同位 どうい 素 もと 标记是 ぜ 一项用于追踪同位 どうい 素 もと 在 ざい 某 ぼう 个化学 がく 反 はん 应、代 だい 谢通路 ろ 、或 ある 细胞定位 ていい 中 ちゅう 的 てき 路 ろ 径 みち 和 わ 去 さ 向 こう 的 てき 技 わざ 术。在 ざい 使用 しよう 时,通 つう 过把特定 とくてい 的 てき 反 はん 应物分子 ぶんし 中 ちゅう 的 てき 某 ぼう 个原子 げんし 替 がえ 换为其同位 い 素 もと 来 らい 进行“标记”,再 さい 让标记过后 きさき 的 てき 反 はん 应物发生反 はん 应,产物分 ぶん 子中 こなか 同位 どうい 素 もと 标记的 てき 位置 いち 就反映 はんえい 了 りょう 反 はん 应过程 ほど 中 ちゅう 被 ひ 标记原子 げんし 的 てき 变化。在 ざい 同位 どうい 素 もと 标记中 ちゅう 使用 しよう 的 てき 核 かく 素 もと 可 か 以是稳定核 かく 素 もと ,也可以是放射 ほうしゃ 性 せい 核 かく 素 もと ,在 ざい 后 きさき 面 めん 这种情 じょう 况中,特称 とくしょう 放射 ほうしゃ 性 せい 示 しめせ 踪技术。
在 ざい 同位 どうい 素 もと 标记技 わざ 术中,检测同位 どうい 素 もと 标记的 てき 方法 ほうほう 有 ゆう 很多种。质谱 可 か 以用于检测不同 どう 同位 どうい 素的 すてき 质量差 さ 异,而红外光 こう 谱 可 か 以检测同位 い 素 もと 原子 げんし 的 てき 振 ふ 动模式 しき ,核 かく 磁共振 きょうしん 技 わざ 术则可 か 以分辨 べん 原子 げんし 的 てき 磁旋比 ひ ,放射 ほうしゃ 性 せい 衰 おとろえ 变 一般通过电离室或者放射 ほうしゃ 性 せい 显影 检测。
同位 どうい 素 もと 标记的 てき 一个应用实例是对苯酚在水中溶解性的研究。通 つう 过把苯酚加入 かにゅう 氘代水 すい (加入 かにゅう 了 りょう 重水 じゅうすい 的 てき 水 みず ),在 ざい 苯酚的 てき 羟基上 じょう 可 か 以检测到氘原子 げんし ,说明苯酚在 ざい 不断 ふだん 与 あずか 水 みず 发生质子交换。而只有 ゆう 酚羟基 もと 受到了 りょう 影 かげ 响,说明苯酚的 てき 其他5个氢原子 げんし 并不参与 さんよ 质子交换。
用 もちい 一 いち 个碳-13 标记确定了 りょう 苯基 取 と 代 だい 炔前体 たい 1的 てき 1,2-1,3-二脱氢苯转化机理。[1]
同位 どうい 素 もと 示 しめせ 踪剂(或 ある 同位 どうい 素 もと 标记)可用 かよう 于化学 かがく 和 わ 生物 せいぶつ 化学 かがく ,以帮助 じょ 理解 りかい 化学 かがく 反 はん 应和 かず 相互 そうご 作用 さよう 。 在 ざい 这种技 わざ 术中,目 もく 标分子 ぶんし 的 てき 一个或多个原子 げんし 被 ひ 同一 どういつ 化学 かがく 元素 げんそ 的 てき 另一种不同 ふどう 的 てき 同位 どうい 素 もと (如放射 ほうしゃ 性 せい 示 しめせ 踪中 ちゅう 使用 しよう 的 てき 放射 ほうしゃ 性 せい 同位 どうい 素 もと )取 と 代 だい 。因 よし 为标记的原子 げんし 具有 ぐゆう 相 しょう 同 どう 的 てき 原子 げんし 序 じょ 数 すう ,它的反 はん 应方式 しき 几乎与 あずか 未 み 标记的 てき 原子 げんし 相 しょう 同 どう ,而且(除 じょ 了 りょう 少数 しょうすう 例外 れいがい )也不会 かい 干 ひ 扰正在 ざい 研究 けんきゅう 的 てき 反 はん 应。但 ただし 是 ぜ ,中子 なかご 数 すう 的 てき 差 さ 异又使 し 我 わが 们可以把同位 どうい 素 もと 标记与 あずか 同 どう 一 いち 元素 げんそ 的 てき 原子 げんし 区分 くぶん 开来。
