Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с лейбла Isotopic )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Изотопное мечение (или изотопное мечение ) - это метод, используемый для отслеживания прохождения изотопа ( атома с обнаруживаемым изменением количества нейтронов) через реакцию , метаболический путь или клетку . Реагент является «меченого» путем замены атомов конкретных их изотоп. Затем реагенту дают возможность вступить в реакцию. Положение изотопов в продуктах измеряется, чтобы определить последовательность, по которой изотопный атом следует в реакции, или метаболический путь клетки. В нуклиды , используемые в изотопной метки могут быть стабильными нуклиды илирадионуклиды . В последнем случае маркировка называется радиоактивной меткой .

В изотопном мечении существует несколько способов обнаружения присутствия меченых изотопов; через их массу , колебательную моду или радиоактивный распад . Масс-спектрометрия обнаруживает разницу в массе изотопа, в то время как инфракрасная спектроскопия обнаруживает разницу в колебательных модах изотопа. Ядерный магнитный резонанс обнаруживает атомы с различными гиромагнитными отношениями. Радиоактивный распад можно обнаружить с помощью ионизационной камеры или авторадиографа гелей.

Примером использования изотопного мечения является исследование фенола (C 6 H 5 OH) в воде путем замены обычного водорода ( протия ) дейтерием ( мечение дейтерием ). При добавлении фенола к дейтерированной воде (вода, содержащая D 2 O в дополнение к обычной H 2 O), в гидроксильной группе фенола наблюдается замещение дейтерия на водород (что приводит к C 6 H 5OD), что указывает на то, что фенол легко вступает в реакции обмена водорода с водой. Затрагивается только гидроксильная группа, что указывает на то, что другие 5 атомов водорода не участвуют в реакциях обмена. [ необходима цитата ]

Изотопный индикатор [ править ]

Углерод-13 этикетка была использована для определения механизма в превращении 1,2- до 1,3-didehydrobenzene из фенила замещенного аринового предшественник 1 до аценафтилена. [1]

Изотопный трассирующими (также «изотопный маркер» или «изотопной метки»), используется в химии и биохимии , чтобы помочь понять химические реакции и взаимодействия. В этой технике, один или более из атомов в молекуле , представляющего интерес, заменен на атом одного и того же химического элемента , но другого изотопа (например, радиоактивного изотопа , используемого в радиоактивных трассировкой). Поскольку меченый атом имеет такое же количество протонов, он будет вести себя почти так же, как и его немеченый аналог, и, за некоторыми исключениями, не будет мешать исследуемой реакции. Однако разница в количестве нейтронов означает, что его можно обнаружить отдельно от других атомов того же элемента.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и масс-спектрометрия (МС) используются для исследования механизмов химических реакций. ЯМР и МС обнаруживают изотопные различия, что позволяет определить информацию о положении меченых атомов в структуре продуктов. Имея информацию о расположении изотопных атомов в продуктах, можно определить путь реакции, который исходные метаболиты используют для превращения в продукты. Радиоактивные изотопы можно проверить с помощью авторадиографа гелей в гель-электрофорезе . Излучение, испускаемое соединениями, содержащими радиоактивные изотопы, затемняет кусок фотопленки., регистрируя положение меченых соединений относительно друг друга в геле.

Изотопные индикаторы обычно используются в виде соотношений изотопов. Изучая соотношение между двумя изотопами одного и того же элемента, мы избегаем эффектов, связанных с общим содержанием элемента, которые обычно перекрывают гораздо меньшие вариации в содержании изотопов. Изотопные индикаторы являются одними из наиболее важных инструментов в геологии, поскольку их можно использовать для понимания сложных процессов перемешивания в земных системах. Дальнейшее обсуждение применения изотопных индикаторов в геологии содержится в разделе изотопной геохимии .

Изотопные индикаторы обычно подразделяются на две категории: индикаторы стабильных изотопов и индикаторы радиогенных изотопов. Индикаторы стабильных изотопов включают только нерадиогенные изотопы и обычно зависят от массы. Теоретически любой элемент с двумя стабильными изотопами можно использовать в качестве изотопного индикатора. Однако наиболее часто используемые индикаторы стабильных изотопов включают относительно легкие изотопы, которые легко подвергаются фракционированию в природных системах. См. Также изотопную подпись . Радиогенный изотопный индикатор [2] включает изотоп, образующийся в результате радиоактивного распада , который обычно находится в соотношении с нерадиогенным изотопом (содержание которого в Земле не меняется из-за радиоактивного распада).

