✖


Jump to content

Изотопная маркировка

(Перенаправлено из Радиоизотопной маркировки )

Изотопная маркировка (или изотопная маркировка ) — это метод, используемый для отслеживания прохождения изотопа ( атома с обнаруживаемым изменением числа нейтронов ) через химическую реакцию , метаболический путь или биологическую клетку . [1] Реагент . «маркируется» путем замены одного или нескольких конкретных атомов их изотопами Затем реагенту дают возможность вступить в реакцию. Положение изотопов в продуктах измеряется, чтобы определить, какую последовательность изотопный атом следовал в реакции или метаболическом пути клетки. Нуклиды , используемые при изотопной маркировке, могут быть стабильными нуклидами или радионуклидами . В последнем случае мечение называется радиомечением .

При изотопной маркировке существует несколько способов обнаружения присутствия меченых изотопов; через их массу , колебательный режим или радиоактивный распад . Масс-спектрометрия обнаруживает разницу в массе изотопа, а инфракрасная спектроскопия обнаруживает разницу в колебательных модах изотопа. Ядерный магнитный резонанс обнаруживает атомы с разными гиромагнитными отношениями. Радиоактивный распад можно обнаружить с помощью ионизационной камеры или авторадиограммы гелей.

Примером использования изотопной метки является исследование фенола (C 6 H 5 OH) в воде путем замены обычного водорода ( протия ) на дейтерий ( дейтериевая метка ). При добавлении фенола к дейтерированной воде (воде, содержащей D 2 O помимо обычной H 2 O фенола наблюдается замещение водорода на дейтерий ) в гидроксильной группе (приводящее к C 6 H 5 OD), что указывает на то, что фенол легко подвергается реакции водородного обмена с водой. Затрагивается только гидроксильная группа, что указывает на то, что остальные 5 атомов водорода в реакциях обмена не участвуют. [ нужна ссылка ]

Изотопный индикатор

[ редактировать ]
Углеродная метка-13 была использована для определения механизма превращения 1,2-1,3-дидегидробензола фенилзамещенного предшественника арина 1 в аценафтилен. [2]

Изотопный индикатор (также «изотопный маркер» или «изотопная метка») используется в химии и биохимии , чтобы помочь понять химические реакции и взаимодействия. В этом методе один или несколько атомов интересующей молекулы радиоактивного заменяются атомом того же химического элемента , но другого изотопа (например, изотопа , используемого при радиоактивном отслеживании ). Поскольку меченый атом имеет такое же количество протонов, он будет вести себя почти точно 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 определять с помощью авторадиограмм гелей при гель-электрофорезе . Излучение соединений, содержащих радиоактивные изотопы, затемняет кусок фотопленки , фиксируя 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 подавляют гораздо меньшие вариации содержания изотопов. Изотопные индикаторы являются одними из наиболее важных инструментов в геологии , поскольку их можно использовать для понимания сложных процессов смешивания в земных системах. Дальнейшее обсуждение применения изотопных индикаторов в геологии рассматривается в разделе изотопной геохимии .

Изотопные индикаторы обычно подразделяют на две категории: индикаторы стабильных изотопов и индикаторы радиогенных изотопов. Индикаторы стабильных изотопов включают только нерадиогенные изотопы и обычно зависят от массы. Теоретически в качестве изотопного индикатора можно использовать любой элемент с двумя стабильными изотопами. 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 [3] включает в себя изотоп, образующийся в результате радиоактивного распада , который обычно находится в соотношении с нерадиогенным изотопом (чье содержание в Земле не меняется из-за радиоактивного распада).