核 かく 磁共振 きょうしん (NMR)和 わ 质谱法 ほう (MS)被 ひ 用 もちい 来 らい 研究 けんきゅう 化学 かがく 反 はん 应的机 つくえ 理 り 。核 かく 磁共振 きょうしん 和 わ 质谱仪可以检测到同位 どうい 素之 もとゆき 间的差 さ 异,从而可 か 以确定 てい 产物结构中 ちゅう 标记原子 げんし 的 てき 位置 いち 信 しん 息 いき 。利用 りよう 同位 どうい 素 もと 标记在 ざい 产物分 ぶん 子中 こなか 的 てき 定位 ていい ,我 わが 们就可 か 以确定 てい 反 はん 应物转化为产物的 ぶってき 反 はん 应途径 みち 。放射 ほうしゃ 性 せい 同位 どうい 素 もと 可 か 以用凝 しこり 胶电泳 的 てき 自 じ 显影 图进行 ぎょう 检测,含有 がんゆう 放射 ほうしゃ 性 せい 同位 どうい 素的 すてき 化合 かごう 物 ぶつ 所 しょ 发出的 てき 辐射会 かい 使 し 一 いち 块胶片 变色,从而显现出 で 标记原子 げんし 在 ざい 凝 しこり 胶中的 てき 相 しょう 对位置 いち 。
同位 どうい 素 もと 示 しめせ 踪剂通常 つうじょう 以同位 い 素 もと 比率 ひりつ 的 てき 形式 けいしき 使用 しよう 。通 つう 过研究 けんきゅう 同 どう 一元素的两种同位素之间的自然比例,我 わが 们就可 か 以避免 めん 同位 どうい 素的 すてき 整体 せいたい 丰度的 てき 影 かげ 响,因 いん 为这通常 つうじょう 会 かい 掩盖同位 どうい 素 もと 丰度中 ちゅう 较小的 てき 变化。同位 どうい 素 もと 是 ぜ 地 ち 质学中 ちゅう 很重要 じゅうよう 的 てき 工具 こうぐ ,因 いん 为它们可以用来 らい 理解 りかい 地 ち 壳系统中复杂的 てき 混合 こんごう 过程。
同位 どうい 素 もと 示 しめせ 踪通常 つうじょう 由 よし 同位 どうい 素 もと 种类的 てき 不同 ふどう ,分 ふん 为稳定同位 どうい 素 もと 示 しめせ 踪剂和 わ 放射 ほうしゃ 性 せい 同位 どうい 素 もと 示 しめせ 踪剂。稳定同位 どうい 素 もと 示 しめせ 踪剂只 ただ 涉 わたる 及非放射 ほうしゃ 性 せい 同位 どうい 素 もと ,通常 つうじょう 依 よ 赖于质量的 てき 差 さ 异进行 ぎょう 分 ぶん 辨 べん 。理 り 论上,任 にん 何 なん 具有 ぐゆう 两个稳定同位 どうい 素的 すてき 元素 げんそ 都 と 可 か 以用作 さく 同位 どうい 素 もと 示 しめせ 踪剂。然 しか 而,最 さい 常用 じょうよう 的 てき 稳定同位 どうい 素 もと 示 しめせ 踪剂只 ただ 涉 わたる 及相对轻的 てき 同位 どうい 素 もと ,因 いん 为这些同位 い 素 もと 很容易 ようい 分 ぶん 离开来 らい 。放射 ほうしゃ 性 せい 同位 どうい 素 もと 示 しめせ 踪剂则使用 しよう 可 か 发生放射 ほうしゃ 性 せい 衰 おとろえ 变的同位 どうい 素 もと 。[2]