Маркировка стабильных изотопов [ править ]

Изотопное отслеживание через реакции пентозофосфатного пути. Синие кружки обозначают помеченный атом углерода, а белые кружки - немеченый атом углерода. [3]

Маркировка стабильных изотопов включает использование нерадиоактивных изотопов, которые могут действовать как индикаторы, используемые для моделирования нескольких химических и биохимических систем. Выбранный изотоп может действовать как метка на этом соединении, которую можно идентифицировать с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и масс-спектрометрии (МС). Некоторые из наиболее распространенных стабильных изотопов - это 2 H, 13 C и 15 N, которые в дальнейшем могут быть превращены в растворители ЯМР , аминокислоты , нуклеиновые кислоты , липиды , общие метаболиты и среды для роста клеток . [4]Соединения, полученные с использованием стабильных изотопов, определяются либо процентным содержанием меченых изотопов (т.е. 30% однородно меченой 13 C глюкозы содержит смесь, 30% меченую изотопом 13 углерода и 70% естественно меченым углеродом), либо специально обозначенными положениями углерода на соединение (т.е. 1- 13 с глюкозы , которая обозначена на первой позиции углерода глюкозы).

Сеть реакций , принятых от гликолиза пути и пентозофосфатного пути показан , в котором меченые изотопом углерода перестраивается к различным атомам углерода по всей сети реакций. Сеть начинается с фруктозо-6-фосфата (F6P), который имеет 6 атомов углерода с меткой 13 C в углеродных положениях 1 и 2. 1,2- 13 C F6P превращается в два глицеральдегид-3-фосфата (G3P), один 2,3 - 13 C T3P и один немаркированный T3P. 2,3- 13 С T3P теперь может быть подвергнуто взаимодействию с седогептулоза 7-фосфата (S7P) с образованием немеченого эритроза 4-фосфат (E4P) и 5,6- 13С F6P. Немеченый T3P будет реагировать с S7P для синтеза немеченых продуктов. [3] На рисунке показано использование метки стабильных изотопов для обнаружения перегруппировки атомов углерода посредством реакций с использованием соединений, меченных по положению.

Анализ метаболического потока с использованием меток стабильных изотопов [ править ]

Определение процента мечения изотопов в ходе реакции. Если 50% меченого и 50% немеченого метаболита разделить, как показано, можно найти ожидаемый процент каждого результата. Синие круги обозначают помеченный атом, а белый круг обозначает немеченый атом.

Анализ метаболического потока (MFA) с использованием метки стабильных изотопов является важным инструментом для объяснения потока определенных элементов через метаболические пути и реакции внутри клетки . Изотопная метка подается в клетку, затем клетке дают возможность расти с использованием меченого корма. Для анализа стационарного метаболического потока клетка должна достичь устойчивого состояния (изотопы, входящие и выходящие из клетки, остаются постоянными со временем) или квазистационарного состояния (устойчивое состояние достигается в течение заданного периода времени). [5] Изотопный характер выходящего метаболита.определен. Выходная изотопная структура предоставляет ценную информацию, которую можно использовать для определения величины потока , скорости превращения реагентов в продукты в каждой реакции. [6]

Рисунок демонстрирует возможность использования различных меток для определения потока через определенную реакцию. Предположим, что исходный метаболит, трехуглеродное соединение, обладает способностью либо расщепляться на двухуглеродный метаболит и один углеродный метаболит в одной реакции, а затем рекомбинировать, либо оставаться трехуглеродным метаболитом. Если в реакции используются два изотопа метаболита в равной пропорции, один полностью помечен (синие кружки), обычно известный как равномерно помеченный, и один полностью немеченый (белые кружки). Путь вниз в левой части диаграммы не показывает никаких изменений в метаболитах, в то время как правая часть показывает расщепление и рекомбинацию. Как показано, если метаболит проходит только по левой стороне, он остается в соотношении 50–50 однородно меченного и немеченого метаболита.Если метаболит принимает только правую сторону, могут возникнуть новые схемы маркировки, причем все в равной пропорции. Другие пропорции могут возникать в зависимости от того, сколько исходного метаболита следует по левой стороне пути по сравнению с правой стороной пути. Здесь пропорции показаны для ситуации, в которой половина метаболитов занимает левую сторону, а половина - правую, но могут иметь место другие пропорции.[7] Эти структуры меченых атомов и немеченых атомов в одном соединении представляют собой изотопомеры . Путем измерения распределения изотопомеров метаболитов, меченных по-разному, можно определить поток через каждую реакцию. [8]

MFA объединяет данные, собранные в результате мечения изотопов, со стехиометрией каждой реакции, ограничениями и процедурой оптимизации для разрешения карты потоков. Необратимые реакции обеспечивают термодинамические ограничения, необходимые для нахождения потоков. Строится матрица , содержащая стехиометрию реакций. Эти внутриклеточные потоки оцениваются с помощью итерационного метода , в котором смоделированные потоки подключены к стехиометрическому модели. Смоделированные потоки отображаются на карте потоков, которая показывает скорость превращения реагентов в продукты для каждой реакции. [6]На большинстве карт потоков, чем толще стрелка, тем больше значение потока реакции. [9]

Методы измерения изотопной маркировки [ править ]

Можно использовать любой метод измерения разницы между изотопомерами . Два основных метода, ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и масс-спектрометрия (МС), были разработаны для измерения массы изотопомеров при маркировке стабильных изотопов.