Маркировка стабильных изотопов

[ редактировать ]
Изотопное отслеживание реакций пентозофосфатного пути. Синие кружки обозначают меченый атом углерода, а белые кружки — немеченый атом углерода. [4]

Маркировка стабильными изотопами предполагает использование нерадиоактивных изотопов , которые могут выступать в качестве индикаторов, используемых 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: 2 ЧАС, 13 С и 15 N, который в дальнейшем может быть переработан в растворители ЯМР , аминокислоты , нуклеиновые кислоты , липиды , общие метаболиты для роста клеток и среды . [5] Соединения, полученные с использованием стабильных изотопов, указываются либо по процентному содержанию меченых изотопов (т.е. 30% равномерно меченных изотопов). 13 Глюкоза C содержит смесь, 30% которой помечено 13 изотоп углерода и 70% естественно меченного углерода) или по специально меченным позициям углерода в соединении (т.е. 1- 13 C-глюкоза, которая мечена в первом положении углерода глюкозы).

сеть реакций, заимствованная из пути гликолиза и пентозофосфатного пути Показана , в которой меченый изотоп углерода перестраивается в разные положения углерода по всей сети реакций. Сеть начинается с фруктозо-6-фосфата (F6P), который имеет 6 атомов углерода с меткой 13 C в положениях углерода 1 и 2. 1,2- 13 C F6P превращается в два глицеральдегид-3-фосфата (G3P), один в 2,3- 13 C T3P и один немеченый T3P. 2,3- 13 C T3P теперь может вступать в реакцию с седогептулозо-7-фосфатом (S7P) с образованием немеченого эритрозо-4-фосфата (E4P) и 5,6- 13 С F6P. Немеченый T3P будет реагировать с S7P с образованием немеченых продуктов. [4] На рисунке показано использование мечения стабильными изотопами для обнаружения перегруппировки атомов углерода посредством реакций с использованием соединений, меченных в определенном положении.

Анализ метаболических потоков с использованием мечения стабильных изотопов

[ редактировать ]
Определение процента мечения изотопов на протяжении всей реакции. Если 50% меченого и 50% немеченого метаболита разделить указанным образом, можно найти ожидаемый процент каждого результата. Синие кружки обозначают меченый атом, а белый кружок — немеченый атом.

Анализ метаболических потоков (MFA) с использованием мечения стабильными изотопами является важным инструментом для объяснения потока определенных элементов через метаболические пути и реакции внутри клетки . В клетку вводят изотопную метку, затем клетке дают возможность расти, используя меченый корм. Для анализа стационарного метаболического потока клетка должна достичь устойчивого состояния (изотопы, поступающие и покидающие клетку, остаются постоянными во времени) или квазистационарного состояния (стационарное состояние достигается в течение заданного периода времени). [6] изотопный состав выходного метаболита Определяют . Выходная изотопная картина предоставляет ценную информацию, которую можно использовать для определения величины потока и скорости превращения реагентов в продукты в каждой реакции. [7]

На рисунке продемонстрирована возможность использования разных 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 участвуют два изотопа метаболита в равных пропорциях, один полностью меченый (синие кружки), обычно известный как равномерно меченный, и один полностью немеченый (белые кружки). Путь в левой части диаграммы не показывает никаких изменений в метаболитах, тогда как правая часть показывает расщепление и рекомбинацию. Как показано, если метаболит идет только по левому пути, соотношение равномерно меченого и немеченого метаболита остается 50–50. Если метаболит принимает только правую сторону, могут возникнуть новые модели маркировки, причем все в равной пропорции. Другие пропорции могут иметь место в зависимости от того, какая часть исходного метаболита следует по левой стороне пути, а какая по правой стороне пути. Здесь пропорции показаны для ситуации, когда половина метаболитов занимает левую сторону, а половина — правую, но могут иметь место и другие пропорции. [8] Эти структуры меченых атомов и немеченых атомов в одном соединении представляют собой изотопомеры . Измеряя распределение изотопомеров метаболитов, меченных по-разному, можно определить поток через каждую реакцию. [9]

MFA объединяет данные, полученные в результате мечения изотопов, со стехиометрией каждой реакции, ограничениями и процедурой оптимизации, позволяющей получить карту потоков. Необратимые реакции обеспечивают термодинамические ограничения, необходимые для определения потоков. Строится матрица , содержащая стехиометрию реакций. потоки Внутриклеточные оцениваются с помощью итеративного метода , в котором смоделированные потоки включаются в стехиометрическую модель. Смоделированные потоки отображаются на карте потоков, которая показывает скорость превращения реагентов в продукты для каждой реакции. [7] На большинстве карт потоков чем толще стрелка, тем больше значение потока реакции. [10]