磷酸戊 つちのえ 糖 とう 途 と 径 みち 反 はん 应中的 てき 同位 どうい 素 もと 追 つい 踪。蓝色圆圈表示 ひょうじ 标记的 てき 碳原子 げんし ,而白色 しょく 圆圈是 ぜ 未 み 标记的 てき 碳原子 げんし 。[3]
最 さい 常 つね 见的稳定同位 どうい 素 もと 是 ぜ 2 H、13 C和 わ 15 N,这些同位 どうい 素 もと 可 か 以进一 いち 步 ほ 用 よう 于合成 ごうせい 核 かく 磁共振 きょうしん 溶剂 、氨基酸 さん 、核酸 かくさん 、脂 あぶら 类 、代 だい 谢物和 わ 细胞生 せい 长介 かい 质 。[4] 使用 しよう 稳定同位 どうい 素 もと 产生的 てき 化合 かごう 物 ぶつ ,要 よう 么是由 よし 同位 どうい 素 もと 标记的 てき 百 ひゃく 分 ふん 比 ひ 来 らい 确定(如,30%标记为13C的 てき 葡萄糖 ぶどうとう 即 そく 是 ぜ 一 いち 种混合 こんごう 物 ぶつ ,其中30%的 てき 葡萄糖 ぶどうとう 分子 ぶんし 被 ひ 13-碳 标记,70%的 てき 分子 ぶんし 的 てき 碳则符合 ふごう 自然 しぜん 的 てき 碳同位 い 素 もと 比率 ひりつ ),要 よう 么是在 ざい 化合 かごう 物上 ぶつじょう 的 てき 特定 とくてい 原子 げんし 上 じょう 做标记(比 ひ 如在葡萄糖 ぶどうとう 的 てき 1号 ごう 碳位置 いち 上 じょう 做13-碳标记的1-13C 葡萄糖 ぶどうとう )。
利用 りよう 稳定同位 どうい 素 もと 标记进行代 だい 谢通量 りょう 分析 ぶんせき [ 编辑 ]
通 つう 过确定 てい 同位 どうい 素 もと 标记的 てき 百分比来研究反应过程。如果50%被 ひ 标记、50%未 み 标记的 てき 代 だい 谢分子 ぶんし 混合 こんごう 物 ぶつ 以如图所示 しめせ 的 てき 方式 ほうしき 反 はん 应,那 な 么每种反应方式 しき 的 てき 产物预期百分比都可以推算。 蓝色圆圈表示 ひょうじ 标记的 てき 原子 げんし ,而白色 しょく 圆圈表示 ひょうじ 未 み 标记的 てき 原子 げんし 。
利用 りよう 稳定同位 どうい 素 もと 标记的 てき 代 だい 谢通量 りょう 分析 ぶんせき (MFA)是 ぜ 一种重要的工具,通 つう 过细胞 内的 ないてき 代 だい 谢通路 ろ 和 かず 反 はん 应来研究 けんきゅう 某 ぼう 些元素的 すてき 代 だい 谢通量 りょう 。把 わ 同位 どうい 素 もと 标记引入到 いた 细胞的 てき 生 なま 长介质中,细胞就会使用 しよう 带有标记的 てき 营养分子 ぶんし 进行代 だい 谢和生 せい 长。对于静 せい 态的代 だい 谢通量 りょう 分析 ぶんせき ,细胞必须达到一 いち 个稳态 (进入和 わ 排出 はいしゅつ 细胞的 てき 同位 どうい 素 もと 量 りょう 不随 ふずい 时间变化)或 ある 准 じゅん 稳态(在 ざい 一段时间内达到稳态)[5] 。一旦确定了产出代谢物的同位素比率,我 わが 们就可 か 以用它来确定反 はん 应途径 みち 中代 なかだい 谢通量 りょう ,即 そく 反 はん 应物对产物的 ぶってき 转化速 そく 率 りつ 的 てき 大小 だいしょう 。[6]