Протонный ЯМР был первым методом, использованным в экспериментах по мечению 13 C. Используя этот метод, каждое отдельное положение протонированного углерода внутри определенного пула метаболитов можно наблюдать отдельно от других положений. [10] Это позволяет узнать процент изотопомеров, меченных в этом конкретном положении. Предел протонного ЯМР состоит в том, что если в метаболите n атомов углерода, может быть не более n различных значений позиционного обогащения, что составляет лишь небольшую часть общей информации об изотопомерах. Хотя использование протонного ЯМР-мечения ограничено, эксперименты с чистым протонным ЯМР намного легче оценить, чем эксперименты с большим количеством информации об изотопомерах.

В дополнение к протонному ЯМР использование методов 13 C ЯМР позволит получить более подробное представление о распределении изотопомеров. Меченый атом углерода будет производить различные сигналы сверхтонкого расщепления в зависимости от состояния метки его прямых соседей в молекуле. [10] Синглетный пик появляется, если соседние атомы углерода не помечены. Дублетный пик появляется, если помечен только один соседний атом углерода. Размер дублетного расщепления зависит от функциональной группы соседнего атома углерода. Если помечены два соседних атома углерода, дублет дублетов может выродиться в триплет, если расщепления дублетов равны.

Недостатками использования методов ЯМР для анализа метаболических потоков является то, что он отличается от других приложений ЯМР, поскольку это довольно специализированная дисциплина. ЯМР-спектрометр может быть доступен не всем исследовательским группам. Оптимизация параметров измерения ЯМР и надлежащий анализ структуры пиков требует наличия квалифицированного специалиста по ЯМР. Для некоторых метаболитов также могут потребоваться специальные процедуры измерения для получения дополнительных данных по изотопомеру. Кроме того, необходимы специально адаптированные программные инструменты для определения точного количества площадей пиков, а также для определения разложения запутанных синглетных, дублетных и триплетных пиков.

В отличие от ядерного магнитного резонанса, масс-спектрометрия (МС) - это еще один метод, который более применим и чувствителен к экспериментам по анализу метаболического потока. Инструменты МС доступны в различных вариантах. В отличие от двумерного ядерного магнитного резонанса ( 2D-ЯМР ), приборы МС работают напрямую с гидролизатом . [10]

В газовой хроматографии-масс-спектрометрии ( ГХ-МС ) МС соединяют с газовым хроматографом для разделения соединений гидролизата. Затем соединения, элюирующие из колонки для ГХ, ионизируются и одновременно фрагментируются. Преимущество использования ГХ-МС заключается в том, что измеряются не только массовые изотопомеры молекулярного иона, но также массовый спектр изотопомеров нескольких фрагментов, что значительно увеличивает измеряемую информацию.

В жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии ( ЖХ-МС ) ГХ заменяется жидкостным хроматографом. [11] Основное отличие состоит в том, что химическая дериватизация не требуется. Однако применения ЖХ-МС к MFA редки.

В каждом случае приборы MS делят конкретное распределение изотопомера по его молекулярной массе. Все изотопомеры конкретного метаболита, содержащие одинаковое количество меченых атомов углерода, собираются в один пиковый сигнал. Поскольку каждый изотопомер вносит вклад ровно в один пик в спектре МС, процентное значение затем может быть вычислено для каждого пика, давая массовую долю изотопомера. [10] Для метаболита с n атомами углерода производится n + 1 измерений. После нормализации остается ровно n информативных массовых количеств изотопомеров. [10]

Недостатком использования методов МС является то, что для газовой хроматографии образец должен быть приготовлен путем химической дериватизации, чтобы получить молекулы с зарядом. Существует множество соединений, используемых для дериватизации образцов. N, N-диметилформамид диметилацеталь (DMFDMA) [12] и N- (трет-бутилдиметилсилил) -N-метилтрифторацетамид (MTBSTFA) [13] являются двумя примерами соединений, которые использовались для дериватизации аминокислот.

Кроме того, наблюдаемые сильные изотопные эффекты влияют на время удерживания изотопомеров, меченных по-разному, в колонке для ГХ. Также необходимо предотвратить перегрузку колонки ГХ. [13]

Наконец, естественное изобилие других атомов, помимо углерода, также приводит к нарушению массового спектра изотопомеров. Например, каждый атом кислорода в молекуле может также присутствовать как изотоп 17 O и как изотоп 18 O. Более существенное влияние естественного изотопов изотопов оказывает кремний с естественным изотопом 29 Si и 30 Si. Si используется в дериватизирующих агентах для методов МС. [10]

Применение в исследованиях минерального питания человека [ править ]