Методы измерения изотопной маркировки

[ редактировать ]

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

Протонный ЯМР был первым методом, использованным для 13 Эксперименты по C-маркировке. Используя этот метод, каждую позицию протонированного углерода внутри определенного пула метаболитов можно наблюдать отдельно от других позиций. [11] Это позволяет узнать процент изотопомеров, меченных в этом конкретном положении. Ограничением протонного ЯМР является то, что если имеется n в метаболите атомов углерода, может быть только не более n различных значений позиционного обогащения, что составляет лишь небольшую часть общей информации об изотопомере. Хотя использование маркировки протонным ЯМР ограничено, эксперименты с чистым протонным ЯМР гораздо легче оценить, чем эксперименты с большим количеством информации об изотопомерах.

Помимо протонного ЯМР , используя 13 Методы ЯМР С позволят более детально рассмотреть распределение изотопомеров. Меченый атом углерода будет производить разные сигналы сверхтонкого расщепления в зависимости от состояния мечения его прямых соседей в молекуле. [11] Синглетный пик возникает, если соседние атомы углерода не помечены. Дублетный пик возникает, если помечен только один соседний атом углерода. Размер расщепления дублета зависит от функциональной группы соседнего атома углерода. Если два соседних атома углерода помечены, дублет дублетов может выродиться в триплет, если расщепления дублетов равны.

Недостатком использования методов ЯМР для анализа метаболических потоков является то, что они отличаются от других приложений ЯМР, поскольку это довольно специализированная дисциплина. ЯМР-спектрометр может быть доступен не всем исследовательским группам. Оптимизация параметров измерений ЯМР и правильный анализ структур пиков требуют квалифицированного специалиста по ЯМР. Для некоторых метаболитов также могут потребоваться специальные процедуры измерения для получения дополнительных данных по изотопомерам. Кроме того, необходимы специально адаптированные программные средства для определения точного количества площадей пиков, а также выявления разложения запутанных синглетных, дублетных и триплетных пиков.

В отличие от ядерного магнитного резонанса, масс-спектрометрия (МС) является еще одним методом, который более применим и чувствителен к экспериментам по анализу метаболических потоков. Инструменты MS доступны в различных вариантах. В отличие от двумерного ядерного магнитного резонанса ( 2D-ЯМР ), приборы МС работают непосредственно с гидролизатом . [11]

При газовой хроматографии-масс-спектрометрии ( ГХ-МС ) МС соединяется с газовым хроматографом для разделения соединений гидролизата. Соединения, элюируемые из колонки ГХ, затем ионизируются и одновременно фрагментируются. Преимущество использования ГХ-МС заключается в том, что измеряются не только массы изотопомеров молекулярного иона, но и массовый изотопомерный спектр нескольких фрагментов, что значительно увеличивает измеряемую информацию.

В жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии ( ЖХ-МС ) ГХ заменяется жидкостным хроматографом. [12] Основное отличие состоит в том, что химическая дериватизация не требуется. Однако применение ЖХ-МС для МФА встречается редко.

В каждом случае приборы МС делят определенное распределение изотопомера по его молекулярной массе. Все изотопомеры конкретного метаболита, содержащие одинаковое количество меченых атомов углерода, собираются в один пик сигнала. Поскольку каждый изотопомер вносит вклад ровно в один пик в спектре МС, процентное значение затем можно рассчитать для каждого пика, получив массовую долю изотопомера. [11] Для метаболита с n атомами углерода производится n+1 измерений. После нормализации остается ровно n информативных масс изотопомеров. [11]

Недостатком использования методов МС является то, что для газовой хроматографии образец необходимо подготовить путем химической дериватизации, чтобы получить молекулы с зарядом. Существует множество соединений, используемых для дериватизации образцов. Диметилацеталь N,N-диметилформамида (DMFDMA) [13] и N-(трет-бутилдиметилсилил)-N-метилтрифторацетамид (MTBSTFA). [14] являются двумя примерами соединений, которые использовались для получения производных аминокислот.

