Фосфор-32

Фосфор-32 ( ³² Р) представляет собой радиоактивный изотоп из фосфора . Ядро фосфора-32 содержит 15 протонов и 17 нейтронов , что на один нейтрон больше, чем самый распространенный изотоп фосфора, фосфор-31. Фосфор-32 существует на Земле в небольших количествах, так как он имеет короткий период полураспада, составляющий 14 дней, и поэтому быстро распадается.

Фосфор содержится во многих органических молекулах, поэтому фосфор-32 имеет множество применений в медицине , биохимии и молекулярной биологии, где его можно использовать для отслеживания фосфорилированных молекул (например, для выяснения метаболических путей ) и радиоактивной маркировки ДНК .

Распад [ править ]

Фосфор имеет короткий период полураспада 14,268 дней и распадается на серу-32 в результате бета-распада ^[1], как показано в этом ядерном уравнении:

32 15п

→

32 16S1+

+

е-

+

ν е

При распаде выделяется 1,709 МэВ энергии. ^[2] Кинетическая энергия электрона изменяется в среднем примерно на 0,5 МэВ, а остальная часть энергии переносится почти необнаруживаемым электронным антинейтрино . По сравнению с другими нуклидами, излучающими бета-излучение, электрон умеренно энергичен. Его блокирует около 1 м воздуха или 5 мм акрилового стекла .

Образовавшееся ядро ​​серы-32 находится в основном состоянии, поэтому дополнительное гамма- излучение отсутствует.

Производство [ править ]

Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( Март 2011 г. )

Фосфор-32 имеет важное применение в медицине , биохимии и молекулярной биологии . В природе он существует только в очень малых количествах, а его короткий период полураспада означает, что полезные количества должны быть получены синтетическим путем. Фосфор-32 может быть получен синтетически путем облучения серы-32 умеренно быстрыми нейтронами, как показано в этом ядерном уравнении:

Ядро серы-32 захватывает нейтрон и испускает протон, уменьшая атомный номер на единицу при сохранении массового числа 32.

Эта реакция также использовалась для определения мощности ядерного оружия. ^{[3] [4]}

Использует [ редактировать ]

Фосфор широко распространен в биологических системах, и, поскольку радиоактивный изотоп почти химически идентичен стабильным изотопам того же элемента, фосфор-32 можно использовать для маркировки биологических молекул. Бета-излучение, испускаемое фосфором-32, достаточно проникающее, чтобы его можно было обнаружить вне организма или ткани, которые подвергаются анализу.

Ядерная медицина [ править ]

Многие радиоизотопы используются в качестве индикаторов в ядерной медицине, включая йод-131 , фосфор-32 и технеций-99m . Фосфор-32 особенно полезен при идентификации злокачественных опухолей, поскольку раковые клетки имеют тенденцию накапливать больше фосфата, чем нормальные клетки. ^[5] Местоположение фосфора-32 можно проследить извне тела, чтобы определить местоположение потенциально злокачественных опухолей.

Излучение, испускаемое фосфором-32, можно использовать как в лечебных, так и в диагностических целях. Использование ³² P-хромового фосфата было изучено как возможное химиотерапевтическое средство для лечения диссеминированного рака яичников. ^[6] В этой ситуации терапевтический эффект оказывает долгосрочное токсическое воздействие бета-излучения фосфора-32, накапливающегося в раковых клетках. Фосфор-32 широко используется для обнаружения и лечения рака, особенно глаз и кожи.

Биохимия и молекулярная биология [ править ]

Эти метаболические пути организмов широко используют фосфор в генерации различных биомолекул внутри клетки. Фосфор-32 находит применение для анализа метаболических путей в экспериментах с импульсной погоней, когда культуру клеток обрабатывают в течение короткого времени фосфор-32-содержащим субстратом. Последовательность химических изменений, которые происходят с субстратом, затем можно проследить, определив, какие молекулы содержат фосфор-32 в нескольких временных точках после начальной обработки.

ДНК содержит большое количество фосфора в фосфодиэфирных связях между основаниями в олигонуклеотидной цепи. Следовательно, ДНК можно отслеживать, заменяя фосфор фосфором-32. Этот метод широко используется в Саузерн-блот- анализе образцов ДНК. В этом случае ДНК-зонд, содержащий фосфор-32, гибридизуется с его комплементарной последовательностью, где он появляется в геле. Его местоположение затем можно определить с помощью фотопленки.

Науки о растениях [ править ]

Фосфор-32 используется в растениеводстве для отслеживания поглощения растениями удобрений от корней до листьев . Удобрение, меченное фосфором-32, вводится в растения гидропонно или через воду в почве, и использование фосфора может быть нанесено на карту по испускаемому бета-излучению. Информация, собранная путем картирования поглощения удобрений, показывает, как растение поглощает и использует фосфор из удобрений. ^[7]

Безопасность [ править ]

Высокая энергия испускаемых бета-частиц и низкий период полураспада фосфора-32 делают его потенциально опасным; Его молярная активность составляет 338 ТБк / ммоль (9131 Ки / ммоль). Типичные меры предосторожности при работе с фосфором-32 включают ношение личного дозиметра для контроля облучения и экрана из акрила или плексигласа для защиты тела. Плотная защита, такая как свинцовая, менее эффективна из-за высокоэнергетического тормозного излучения, создаваемого взаимодействием бета-частицы и защиты. Поскольку бета-излучение фосфора-32 блокируется около 1 м воздуха, также рекомендуется носить дозиметры на частях тела, например, на пальцах., которые вступают в тесный контакт с образцом, содержащим фосфор-32.

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• β- РАСПАД, β + РАСПАД, ЗАХВАТ ЭЛЕКТРОНА И ИЗОМЕРНЫЙ ПЕРЕХОД