Об использовании индикаторов стабильных изотопов для изучения минерального питания и метаболизма человека впервые было сообщено в 1960-х годах. [14] Хотя радиоизотопы использовались в исследованиях питания человека в течение нескольких десятилетий назад, стабильные изотопы представляли собой более безопасный вариант, особенно для субъектов, для которых существует повышенная озабоченность по поводу радиационного облучения, например, беременных и кормящих женщин и детей. Другие преимущества, предлагаемые стабильными изотопами, включают способность изучать элементы, не имеющие подходящих радиоизотопов, и изучать долгосрочное поведение индикаторов. [15] [16]Таким образом, использование стабильных изотопов стало обычным явлением с увеличением доступности материалов, обогащенных изотопами, и неорганических масс-спектрометров. Использование стабильных изотопов вместо радиоизотопов действительно имеет несколько недостатков: требуются большие количества индикатора, который может нарушить естественный существующий минерал; подготовка аналитических проб является более сложной, а оборудование для масс-спектрометрии - более дорогостоящим; присутствие индикатора во всем теле или отдельных тканях невозможно измерить внешне. [17] Тем не менее, преимущества превалировали, делая стабильные изотопы стандартом в исследованиях на людях.

Большинство минералов, которые необходимы для здоровья человека и представляют особый интерес для исследователей в области питания, содержат стабильные изотопы, некоторые из которых хорошо подходят в качестве биологических индикаторов из-за их низкого естественного содержания. [15] [17] Железо , цинк , кальций , медь , магний , селен и молибден являются одними из основных минералов, имеющих стабильные изотопы, к которым были применены методы изотопных индикаторов. В частности, были тщательно изучены железо, цинк и кальций.

Изучаемые аспекты минерального питания / метаболизма включают всасывание (из желудочно-кишечного тракта в организм), распределение, хранение, выведение и кинетику этих процессов. Изотопные индикаторы вводятся субъектам перорально (с пищей или без нее или с минеральной добавкой) и / или внутривенно. Затем измеряется содержание изотопов в плазме крови, эритроцитах, моче и / или кале. [18] [19] Обогащение также было измерено в грудном молоке [20]и кишечное содержимое. Дизайн экспериментов с индикаторами иногда различается для разных минералов из-за различий в их метаболизме. Например, абсорбция железа обычно определяется по включению индикатора в эритроциты, тогда как абсорбция цинка или кальция измеряется по появлению индикатора в плазме, моче или кале. [21] [22] Введение нескольких изотопных индикаторов в одном исследовании является обычным явлением, что позволяет использовать более надежные методы измерения и одновременное исследование нескольких аспектов метаболизма.

Измерение всасывания минералов из рациона, часто понимаемое как биодоступность , является наиболее распространенным применением методов изотопных индикаторов в исследованиях питания. Среди целей таких исследований - изучение того, как на всасывание влияет тип пищи (например, растительный или животный источник, грудное молоко или смесь), другие компоненты диеты (например, фитат ), болезни и метаболические нарушения (например, экологическая кишечная дисфункция. ), репродуктивный цикл, количество минералов в рационе, хронический дефицит минералов , возраст и гомеостатические механизмы. Когда результаты таких исследований доступны для минерала, они могут служить основой для оценки физиологических и диетических потребностей человека в минерале.[23] [24]

Когда индикатор вводится с пищей с целью наблюдения за абсорбцией и метаболизмом минералов, он может иметь форму внутренней или внешней метки. [25] [26]Внутренняя маркировка - это изотоп, который был введен в пищевой продукт во время его производства, таким образом, обогащая естественный минеральный состав продукта, тогда как внешняя маркировка относится к добавлению индикаторного изотопа в пищевой продукт во время исследования. Поскольку это очень трудоемкий и дорогостоящий подход, внутренняя маркировка обычно не используется. Исследования, сравнивающие измерения абсорбции с использованием внутренней и внешней маркировки различных пищевых продуктов, в целом продемонстрировали хорошее согласие между двумя методами маркировки, подтверждая гипотезу о том, что внешние и природные минералы обрабатываются в желудочно-кишечном тракте человека одинаково.

Обогащение количественно оценивается путем измерения изотопных соотношений , отношения индикаторного изотопа к эталонному изотопу, с помощью масс-спектрометрии. Различные исследователи приняли множество определений и расчетов обогащения. [27] Расчеты обогащения становятся более сложными, когда несколько индикаторов используются одновременно. Поскольку препараты обогащенных изотопов никогда не бывают изотопно чистыми, т. Е. Они содержат все изотопы элемента в неестественных количествах, при расчетах обогащения множественных изотопных индикаторов необходимо учитывать возмущение каждого изотопного соотношения присутствием других индикаторов. [27]

В связи с распространением дефицита минералов и их критическим воздействием на здоровье и благополучие людей в странах с ограниченными ресурсами Международное агентство по атомной энергии недавно опубликовало подробные и всеобъемлющие описания методов стабильных изотопов, чтобы облегчить распространение этих знаний среди исследователей за пределами страны. западные академические центры. [21] [28]  

Радиоизотопная маркировка [ править ]

Основная статья: Радиоактивный индикатор

Радиоизотопное мечение - это метод отслеживания прохождения образца вещества через систему. Вещество «маркируется» включением в его химический состав радионуклидов . Когда они распадаются , их присутствие можно определить, обнаружив испускаемое ими излучение . Радиоизотопное мечение - это частный случай изотопного мечения.