Кроме того, наблюдаемые сильные изотопные эффекты влияют на время удерживания по-разному меченых изотопомеров в колонке ГХ. Также необходимо предотвратить перегрузку колонки ГХ. [14]

Наконец, естественное содержание других атомов, помимо углерода, также приводит к нарушению массового спектра изотопомеров. Например, каждый атом кислорода в молекуле также может присутствовать в виде 17 изотоп O и как 18 О изотоп. Более существенное влияние естественного содержания изотопов оказывает влияние кремния с естественным содержанием изотопов. 29 Си и 30 Си. Si используется в производных агентов для методов МС. [11]


Радиоизотопная маркировка

[ редактировать ]
Основная статья: Радиоактивный индикатор

Радиоизотопная маркировка — это метод отслеживания прохождения образца вещества через систему. Вещество «маркируется» включением в его химический состав радионуклидов . Когда они распадаются , их присутствие можно определить, обнаружив излучение испускаемое ими . Радиоизотопная маркировка представляет собой особый случай изотопной маркировки.

Для этих целей особенно полезным типом радиоактивного распада является эмиссия позитронов . Когда позитрон сталкивается с электроном, он испускает два фотона высокой энергии , движущихся в диаметрально противоположных направлениях. Если позитрон создается внутри твердого объекта, он, скорее всего, сделает это, прежде чем пролетит более миллиметра. [ нужна ссылка ] Если оба этих фотона удастся обнаружить, место распада можно будет определить очень точно.

Строго говоря, к радиоизотопной маркировке относятся лишь случаи, когда радиоактивность вводится экспериментаторами искусственно, однако некоторые природные явления позволяют провести аналогичный анализ. В частности, радиометрическое датирование использует тесно связанный принцип.

Приложения

[ редактировать ]

Применение в исследованиях минерального питания человека

[ редактировать ]

Впервые об использовании индикаторов стабильных изотопов для изучения минерального питания и обмена веществ у человека было сообщено в 1960-х годах. [15] Хотя радиоизотопы использовались в исследованиях питания человека в течение нескольких десятилетий до этого, стабильные изотопы представляли собой более безопасный вариант, особенно для субъектов, в отношении которых существует повышенная обеспокоенность по поводу радиационного воздействия, например, беременных и кормящих женщин и детей. Другие преимущества, предлагаемые стабильными изотопами, включают возможность изучать элементы, не имеющие подходящих радиоизотопов, и изучать долговременное поведение индикаторов. [16] [17] Таким образом, использование стабильных изотопов стало обычным явлением с ростом доступности изотопно-обогащенных материалов и неорганических масс-спектрометров. Использование стабильных изотопов вместо радиоизотопов имеет несколько недостатков: требуются большие количества индикаторов, которые могут нарушить естественно существующий минерал; подготовка аналитических проб более сложна, а оборудование для масс-спектрометрии более дорогое; присутствие индикатора во всем организме или в отдельных тканях невозможно измерить внешним способом. [18] Тем не менее, преимущества преобладали, сделав 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 низкой естественной распространенности. [16] [18] Железо , цинк , кальций , медь , магний , селен и молибден входят в число важнейших минералов, имеющих стабильные изотопы, к которым применяются методы изотопного индикатора. В частности, активно изучались железо, цинк и кальций.

Изучаемые аспекты минерального питания/обмена веществ 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 измеряют обогащение изотопов в плазме крови, эритроцитах, моче и/или фекалиях. [19] [20] Обогащение также измерялось в грудном молоке. [21] и кишечное содержимое. План эксперимента с индикаторами иногда различается для разных минералов из-за различий в их метаболизме. Например, абсорбцию железа обычно определяют по включению индикатора в эритроциты, тогда как абсорбцию цинка или кальция измеряют по появлению индикатора в плазме, моче или кале. [22] [23] Введение нескольких изотопных индикаторов в одном исследовании является обычным явлением, что позволяет использовать более надежные методы измерения и одновременно исследовать несколько аспектов метаболизма.

