同位素示踪法的原理和方法

Question

如题所述

Answer 1

同位素示踪法是一种利用放射性核素作为示踪剂进行微量分析的方法。这种方法通过将放射性同位素添加到其他物质中，使它们一起运动和迁移，然后使用放射性探测仪器进行追踪，以了解放射性原子通过的路径、运动的地点以及它们的分布情况。这种技术和放射性同位素标记法是同义词，都是指给某物质带上放射性标记，然后追踪其在细胞或生物体内的转移途径。
1. 研究分泌蛋白的合成和运输过程
通过使用3H标记亮氨酸，可以探究分泌性蛋白质在细胞中的合成、运输和分泌途径。在给予放射性标记的氨基酸后，观察细胞中放射性物质在不同时间出现的位置，可以清楚地了解细胞器在分泌蛋白合成和运输中的作用。例如，实验证明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中合成后，是按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输的，这证明了细胞内各种生物膜在功能上是紧密联系的。
2. 探究光合作用中元素的转移
利用放射性同位素18O、14C、3H作为示踪原子，研究光合作用过程中某些物质的变化过程，从而揭示光合作用的机理。例如，科学家鲁宾和卡门通过用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，然后进行两组光合作用实验，证明了光合作用释放的氧全部来自水。另外，卡尔文等通过14C标记的CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。
3. 研究细胞呼吸过程中物质的转变途径
利用18O作为示踪原子研究细胞呼吸过程中物质的转变途径，揭示呼吸作用的机理。例如，通过18O标记的氧气（18O2）和葡萄糖（C6H1218O6），可以观察到生成的水全部有放射性，生成的二氧化碳全部无放射性，从而了解氧气和葡萄糖在细胞呼吸过程中的转化。
4. 证明DNA是遗传物质
在研究蛋白质和DNA在遗传中的作用时，分别放射性标记蛋白质和DNA的特征元素。通过32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质，而用35S标记噬菌体的蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质，从而验证了噬菌体在侵染细菌的过程中，进入细菌体内的是噬菌体的DNA，而不是噬菌体的蛋白质，进而证明了DNA是噬菌体的遗传物质。
5. 探究DNA分子半保留复制的特点
通过放射性标记来区分亲代与子代的DNA。例如，使用15N放射性标记，因为15N的原子量和14N的原子量不同，因此DNA的相对分子质量也不同。根据离心结果，可以区分出重带（两条链都是15N）、中带（一条链是15N，一条链是14N）和轻带（两条链都是14N），从而了解DNA分子的复制方式是半保留复制。