如图所 しょ 示 しめせ ,假 かり 设一种三碳化合物,既 すんで 可 か 以裂解 かい 成 なり 一个二碳代谢物和一个一碳代谢物并重组,也可以保持 ほじ 不 ふ 变。如果在 ざい 反 はん 应中提供 ていきょう 两种同等 どうとう 比例 ひれい 的 てき 反 はん 应物,一 いち 种完全 ぜん 标记(蓝色圆圈),另一种完全没有标记(白色 はくしょく 圆圈)。图左侧的代 だい 谢路径 みち 没 ぼつ 有 ゆう 代 だい 谢物的 てき 任 にん 何 なん 变化,而右侧则显示出 で 分裂 ぶんれつ 和重 かずえ 组。如果代 だい 谢物只 ただ 是 ぜ 沿着左 ひだり 侧的路 ろ 径 みち ,它仍然 しか 是 ぜ 一 いち 个50:50的 てき 比率 ひりつ ,一半是完全标记的,一半 いっぱん 完全 かんぜん 未 み 标记。如果代 だい 谢物只 ただ 从右侧的一路径反应,就会出 で 现新的 てき 标记模 も 式 しき ——4种相同 どう 比例 ひれい 的 てき 不同 ふどう 标记产物。其他比例 ひれい 的 てき 情 じょう 况也可能 かのう 发生,取 と 决于多少 たしょう 原始 げんし 反 はん 应物选择左 ひだり 侧的路 ろ 径 みち 与 あずか 右 みぎ 侧的路 ろ 径 みち 。图片中 ちゅう 间显示 しめせ 的 てき 情 じょう 况下,则是一半的代谢物采取左侧,和 わ 一半采取右侧路径的情况[7] 。这些标记和 わ 未 み 标记的 てき 原子 げんし 在 ざい 同 どう 一种化合物中的不同分布代表了不同的同位 どうい 素 もと 异构体 たい 。通 つう 过测定 てい 不同 ふどう 代 だい 谢物的 てき 同位 どうい 素 もと 异构体 たい 比例 ひれい ,可 か 以最终确定 じょう 通 どおり 过每个反应的通 どおり 量 りょう [8] 。
将 はた 从同位 い 素 もと 标记中 ちゅう 获取的 てき 数 すう 据 すえ 与 あずか 每 まい 个反应、边界条件 じょうけん 和 わ 最 さい 优化过程结合起 おこり 来 らい ,就可以绘成 なり 通 どおり 量 りょう 图。不可 ふか 逆 ぎゃく 反 はん 应提供 ていきょう 了 りょう 确定通 どおり 量 りょう 所 しょ 需的热力学 がく 约束,反 はん 应的化学 かがく 计量用 よう 于构造 づくり 矩 のり 阵,细胞内的 ないてき 代 だい 谢通量 りょう 则是通 どおり 过迭代 だい 法 ほう 来 らい 估计的 てき 。模 かたぎ 拟的通 どおり 量 りょう 显示在 ざい 一个通量图中,它显示 しめせ 每 まい 个反应的反 はん 应物转换成 なり 产品的 てき 速 そく 率 りつ 。 在 ざい 大 だい 多数 たすう 通 どおり 量 りょう 图中,箭 や 头越粗 あら ,说明反 はん 应的通 どおり 量 りょう 值就越 えつ 大 だい 。[9]
理 り 论上,任 にん 何 なん 可 か 以测量 りょう 同位 どうい 素 もと 异构体 たい 之 の 间差异的技 わざ 术都可 か 以使用 しよう 。不 ふ 过,为了测定稳定同位 どうい 素 もと 标记中 ちゅう 的 てき 质量同位 どうい 素 もと ,现已经开发出了 りょう 两种主要 しゅよう 方法 ほうほう ——核 かく 磁共振 きょうしん (NMR)和 わ 质谱法 ほう (MS)。
