输到根内部的植物细胞,再经同化作用转化为植物蛋白质。(2)人吃含15N的植物蛋白,通过消化、吸收、血液循环,借助内环境进入人体细胞。(3)细胞内15N可以参加合成组织蛋白,一部分含15N的氨基酸通过脱氨基作用可分解成CO2、H2O和尿素,15N在尿素中。(4)尿素经肾脏,以尿的形式排出体外,最后可从尿中检测出15N。
  四、示踪法在遗传学上的应用
  1.研究噬菌体侵染细菌的过程。某科学家研究“噬菌体侵染细菌”实验时,用同位素32P、35S做了标记:噬菌体的核苷酸(标记32P)氨基酸(32S);细菌核苷酸(31P)氨基酸(标记35S)此实验的结果是子噬菌体和母噬菌体的外形及侵染细菌的特性均相同,子噬菌体DNA分子中含31P和32P,蛋白质分子中含35S,说明子噬菌体的DNA是以母噬菌体的DNA(含32P)为模板,利用细菌的化学成分合成出来的,而外壳是利用细菌的化学成分(含35S的氨基酸)合成新的蛋白质。
  2.研究DNA分子复制过程。如果把含15N的DNA叫重DNA,含14N的DNA叫轻DNA,一条链含15N,另一条链含14N的DNA叫中间DNA。将一个完全被15N标记的DNA分子放入含14N的培养基上培养,让其复制三代,则测得培养基内重DNA、轻DNA、中间DNA树木分别为:一代,无重DNA和轻DNA,两个中间DNA;二代,无重DNA,两个轻DNA,两个中间DNA;三代,无重DNA,六个轻DNA,两个中间DNA。由此可知:DNA复制时,以母链为模板,利用培养基中游离脱氧核苷酸为原料,复制子代DNA。
  综上所述,放射性同位素示踪法既能应用于植物体、动物体和人的研究,也能应用于微生物的研究中。此法可探测物质在植物体内动态运输与分配以及生物代谢过程等,同时又不会损伤有机体,不仅简便,而且灵敏度高,是研究生物生命活动的一个极其重要的手段。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-11656576.htm