Для этих целей особенно полезным типом радиоактивного распада является эмиссия позитронов . Когда позитрон сталкивается с электроном, он испускает два высокоэнергетических фотона, движущихся в диаметрально противоположных направлениях. Если позитрон рождается внутри твердого объекта, он, скорее всего, сделает это прежде, чем пройдет более миллиметра. [ необходима цитата ] Если оба этих фотона могут быть обнаружены, местоположение события распада может быть определено очень точно.

Строго говоря, радиоизотопная маркировка включает только те случаи, когда радиоактивность искусственно вводится экспериментаторами, но некоторые природные явления позволяют проводить аналогичный анализ. В частности, радиометрическое датирование использует тесно связанный принцип.

Приложения в протеомике [ править ]

В протеомике исследование полного набора белков, экспрессируемых геномом , идентификация биомаркеров заболеваний может включать использование метки стабильных изотопов аминокислотами в культуре клеток (SILAC), которая обеспечивает меченые изотопами формы аминокислот, используемые для оценки уровней белка. . [29] В рекомбинантных белках, модифицированные белки производятся в больших количествах, и мечение изотопов является инструментом для тестирования соответствующих белков. Раньше метод заключался в селективном обогащении ядер 13 C или 15 N или удалении из них 1 H. Рекомбинант будет экспрессироваться в E.coli.со средой, содержащей 15 N- хлорид аммония в качестве источника азота. [30] Полученные 15 N меченых белков затем очищают с помощью сродства к иммобилизованному металлу и оценивают их процентное содержание. Чтобы увеличить выход меченых белков и снизить стоимость меченых изотопами сред, альтернативная процедура в первую очередь увеличивает клеточную массу с использованием немеченых сред перед введением их в минимальное количество меченых сред. [31] Еще одно применение изотопной маркировки - измерение синтеза ДНК, то есть пролиферации клеток in vitro . Использует маркировку H 3 -тимидином для сравнения картины синтеза (или последовательности) в клетках. [32]

Приложения для анализа экосистемных процессов [ править ]

Изотопные индикаторы используются для изучения процессов в природных системах, особенно в наземных и водных средах. В почвоведении индикаторы 15 N широко используются для изучения круговорота азота, тогда как 13 C и 14 C, стабильные и радиоизотопы углерода, соответственно, используются для изучения круговорота органических соединений и фиксации CO.
2по автотрофам . Например, Marsh et al. (2005) использовали мочевину с двойной меткой ( 15 N и 14 C), чтобы продемонстрировать использование соединения окислителями аммиака как в качестве источника энергии (окисление аммиака), так и источника углерода (хемоавтотрофная фиксация углерода). [33]

Приложения для океанографии [ править ]

Трассеры также широко используются в океанографии для изучения широкого круга процессов. Используемые изотопы обычно встречаются в природе с хорошо установленными источниками и скоростями образования и распада. Однако антропогенные изотопы также могут использоваться с большим успехом. Исследователи измеряют изотопные отношения в разных местах и ​​в разное время, чтобы получить информацию о физических процессах в океане.

Перенос частиц [ править ]

Океан представляет собой разветвленную сеть переноса частиц. Изотопы тория могут помочь исследователям расшифровать вертикальное и горизонтальное движение вещества. 234 Th имеет постоянную четко определенную скорость производства в океане и период полураспада 24 дня. Было показано, что этот встречающийся в природе изотоп линейно изменяется с глубиной. Следовательно, любые изменения этой линейной картины можно объяснить переносом 234 Th на частицах. Например, низкие отношения изотопов в поверхностных водах с очень высокими значениями на несколько метров ниже будут указывать на вертикальный поток в нисходящем направлении. Кроме того, изотоп тория можно проследить на определенной глубине, чтобы расшифровать боковой перенос частиц. [34]

Тираж [ править ]

Циркуляция в местных системах, таких как заливы, устья и подземные воды, может быть исследована с помощью изотопов радия. 223 Ra имеет период полураспада 11 дней и может естественным образом встречаться в определенных местах в реках и источниках подземных вод. Изотопное соотношение радия затем будет уменьшаться по мере того, как вода из исходной реки входит в залив или эстуарий. Измеряя количество 223 Ra в нескольких различных местах, можно расшифровать картину циркуляции. [35] Тот же самый процесс можно использовать для изучения движения и разгрузки грунтовых вод. [36]