质子核 かく 磁共振 きょうしん (Proton NMR)是 ぜ 第 だい 一 いち 种用于13-碳标记实验的技 わざ 术。 使用 しよう 这种方法 ほうほう ,可 か 以分别观察在特定 とくてい 代 だい 谢物池 ち 中 ちゅう 的 てき 每 ごと 一个有氢原子连接的碳原子[10] 。这样就可以知道 どう 在 ざい 这一特定位置上标记的同位素的百分比。质子核 かく 磁共振 きょうしん 的 てき 缺陷 けっかん 在 ざい 于,如果一种代谢物中存在n个碳原子 げんし ,那 な 么最多 た 只 ただ 能 のう 存在 そんざい n个不同 ふどう 的 てき 位置 いち 富 とみ 集 しゅう 值,这只是 ぜ 同位 どうい 素 もと 信 しん 息 いき 总量的 てき 一 いち 小 しょう 部分 ぶぶん 。虽然如此,但 ただし 纯质子 こ 核 かく 磁共振 きょうしん 实验也要比 ひ 用 よう 更 さら 多 た 的 てき 同位 どうい 素 もと 信 しん 息 いき 进行实验容易 ようい 得 とく 多 た 。
除 じょ 了 りょう 质子核 かく 磁共振 きょうしん 技 わざ 术外,13C核 かく 磁共振 きょうしん 技 わざ 术可以使人 じん 们能够更详细地 ち 了解 りょうかい 同位 どうい 素的 すてき 分布 ぶんぷ 情 じょう 况。 一个标记的碳原子会产生不同的超细分裂信号,这取决于它在分子 ぶんし 中 ちゅう 直接 ちょくせつ 相 しょう 邻的原子 げんし 的 てき 标记状 じょう 态。 如果相 しょう 邻的碳原子 げんし 没 ぼつ 有 ゆう 被 ひ 标记,一个单线峰就会出现。 如果只 ただ 有 ゆう 一个邻近的碳原子被标记,那 な 么双峰 ほう 就会出 で 现。双 そう 重 じゅう 分裂 ぶんれつ 的 てき 大小 だいしょう 取 と 决于邻近碳原子 げんし 的 てき 官能 かんのう 团。如果两个相 しょう 邻且化学 かがく 等 とう 价的碳原子 げんし 被 ひ 标记,一个双重峰就可能退化为一个三重峰。
使用 しよう NMR技 わざ 术进行 ぎょう 代 だい 谢通量 りょう 分析 ぶんせき 的 てき 缺点 けってん 是 ぜ ,不同 ふどう 于其他 た 核 かく 磁共振 きょうしん 应用,这是一个相当专业的领域。一般的研究团队可能无法直接使用NMR光 こう 谱仪,因 いん 为NMR测量参 さん 数 すう 的 てき 优化和 わ 峰 ほう 值结构的正 せい 确分析 ぶんせき 往往 おうおう 需要 じゅよう 一个熟练的核磁共振专家。某 ぼう 些代谢物也可能 かのう 需要 じゅよう 专门的 てき 测量程 ほど 序 じょ 来 らい 获得额外的 てき 同位 どうい 素数 そすう 据 すえ 。此外,还需要 よう 特 とく 别的软件工具 こうぐ 来 らい 确定峰 ほう 值区的 てき 精 せい 确数量 りょう ,以及识别纠缠单重峰 ほう 、双 そう 重 じゅう 峰 みね 和 かず 三重 みえ 峰 ほう 的 てき 分解 ぶんかい 。
与 あずか 核 かく 磁共振 きょうしん 相反 あいはん ,质谱法 ほう 是 ぜ 另一种更适用于代谢通量分析实验的方法。依 よ 据 すえ 使用 しよう 场合的 てき 不同 ふどう ,质谱法的 ほうてき 工具 こうぐ 可 か 以有不同 ふどう 的 てき 变体。与 あずか 二 に 维核磁共振 きょうしん (2D-NMR)不同 ふどう 的 てき 是 ぜ ,质谱仪能够直接 ちょくせつ 对水解 かい 产物进行分析 ぶんせき 。
