第3章 同位素示踪技术

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1、第3章同位素示踪技术中国农业大学齐孟文第3章同位素示踪技术同位素示踪通过同位素标记核素或同位素标记化合物跟踪研究相关物体运动过程及其规律的一种研究方法。§3.1同位素示踪的基本依据和特点依据放射性同位素元素的同位素具有1)化学及生物学性质同一的示踪性2)物理性质差异的可探测性稳定性同位素元素的同位素具有1)化学及生物学性质同一的示踪性2)物理性质差异的可探测性3)同位素的天然组成恒定在水文、地理及生物学中，相关周期表中的同位素要览。点击黄色标注的元素，即可链接到相应网页，可获得关于其特性及应用的简要说明。LINK：USGS（U.S.GeologicalS

2、urvey）特点放射性1.测量灵敏度高活度检测限Amin=1Bq,相应物质的质量检测限10-12～10-17g2.能与内源物质相区分，可在生理稳恒条件进行代谢研究。3.样品制备及测定简便。4.结合显影或显像技术可进行定位定量或半定量测定。稳定性1.现代质谱核素丰度测定的精度可达0.01%.2.利用同位素稀释原理可计算样品中的物质来自示踪剂的比率。3.样品制备分析需大型设备。4.无放射性，无衰变，无污染。有时是唯一的。§3.2标记核素与标记化合物3.2.1放射性同位素常用放射性核素核素半衰期衰变方式β粒子(MeV)γ射线(MeV)3H12.3yβ-(100

3、)0.018614C5730yβ-(100)0.15632P14.28dβ-(100)1.71135S87.4dβ-(100)0.16745Ca165dβ-(100)0.25859Fe44.6dβ-(100)0.274(45.8)0.467(52.7)1.566(0.3γ….3.2.1放射性同位素标记化合物化合物分子中某一元素的一个或数个普通核素原子被其放射性同位素核素原子所替代。1)标记方式均匀标记［U］标记原子在相应位置均匀分布，丰度相同，由生物合成产生。不定位标记[G]标记原子在相应位置丰度不同，由同位素交换法产生。定位标记标记原子在分子中有确

4、定位置，由化学合成产生。2)制备有机合成简单标记化合物复杂标记化物如：生物合成饲喂标记前体→生物系统→生物大分子标记化合物。生物合成示例同位素交换RH+T2RT+HTRH+T2ORT+THO氚标可用所谓的气爆法进行.把底物涂到石英瓶内,抽真空后,充入氚气,通过高频放电或紫外光照射使氚气活化,促进交换.反应结束,抽吸剩余氚气,用易挥发溶剂转移产物,最后除去溶剂.3)特点组成及总量不恒定放射性纯度所需放射性核素的活度占标记化合物制剂总放射性活度的百分数。放化纯度在制剂中，标记核素在特定标记化合物中的活度占该核素总活度的百分数。放化纯度可用放射性薄层分析

5、测定。放化纯度说明示例如碘-131的NaI制剂，除131I-，还可能有131I2，若放化[I-131]NaI的放化纯度>95%，则表示以其他化学状态存在的碘131<5%。辐射自分解标记化合物的辐射对其自身所产生的离解作用。微量和低浓度操作量为微居里(10-7-１０-14g)，因浓度低，单独不易沉淀，并易吸附损失，在操作时常需加入同位素载体，以避免吸附或进行共沉淀。4)贮藏开瓶分装,降低放射性溶液的浓度，降低比活度。低温(2-4℃)及避光保存。3.2.2稳定性同位素名词核素的丰度一种核素在其所属元素的同位素原子中所占的原子百分数。核素的自然丰度核素在自然

6、状态下的丰度。核素的原子百分超核素的丰度较自然丰度超出的部分。常用核素常用的稳定性示踪核素列表ElementHeavyisotopesLightisotopesH2D(0.0156%)1H(99.9844%)N15N(0.366%)14N(99.634%)C13C(1.108%)12C(98.892%)S36S(0.02%)34S(4.22%)32S(95.02%)33S(0.75%)O18O(0.204%)16O(99.759%)17O(0.037%)标记化合物通过富集标记元素的稀有同位素核素或贫化其普通同位素核素所形成的化合物，以及核素的自然丰度因环

7、境而异有较大的同位素分馏变异，带有原位标记“指纹”特点的化合物。§3.3试验设计的一般原则和程序3.3.1放射性同位素示踪示踪剂的选择考虑因素核素(射线种类、能量和半衰期)，标记方式。例：有机磷农药马拉硫磷残留研究，14Ｃ、32Ｐ、35Ｓ标记均可，降解中的去甲基作用(14Ｃ～CH3—)，酯键的水解作用(14Ｃ，３Ｈ～Ｃ2Ｈ5—)，硫代磷酸脂键的反应，用32P或15Ｓ标记。示踪剂量的估算引入量标记化合物的用量，按一般实验要求确定。放射性总活度或比活度，要求能被精确测量，而又不过强。分无或有内源物示踪两种情况讨论。无内源此种情况下，示踪剂在系统中未被稀释,化

8、合物的比活度不变，示踪剂的比活度可由对样品活度的要求直接估计得到。式中,nmin