Измерение абсорбции минералов из рациона, часто называемое биодоступностью , является наиболее распространенным применением методов изотопных индикаторов в исследованиях питания. Среди целей таких исследований - изучение того, как на всасывание влияет тип пищи (например, растительное или животное происхождение, грудное молоко или смесь), другие компоненты диеты (например, фитаты ), заболевания и метаболические нарушения (например, кишечная дисфункция, связанная с окружающей средой). ), репродуктивный цикл, количество минералов в рационе, хронический дефицит минералов , возраст субъекта и гомеостатические механизмы. Когда результаты таких исследований доступны для минерала, они могут служить основой для оценки физиологических и диетических потребностей человека в этом минерале. [24] [25]

Когда индикатор вводят вместе с пищей с целью наблюдения за всасыванием и метаболизмом минералов, он может иметь форму внутренней или внешней метки. [26] [27] Внутренняя маркировка представляет собой изотоп, который был введен в пищу во время ее производства, тем самым обогащая природный минеральный состав пищи, тогда как внешняя маркировка означает добавление изотопа-индикатора в пищу 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 одинаково в желудочно-кишечном тракте человека.

Обогащение количественно определяется путем измерения изотопных соотношений , отношения изотопа-индикатора к эталонному изотопу, с помощью масс-спектрометрии. Различные определения и расчеты обогащения были приняты разными исследователями. [28] Расчеты обогащения усложняются, когда одновременно используются несколько трассеров. Поскольку препараты обогащенных изотопов никогда не бывают изотопно чистыми, т.е. они содержат все изотопы элементов в неестественных количествах, расчеты обогащения нескольких изотопов-индикаторов должны учитывать возмущение каждого соотношения изотопов присутствием других трассеров. [28]

Из-за распространенности дефицита полезных ископаемых и его критического воздействия на здоровье и благополучие людей в странах с бедными ресурсами Международное агентство по атомной энергии недавно опубликовало подробные и всесторонние описания методов стабильных изотопов, чтобы облегчить распространение этих знаний среди исследователей за пределами западные академические центры. [22] [29]  

Приложения в протеомике

[ редактировать ]

В протеомике изучение полного набора белков, экспрессируемых геномом , выявление заболеваний биомаркеров может включать использование мечения стабильных изотопов аминокислотами в культуре клеток (SILAC), которое обеспечивает меченные изотопами формы аминокислот, используемые для оценки уровней белка. . [30] При рекомбинантном белке манипулируемые белки производятся в больших количествах, и мечение изотопов является инструментом для проверки соответствующих белков. Раньше этот метод заключался в избирательном обогащении ядер 13 С или 15 N или истощение 1 Х от них. Рекомбинант будет экспрессироваться в E.coli со средой, содержащей 15 N- хлорид аммония как источник азота. [31] В результате 15 Затем меченные N белки очищают с помощью сродства к иммобилизованному металлу и оценивают их процентное содержание. Чтобы увеличить выход меченых белков и снизить стоимость меченных изотопами сред, альтернативная процедура сначала увеличивает клеточную массу с использованием немеченой среды, а затем вводит ее в минимальное количество меченой среды. [32] Другим применением изотопной маркировки может быть измерение синтеза ДНК, то есть пролиферации клеток in vitro . Использует маркировку H 3 -тимидина для сравнения характера синтеза (или последовательности) в клетках. [33]

Приложения для анализа экосистемных процессов

[ редактировать ]