在 ざい 气相色 しょく 谱-质谱法 ほう (GC-MS )中 ちゅう ,质谱仪与气相色 しょく 谱 仪配合 はいごう ,对水解 かい 产物进行分 ぶん 离。从气相 しょう 色 しょく 谱柱中 ちゅう 洗 あらい 脱 だつ 出来 でき 的 てき 化合 かごう 物 ぶつ 被 ひ 同 どう 时电离和分散 ぶんさん 。使用 しよう 气相色 しょく 谱-质谱仪的好 こう 处是,不 ふ 仅测量 りょう 了 りょう 同位 どうい 素 もと 离子的 てき 质量,而且还有数 すう 个同位 い 素 もと 碎片 さいへん 的 てき 质量光 こう 谱,大 だい 大 だい 增加 ぞうか 了 りょう 测量所得 しょとく 到 いた 的 てき 信 しん 息 いき 。
在 ざい 液 えき 相 しょう 色 しょく 谱-质谱法 ほう (LC-MS)中 ちゅう ,用 よう 液 えき 相 しょう 色 しょく 谱 仪代替 だいたい 气相色 しょく 谱。[11] 然 しか 而,LC-MS在 ざい 代 だい 谢通量 りょう 分析 ぶんせき 中 ちゅう 的 てき 应用并不常 つね 见。
使用 しよう 质谱技 わざ 术的缺点 けってん 是 ぜ ,对于气相色 しょく 谱法来 らい 说,样品必须通 どおり 过化学 がく 衍化制 せい 备以获得带电分子 ぶんし 。有 ゆう 许多化合 かごう 物 ぶつ 用 よう 来 らい 衍生样品。DMFDMA和 わ MTBSTFA是 ぜ 两个用 よう 于衍生 せい 氨基酸 さん 的 てき 化合 かごう 物 ぶつ 的 てき 例 れい 子 こ 。[12] [13]
放射 ほうしゃ 同位 どうい 素 もと 标记是 ぜ 一种用于跟踪一个物质样本通过一个系统的技术,这种物 ぶつ 质是通 どおり 过在其化学 がく 组成中 ちゅう 加入 かにゅう 放射 ほうしゃ 性 せい 核 かく 素 もと 来 らい 标记的 てき 。当 とう 这些放射 ほうしゃ 性 せい 同位 どうい 素 もと 衰 おとろえ 变时,它们的 てき 存在 そんざい 可 か 以通过探测发出 で 的 てき 辐射 来 らい 确定。 放射 ほうしゃ 性 せい 同位 どうい 素 もと 标记是 ぜ 一种特殊的同位素标记。
为此目的 もくてき ,一种特别有用的放射性衰变是正 せい 电子发射 。 当正 とうせい 电子与 あずか 一个电子发生碰撞时,它会释放出 ほうしゅつ 两个高 だか 能 のう 量 りょう 光子 こうし 向 こう 相反 あいはん 的 てき 方向 ほうこう 运动。 如果正 せい 电子是 ぜ 在 ざい 固体 こたい 内 ない 产生的 てき ,那 な 么它很可能 かのう 在 ざい 移 うつり 动一毫米以上之前就这样湮灭了。如果这两个光子 こうし 都 と 能 のう 被 ひ 探 さがせ 测到,那 な 么衰变事件 じけん 的 てき 位置 いち 就可以非常 ひじょう 精 せい 确地确定。[来 らい 源 みなもと 请求]
严格地 ち 说,放射 ほうしゃ 性 せい 同位 どうい 素 もと 标记只 ただ 包括 ほうかつ 实验人 じん 员人为引入 にゅう 放射 ほうしゃ 性 せい 的 てき 情 じょう 况,但 ただし 是 ぜ 对一些自然现象也可以进行类似的分析,例 れい 如放射 ほうしゃ 性 せい 定年 ていねん 法 ほう 。
