同位素标记法

同位素标记法同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫示踪元素，用示踪元素标记的化 合物，其化学性质不变人们根据这种化合物的放射性，对生物体内各种复杂的 生理、生化过程进行追踪，这种科学研究方法就叫做同位素示踪法在生物学科 中，经常利用14C、180、15N、3H、32P和35S等同位素作为示踪原子，来考察学 生分析、判断和推断能力同位素示踪法是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分 析方法，即把放射性同位素的原子参到其他物质中去，让它们一起运动、迁移， 再用放射性探测仪器进行追踪，就可知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里 了，是怎样分布的1. 放射性同位素示踪法的特点：①灵敏度高、②方法简便、③定位定量准 确、④符合生理条件2. 各种同位素及其在中学生物学中的应用⑴氢的同位素已知氢有三种同位素，即氕、氘和氚，氕和氘是稳定的同位 素，而氚具有放射性，能够发射负B射线，因而可以通过探测器进行追踪3H 标记化合物是指用放射性3H取代化合物中的稳定同位素氕或氘，并以3H作为 标记的放射性标记化合物例如，在介绍科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时， 曾经做过这样一个实验：他们在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸， 3min后，被标记的氨基酸出现在附着有核酸体的内质网中，17rain后，出现在 高尔基体中，117min后，出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的小泡中，以及 释放到细胞外的分泌物中，这个实验说明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中 合成之后，是按照内质网叶高尔基体一细胞膜的方向运输的，从而证明了细胞内 的各种生物膜在功能上是紧密联系的。

⑵碳的同位素 自然界中碳元素有三种同位素，即稳定同位素12C、13C和 放射性同位素14C14C能够发射B射线，因此可以用放射性14C取代化合物中 它的稳定同位素12C，并以14C作为标记的放射性标记化合物例如教材中介绍 了科学家用含有14C的二氧化碳来追踪光合作用中的C原子的转移途径是：二氧 化碳一-三碳化合物一-糖类⑶氧的同位素自然界中氧元素有三种同位素，即160、170、180,它们都 不具有放射性，因此不能通过放射性进行追踪在示踪研究中，常用180代替化 合物中的160进行标记，最后通过质谱仪测定代谢物的质量的方法进行确定例 如在教材中，介绍的鲁宾和卡门的实验，研究光合作用中释放的氧到底是来自于 水，还是来自于二氧化碳他们用氧的同位素180分别标记H20和C02，使它 们分别成为H2180和C1802，然后进行两组光合作用实验：第一组向绿色植物提 供H2180和C02,第二组向同种绿色植物提供H20和C1802在相同条件下，他 们对两组光合作用释放的氧进行了分析，结果表明第一组释放的氧全部是1802， 第二组释放的氧全部是02,从而证明了光合作用释放的氧全部来自水⑷磷的同位素磷是一个简单的元素，除了质量数为31的一种稳定性同位素 外，还有几个放射性同位素，其质量数为29、30、32、33和34；但只有质量数 为32和33的同位素存在足够长的时间可以作为示踪物之用，32和33都可以发 射负B射线。

在教材中介绍了用32P标记噬菌体的DNA，然后用被标记的噬菌 体去感染细菌的实验由于DNA中含有P元素，因而用放射性的32P取代DNA 中的P，就使得DNA具有可识别性，从而和细菌的DNA相区别开来⑸硫的同位素 硫的同位素32S、33S、34S、35S和36S中，除35S外，其它放 射性同位素的半衰期都很短，因此在放射性同位素示踪法中，用的多是35S教 材中同样是在介绍噬菌体侵染细菌的实验中，介绍了 35S的标记应用即是用35S 标记噬菌体的蛋白质外壳来显示其最后的存在部位由于蛋白质含有S元素， 而DNA中不含S元素，可以把蛋白质和DNA区别开来除了课本中介绍的这些实验中涉及到同位素标记法的应用之外，在一些习题 中也经常涉及到例如用N的同位素15N标记核苷酸研究DNA的半保留复制； 利用N的同位素15N标记氨基酸，研究其在动植物体内的转移途径；用42K标记 的培养基来研究矿质元素在植物体内的运输途径等只要我们了解其中的原理便 能触类旁通，解决学习中的困难。