Для изучения циркуляции в глобальном масштабе можно использовать различные изотопы свинца. Разные океаны (например, Атлантический, Тихий, Индийский и т. Д.) Имеют разные изотопные сигнатуры. Это происходит из-за различий в изотопных отношениях отложений и горных пород в разных океанах. [37] Поскольку разные изотопы свинца имеют период полураспада 50–200 лет, не хватает времени для гомогенизации изотопных соотношений во всем океане. Таким образом, точный анализ изотопных соотношений Pb может быть использован для изучения циркуляции различных океанов. [38]

Тектонические процессы и изменение климата [ править ]

Изотопы с чрезвычайно длинным периодом полураспада и продукты их распада могут быть использованы для изучения многомиллионных летних процессов, таких как тектоника и экстремальное изменение климата. Например, при датировании рубидий-стронций изотопное отношение стронция ( 87 Sr / 86 Sr) может быть проанализировано в ледяных кернах для изучения изменений в течение жизни Земли. Различия в этом соотношении в ледяном керне указывают на значительные изменения в геохимии Земли. [38]

Изотопы, связанные с ядерным оружием [ править ]

Вышеупомянутые процессы могут быть измерены с использованием изотопов природного происхождения. Тем не менее антропогенные изотопы также чрезвычайно полезны для океанографических измерений. Испытания ядерного оружия высвободили множество необычных изотопов в мировом океане. 3 H, 129 I и 137 Cs могут быть растворены в морской воде, а 241 Am и 238 Pu присоединены к частицам. Изотопы, растворенные в воде, особенно полезны при изучении глобальной циркуляции. Например, различия в боковых изотопных отношениях в океане могут указывать на сильные водные фронты или круговороты. [39]И наоборот, изотопы, прикрепленные к частицам, можно использовать для изучения массопереноса в водяных столбах. Например, высокие уровни Am или Pu могут указывать на нисходящий поток при наблюдении на больших глубинах или апвеллинг при наблюдении на поверхности. [40]

Методы изотопного мечения [ править ]

  • Химический синтез
  • Ферментно-опосредованный обмен
  • Экспрессия рекомбинантного белка в среде, меченной изотопами.

См. Также [ править ]

  • Использование радионуклидов
  • Радиоактивность в биологии
  • Радиоактивный индикатор
  • Изотопомер
  • Изотополог
  • Изобарическая маркировка
  • Разбавление изотопов
  • Инфракрасная спектроскопия карбонилов металлов
  • Локализация белков органелл с помощью мечения изотопным методом

Ссылки [ править ]