在 ざい 蛋白 たんぱく 质组学 がく 中 なか ,研究 けんきゅう 由 よし 基 もと 因 いん 组表 おもて 达的一 いち 整 せい 套蛋白 たんぱく 质 ,识别疾病 しっぺい 的 てき 生物 せいぶつ 标记可能 かのう 涉 わたる 及到稳定同位 どうい 素 もと 标记的 てき 细胞培 つちかえ 养 ( SILAC),其中同位 どうい 素 もと 标记形式 けいしき 的 てき 氨基酸 さん 可 か 以用来 らい 估计蛋白 たんぱく 质代谢水平 すいへい [14] 。在 ざい 蛋白 たんぱく 质重组中,重 じゅう 组蛋白 しろ 质需要 じゅよう 被 ひ 大量 たいりょう 产生,而同位 い 素 もと 标记就是测试相 しょう 关蛋白 しろ 质产量的 りょうてき 有效 ゆうこう 工具 こうぐ 。为了提 ひさげ 高 だか 标记蛋白 たんぱく 质的产量,降 くだ 低 てい 同位 どうい 素 もと 标记介 かい 质的成本 なりもと ,一 いち 种替代 だい 的 てき 方法 ほうほう 主要 しゅよう 是 ぜ 先 さき 使用 しよう 未 み 标记的 てき 介 かい 质来增加 ぞうか 细胞的 てき 质量,然 しか 后 きさき 再 さい 用 よう 少量 しょうりょう 的 てき 同位 どうい 素 もと 介 かい 质来进行标记[15] 。同位 どうい 素 もと 标记的 てき 另一个应用是针对体外细胞增殖,测定细胞DNA的 てき 合成 ごうせい ,一般 いっぱん 使用 しよう H3-胸腺 きょうせん 嘧啶标记来 らい 比 ひ 较细胞中的 てき DNA合成 ごうせい 模 も 式 しき 或 ある 序列 じょれつ 特 とく 征 せい 。[16]
生 なま 态系统过程 ほど 分析 ぶんせき 中 ちゅう 的 てき 应用[ 编辑 ]
同位 どうい 素 もと 示 しめせ 踪剂可用 かよう 来 らい 检测自然 しぜん 系 けい 统中的 てき 过程,特 とく 别是陆地和水 わすい 生生 せいせい 态系统。在 ざい 土壤 どじょう 科学 かがく 中 ちゅう ,使用 しよう 15N示 しめせ 踪剂研究 けんきゅう 氮循环十 じゅう 分 ふん 普遍 ふへん ;而13C和 わ 14C,分 ぶん 别作为稳定性 ていせい 和 わ 放射 ほうしゃ 性 せい 同位 どうい 素 もと ,一般用于研究有机化合物的转换和自 じ 养生物 せいぶつ 对二 に 氧化碳的固定 こてい 。例 れい 如,Marsh等 とう 人 じん 于2005年 ねん 使用 しよう 双 そう 标记(15N和 わ 14C)尿素 にょうそ 来 らい 证明氨氧化 か 细菌既 すんで 可 か 以把这种化合 かごう 物 ぶつ 作 さく 为能源 げん (氨氧化 か ),也可以把它作为碳源 げん (化学 かがく 自 じ 养碳固定 こてい )[17] 。
在 ざい 海洋 かいよう 学 がく 中 なか ,同位 どうい 素 もと 示 しめせ 踪剂也被广泛用 よう 来 らい 研究 けんきゅう 一 いち 系列 けいれつ 的 てき 过程。这里所 しょ 使用 しよう 的 てき 同位 どうい 素 もと 通常 つうじょう 是 ぜ 自然 しぜん 形成 けいせい 的 てき ,其来源 げん 和 わ 形成 けいせい 和 わ 衰 おとろえ 变速率 りつ 都 と 很明确。然 しか 而,人工 じんこう 同位 どうい 素 もと 也可能 かのう 很有利用 りよう 价值。研究 けんきゅう 人 じん 员测量 りょう 不同 ふどう 地点 ちてん 和 わ 不同 ふどう 时间的 てき 同位 どうい 素 もと 比率 ひりつ ,以推断 すいだん 海洋 かいよう 物理 ぶつり 过程的 てき 信 しん 息 いき 。
