(13)C標(biāo)記氨基酸及代謝物同位素豐度的方法

1．生物分離技術(shù)是指從生物有機(jī)體及其代謝產(chǎn)物中提取、分離、純化有用物質(zhì)的技術(shù)，對(duì)于具體實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行具體分析。

(1)紙層析法：各種色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢，從而使各種色素相互分離。

(2)差速離心法：利用不同的離心速度所產(chǎn)生的不同強(qiáng)度的離心力，使具有不同質(zhì)量的物質(zhì)分離。

2．同位素標(biāo)記法的應(yīng)用分析

同位素用于追蹤物質(zhì)運(yùn)行和變化過(guò)程時(shí)，叫做示蹤元素。用示蹤元素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不變。人們可以根據(jù)這種化合物的放射性，有關(guān)的一系列化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行追蹤。這種科學(xué)研究方法叫做同位素標(biāo)記法。

同位素標(biāo)記法的大致流程為：用同位素標(biāo)記某物質(zhì)或結(jié)構(gòu)→同位素標(biāo)記的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)與無(wú)同位素標(biāo)記的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)混合→分析同位素存在的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)及其數(shù)量的變化→得出結(jié)論。

在解答同位素示蹤法應(yīng)用問(wèn)題時(shí)，先需分清所標(biāo)記的化合物，根據(jù)示蹤元素的移動(dòng)位置判斷生化反應(yīng)的進(jìn)程，進(jìn)而了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機(jī)理等。

（1）標(biāo)記某元素，追蹤其轉(zhuǎn)移途徑

魯賓和卡門(mén)用18O標(biāo)記H2O，光合作用只產(chǎn)生18O2，再用18O標(biāo)記CO2，光合作用只產(chǎn)生O2。證明光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧原子全部來(lái)自于H2O，而不是來(lái)自于CO2。H218O→18O2

卡爾文等用14C 標(biāo)記的14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，追蹤檢測(cè)其放射性，證明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳。14CO2→14C3→（14CH2O）

用同位素14C標(biāo)記，研究生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸問(wèn)題等。

（2）標(biāo)記特征元素，探究化合物的作用

如蔡斯和赫爾希的T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，用32P標(biāo)記噬菌體的DNA，發(fā)現(xiàn)大腸桿菌體內(nèi)有放射性物質(zhì)；用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)，大腸桿菌體內(nèi)未發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)。由此證明了DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。

（1）32P——DNA，證明DNA是遺傳物質(zhì)。

（2）35S——蛋白質(zhì)，證明蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，不知蛋白質(zhì)是不是遺傳物質(zhì)。下結(jié)論時(shí)，不用特意說(shuō)明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。

（3）標(biāo)記特征化合物，探究詳細(xì)生理過(guò)程，研究生物學(xué)原理

如用3H標(biāo)記亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌過(guò)程；

用3H標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸，研究有絲分裂過(guò)程中染色體的變化規(guī)律；

用15N標(biāo)記DNA，證明了DNA復(fù)制的特點(diǎn)是半保留復(fù)制。

（4）模型構(gòu)建同位素在實(shí)驗(yàn)研究中的其他應(yīng)用

 ①利用放射性同位素標(biāo)記自顯影技術(shù)，證明細(xì)胞分裂間期的**特點(diǎn)是完成DNA復(fù)制、RNA和蛋白質(zhì)的合成；用放射性元素標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸并追蹤，研究DNA的復(fù)制；用放射性元素標(biāo)記尿嘧啶核糖核苷酸并追蹤，研究RNA的合成；用放射性元素標(biāo)記氨基酸并追蹤，研究蛋白質(zhì)的合成。

  ②利用同位素14C標(biāo)記植物組織，證明了植物生長(zhǎng)素只能從形態(tài)學(xué)的上端運(yùn)輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)的下端。

   ③用放射性同位素(如32P)或熒光分子等標(biāo)記的DNA分子作探針，根據(jù)DNA分子的雜交原理，鑒定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息，可應(yīng)用于產(chǎn)前診斷和環(huán)境監(jiān)測(cè)。

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