  1. ^ Блейк, Майкл Э .; Бартлетт, Кевин Л .; Джонс, Мейтленд (2003). «Превращение ам-бензина-бензина через 1,2-сдвиг фенильной группы». Журнал Американского химического общества . 125 (21): 6485–6490. DOI : 10.1021 / ja0213672 . ISSN  0002-7863 . PMID  12785789 .
  2. ^ Дикин, А. П., 2005. Радиогенный Изотоп геологии , Cambridge University Press.
  3. ^ a b Крюгер, Николай; Антье фон Шауэн (2003). «Окислительный пентозофосфатный путь: структура и организация» (PDF) . Текущее мнение в биологии растений . 6 (3): 236–246. DOI : 10.1016 / s1369-5266 (03) 00039-6 . PMID 12753973 . Архивировано из оригинального (PDF) 15 апреля 2012 года.  
  4. ^ [1] Архивировано 4 апреля 2012 года в Wayback Machine.
  5. ^ ВИХЕРТ, Вольфганг (2001). «Анализ метаболического потока 13C». Метаболическая инженерия . 3 (3): 195–206. DOI : 10.1006 / mben.2001.0187 . PMID 11461141 . 
  6. ^ а б Ли, Сан Ёп; Пак, Чон Мён и Ким, Тэ Ён (2011). Глава четвертая: Применение анализа метаболического потока в метаболической инженерии . Методы в энзимологии . 498 . С. 67–93. DOI : 10.1016 / B978-0-12-385120-8.00004-8 . ISBN 9780123851208. PMID  21601674 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  7. ^ Стефанопулос, Грегори; Аристос А. Аристиду (1998). «Глава 9: Методы экспериментального определения метаболических потоков по изотопной маркировке». Метаболическая инженерия: принципы и методики . Сан-Диего: Academic Press. С. 356–404. ISBN 978-0-12-666260-3.
  8. ^ Стефанопулос, Грегори (1999). «Метаболические потоки и метаболическая инженерия». Метаболическая инженерия . 1 (1): 1–11. DOI : 10.1006 / mben.1998.0101 . PMID 10935750 . 
  9. ^ Кламт, Штеффен; Йорг Стеллинг, Мартин Гинкель и Эрнст Дитер Жиль (2003). «FluxAnalyzer: изучение структуры, путей и распределения потоков в метаболических сетях на интерактивных картах потоков» . Биоинформатика . 19 (2): 261–269. DOI : 10.1093 / биоинформатики / 19.2.261 . PMID 12538248 . CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  10. ^ Б с д е е Вихертом, Wolfgang (2001). «Анализ метаболического потока 13C». Метаболическая инженерия . 3 (3): 195–206. DOI : 10.1006 / mben.2001.0187 . PMID 11461141 . 
  11. ^ де Грааф, AA (2000c). Использование мечения 13C и ЯМР-спектроскопии в анализе метаболического потока. В ЯМР в биотехнологии: теория и приложения (J.-N. Barbotin and J.-C. Portais, Eds.), Horizon Scientific Press.
  12. Перейти ↑ Christensen, B., and Nielsen, J. (2000). Анализ метаболической сети Penicillium chrysogenum с использованием глюкозы, меченной 13C. Biotechnol. Bioeng. 68, 652–659.
  13. ^ a b Даунер, М., и Зауэр, У. (2000). ГХ-МС анализ аминокислот быстро предоставляет богатую информацию для балансировки изотопомеров. Biotechnol. Прог. 16, 642-649.
  14. ^ Turnlund, Джудит (1989). «Использование стабильных изотопов в исследованиях минерального питания». Журнал питания . 119 (1): 7–14. DOI : 10.1093 / JN / 119.1.7 . PMID 2643698 . 
  15. ^ a b Вудхаус, Лесли; Абрамс, Стивен (2001). «Достижения в методологии стабильных изотопов». В Лоу, Никола; Джексон, Малкольм (ред.). Успехи изотопных методов анализа микроэлементов в организме человека . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. С. 1–22. ISBN 0-8493-8730-2. OCLC  44579072 .CS1 maint: date and year (link)
  16. ^ Паттерсон, Кристина; Вейон, Клод (2001). «Стабильные изотопы минералов как метаболические индикаторы в исследованиях питания человека». Экспериментальная биология и медицина . 226 (4): 271–282. DOI : 10.1177 / 153537020122600403 . PMID 11368418 . S2CID 41966154 .  
  17. ^ a b Сандстрем, Бриттмари (1996). «Обзор изотопных методов и метаболизма неорганических питательных веществ». В Меллоне, Фред; Сандстрем, Бриттмари (ред.). Стабильные изотопы в питании человека: метаболизм неорганических питательных веществ . Лондон: Харкорт Брейс. С. 3–9. ISBN 0-12-490540-4. OCLC  35224694 .CS1 maint: date and year (link)
  18. ^ ван Доккум, Вим; Фэйрвезер-Тейт, Сьюзен; Харрелл, Ричард; Сандстрем, Бриттмари (1996). «Методики обучения». В Меллоне, Фред; Сандстрем, Бриттмари (ред.). Стабильные изотопы в питании человека: метаболизм неорганических питательных веществ . Лондон: Academic Press. С. 23–42. ISBN 0-12-490540-4.
  19. ^ Фэйрвезер-Тейт, Сьюзен; Фокс, Том; Харви, L; Изящное, Джек (2001). «Методы анализа поглощения микроэлементов». В Лоу, Никола; Джексон, Малкольм (ред.). Успехи изотопных методов анализа микроэлементов в организме человека . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. С. 59–80. ISBN 0-8493-8730-2.
  20. ^ Давидссон, Лена (2001). «Исследования микроэлементов у младенцев и беременных или кормящих женщин». В Лоу, Никола; Джексон, Малкольм (ред.). Успехи изотопных методов анализа микроэлементов в организме человека . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. С. 167–186. ISBN 0-8493-8730-2.