海洋 かいよう 是 ぜ 一个巨大的粒子运输网络,而钍同位 どうい 素 もと 可 か 以帮助 じょ 研究 けんきゅう 人 じん 员破译物质的垂直 すいちょく 和 わ 水平 すいへい 运动。钍234在 ざい 海洋 かいよう 中有 ちゅうう 一 いち 个固定 こてい 的 てき 、明 あきら 确的产生速度 そくど ,半 はん 衰 おとろえ 期 き 为24天 てん ,其含量 りょう 随 ずい 深度 しんど 呈 てい 线性变化。因 よし 此,这个线性模 も 式 しき 的 てき 任 にん 何 なん 变化都 と 可 か 以体现为钍234粒子 りゅうし 的 てき 传输。例 れい 如,在 ざい 表面 ひょうめん 水 すい 层中同位 どうい 素 もと 比 ひ 值很低 てい ,但 ただし 几米以下 いか 就达到一 いち 个较高 だか 的 てき 值,就表明 ひょうめい 向 こう 下方 かほう 向 むかい 有一 ゆういち 个垂直通 ちょくつう 量 りょう 。此外,钍同位 い 素 もと 可 か 以追溯 さかのぼ 到 いた 一 いち 个特定 とくてい 的 てき 深度 しんど ,以研究 けんきゅう 粒子 りゅうし 的 てき 横 よこ 向 こう 运输。[18]
局部 きょくぶ 系 けい 统内的 てき 循环,如海湾 わん 、河口 かわぐち 和 かず 地下水 ちかすい ,可 か 以用镭同位 い 素 もと 进行检测。 镭223的 てき 半 はん 衰 おとろえ 期 き 为11天 てん ,可 か 自然 しぜん 产生在 ざい 河 かわ 流 りゅう 和 わ 地下水 ちかすい 源 げん 的 てき 特定 とくてい 地点 ちてん 。随 ずい 着 ぎ 河水 こうすい 进入一 いち 个海湾 わん 或 ある 河口 かこう ,镭的同位 どうい 素 もと 比例 ひれい 将 はた 随 ずい 之 の 降 くだ 低 てい 。通 つう 过在许多不同 ふどう 的 てき 地点 ちてん 测量镭223的 てき 数量 すうりょう ,就可以发现一个循环模式 しき [19] 。同 どう 样的过程也可以用来 らい 研究 けんきゅう 地下水 ちかすい 的 てき 运动和 わ 排 はい 放 ひ 情 じょう 况[20] 。
各 かく 种铅的 てき 同位 どうい 素 もと 可 か 以用来 らい 研究 けんきゅう 全 ぜん 球 たま 范围内 ない 的 てき 循环。 不同 ふどう 的 てき 海洋 かいよう (如大西洋 せいよう 、太平洋 たいへいよう 、印度 いんど 洋 よう 等 とう )有 ゆう 不同 ふどう 的 てき 同位 どうい 素 もと 特 とく 征 せい 。这是由 よし 于不同 どう 海洋 かいよう 中 ちゅう 沉积物 ぶつ 和 わ 岩石 がんせき 的 てき 同位 どうい 素 もと 比例 ひれい 的 てき 差 さ 异[21] 。由 よし 于不同 ふどう 的 てき 铅同位 い 素的 すてき 半 はん 衰 おとろえ 期 き 为50-200年 ねん ,因 いん 此没有 ゆう 足 あし 够的时间使 し 同位 どうい 素 もと 比率 ひりつ 在 ざい 整 せい 个海洋 かいよう 均 ひとし 匀化。因 よし 此,可 か 以利用 りよう 铅同位 い 素 もと 比 ひ 的 てき 精 せい 确分析 ぶんせき 来 らい 研究 けんきゅう 不同 ふどう 海洋 かいよう 的 てき 环流。[22]
化学 かがく 合成 ごうせい
酶促交换
在 ざい 同位 どうい 素 もと 标记介 かい 质中的 てき 重 じゅう 组蛋白 しろ 表 ひょう 达
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