  21. ^ а б Давидссон, Л. (Лена), 1957- (2012). Оценка биодоступности железа у людей с использованием методов стабильных изотопов железа . Международное агентство по атомной энергии. Вена: Международное агентство по атомной энергии. ISBN 978-92-0-126510-4. OCLC  819377220 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  22. ^ Кребс, Нэнси; Миллер, Лиланд; Нааке, Вернон; Лей, Сиан; Весткотт, Джейми; Феннесси, Пол; Хамбидж, Майкл (1995). «Использование стабильных изотопов для оценки метаболизма цинка». Журнал пищевой биохимии . 6 (6): 292–301. DOI : 10.1016 / 0955-2863 (95) 00043-Y .
  23. ^ DRI: рекомендуемые нормы потребления витамина А, витамина К, мышьяка, бора, хрома, меди, йода, железа, марганца, молибдена, никеля, кремния, ванадия и цинка: отчет Группы по микронутриентам ... и Постоянный комитет по научной оценке рекомендуемых рационов питания, Совет по пищевым продуктам и питанию, Институт медицины . Институт медицины (США). Панель по микронутриентам. Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия прессы. 2001. ISBN 0-309-51199-2. OCLC  52777031 .CS1 maint: others (link)
  24. ^ European Food Safety Authority (2014). "Scientific Opinion on Dietary Reference Values for zinc". EFSA Journal. 12 (10): 3844. doi:10.2903/j.efsa.2014.3844. ISSN 1831-4732.
  25. ^ Fairweather-Tait, Susan; Fox, Tom (1996). "Intrinsic and Extrinsic Labelling of Inorganic Nutrients in Food Studies". In Mellon, Fred; Sandstrom, Brittmarie (eds.). Stable Isotopes in Human Nutrition: Inorganic Nutrient Metabolism. London: Academic Press. pp. 15–21. ISBN 0-12-490540-4.
  26. ^ IAEA. (2018). Assessment of Zinc Metabolism in Humans Using Stable Zinc Isotope Techniques. Vienna: IAEA. pp. 34–36. ISBN 978-92-0-108418-7. OCLC 1108521498.
  27. ^ a b IAEA. (2018). Assessment of Zinc Metabolism in Humans Using Stable Zinc Isotope Techniques. Vienna: IAEA. pp. 50–58. ISBN 978-92-0-108418-7. OCLC 1108521498.
  28. ^ IAEA. (2018). Assessment of Zinc Metabolism in Humans Using Stable Zinc Isotope Techniques. Vienna: IAEA. ISBN 978-92-0-108418-7. OCLC 1108521498.
  29. ^ "Stable Isotope Labeling with Amino Acid in Cell Culture."SILAC. Paydey Lab, n.d. Web. 23 Nov 2011.
  30. ^ Bunk, David.M. "Expression of Stable Isotopically Labeled Proteins for Use as Internal Standards for Mass Spectrometric Quantitation of Clinical Protein Biomarkers." NIST, material measurement laboratory. The National Institute of Standards and Technology (NIST) is an agency of the U.S. Department of Commerce, 30 Mar 2009. Web. 19 Nov 2011.
  31. ^ Marley, Jonathan; Lu, Min; Bracken, Clay (2001). "A methode for efficient isotopic labeling and recombinent protein". Journal of Biomolecular Labeling. 20 (1): 71–75. doi:10.1023/a:1011254402785. PMID 11430757. S2CID 7811948.
  32. ^ German, James. "The pattern of DNA synthesis in the chromosomes of human blood cells ." Rockefeller university press. 20.1 37–65. Print.
  33. ^ Marsh, K. L., G. K. Sims, and R. L. Mulvaney. 2005. Availability of urea to autotrophic ammonia-oxidizing bacteria as related to the fate of 14C- and 15N-labeled urea added to soil. Biol. Fert. Soil. 42:137-145.
  34. ^ Coppola, L.; Roy-Barman, M.; et al. (2006). "Thorium isotopes as tracers of particles dynamics and deep water circulation in the Indian sector of the Southern Ocean (ANTARES IV)". Marine Chemistry. 100 (3–4): 299–313. doi:10.1016/j.marchem.2005.10.019.
  35. ^ Hougham, A. L.; Moran, S. B.; et al. (2008). "Seasonal changes in submarine groundwater discharge to coastal salt ponds estimated using 226Ra and 228Ra as tracers". Marine Chemistry. 109 (3–4): 268–278. doi:10.1016/j.marchem.2007.08.001.
  36. ^ Swarzenski, P. W.; Reich, C.; et al. (2007). "Ra and Rn isotopes as natural tracers of submarine groundwater discharge in Tampa Bay, Florida". Marine Chemistry. 104 (1–2): 69–84. doi:10.1016/j.marchem.2006.08.001.
  37. ^ Hickey-Vargas, R.; Bizimis, M.; Deschamps, A. (2008). "Onset of the Indian Ocean isotopic signature in the Philippine Sea Plate: Hf and Pb isotope evidence from Early Cretaceous terranes". Earth and Planetary Science Letters. 268 (3–4): 255–267. Bibcode:2008E&PSL.268..255H. doi:10.1016/j.epsl.2008.01.003.
  38. ^ a b Haley, B. A.; Frank, M.; et al. (2008). "Radiogenic isotope record of Arctic Ocean circulation and weathering inputs of the past 15 million years". Paleoceanography. 23 (1): PA1S13. Bibcode:2008PalOc..23.1S13H. doi:10.1029/2007PA001486.
  39. ^ Povinec, P. P.; Breier, R.; et al. (2011). "Tracing of water masses using a multi isotope approach in the southern Indian Ocean". Earth and Planetary Science Letters. 302 (1–2): 14–26. Bibcode:2011E&PSL.302...14P. doi:10.1016/j.epsl.2010.11.026.
  40. ^ Lee, S.-H.; Povinec, P. P.; et al. (2009). "Radionuclides as tracers of water fronts in the South Indian Ocean – ANTARES IV Results". Journal of Oceanography. 65 (3): 397–406. doi:10.1007/s10872-009-0035-7. S2CID 131348352.

External links[edit]

Library resources about
Isotopic labeling
  • Resources in your library
  • Resources in other libraries
  • Synthesis of Radiolabeled Compounds