Изотопные индикаторы используются для изучения процессов в природных системах, особенно в наземной и водной среде. В почвоведении 15 Трассеры N широко используются для изучения круговорота азота, тогда как 13 С и 14 используются для изучения кругооборота органических соединений и фиксации CO 2 автотрофами С, стабильный и радиоизотопы углерода соответственно , . Например, Марш и др. (2005) использовали двойную маркировку ( 15 Н- и 14 C) мочевина , чтобы продемонстрировать использование соединения окислителями аммиака как в качестве источника энергии (окисление аммиака), так и в качестве источника углерода (хемоавтотрофная фиксация углерода). [34] Дейтерированную воду также используют для отслеживания судьбы и возраста воды в дереве. [35] или в экосистеме. [36]

Приложения для океанографии

[ редактировать ]

Трассеры также широко используются в океанографии для изучения широкого спектра процессов. Используемые изотопы обычно встречаются в природе и имеют хорошо известные источники и скорости образования и распада. Однако с большим успехом можно использовать и антропогенные изотопы. Исследователи измеряют соотношение изотопов в разных местах и ​​в разное время, чтобы получить информацию о физических процессах в океане.

Транспорт частиц

[ редактировать ]

Океан представляет собой разветвленную сеть транспорта частиц. Изотопы тория могут помочь исследователям расшифровать вертикальное и горизонтальное движение материи. 234 Th имеет постоянную, четко определенную скорость производства в океане и период полураспада 24 дня. Было показано, что этот природный изотоп линейно меняется с глубиной. Следовательно, любые изменения в этой линейной закономерности можно отнести к транспорту 234 О частицах. Например, низкие соотношения изотопов в поверхностных водах с очень высокими значениями на глубине нескольких метров будут указывать на вертикальный поток в нисходящем направлении. Кроме того, изотоп тория можно проследить на определенной глубине, чтобы расшифровать латеральный перенос частиц. [37]

Тираж

[ редактировать ]

Циркуляцию внутри местных систем, таких как заливы, устья рек и грунтовые воды, можно исследовать с помощью изотопов радия. 223 Период полураспада Ра составляет 11 дней, и он может встречаться в естественных условиях в определенных местах рек и источников подземных вод. Изотопное соотношение радия затем будет уменьшаться по мере того, как вода из реки-источника попадает в залив или устье. Измерив количество 223 Можно расшифровать схему циркуляции Ра в нескольких различных местах. [38] Тот же самый процесс можно использовать для изучения движения и расхода подземных вод. [39]

Различные изотопы свинца можно использовать для изучения циркуляции в глобальном масштабе. Различные океаны (т.е. Атлантический, Тихий, Индийский и т. д.) имеют разные изотопные характеристики. Это является результатом различий в изотопных соотношениях отложений и горных пород в разных океанах. [40] Поскольку период полураспада различных изотопов свинца составляет 50–200 лет, времени для гомогенизации изотопных соотношений во всем океане недостаточно. Таким образом, точный анализ изотопных соотношений Pb можно использовать для изучения циркуляции различных океанов. [41]

Тектонические процессы и изменение климата

[ редактировать ]

Изотопы с чрезвычайно длительным периодом полураспада и продукты их распада можно использовать для изучения многомиллионнолетних процессов, таких как тектоника и экстремальное изменение климата. Например, при датировании рубидием-стронцием изотопное соотношение стронция ( 87 старший/ 86 Sr) можно проанализировать в ледяных кернах, чтобы изучить изменения на протяжении жизни Земли. Различия в этом соотношении внутри ледяного ядра могут указывать на значительные изменения в геохимии Земли. [41]

[ редактировать ]

Вышеупомянутые процессы можно измерить с использованием встречающихся в природе изотопов. Тем не менее, антропогенные изотопы также чрезвычайно полезны для океанографических измерений. Испытания ядерного оружия привели к выбросу множества необычных изотопов в мировой океан. 3 ЧАС, 129 я и 137 Cs можно найти в растворенном виде в морской воде, а 241 Я и 238 Pu прикрепляется к частицам. Изотопы, растворенные в воде, особенно полезны при изучении глобальной циркуляции. Например, различия в латеральных соотношениях изотопов в океане могут указывать на сильные водные фронты или круговороты. [42] И наоборот, изотопы, прикрепленные к частицам, можно использовать для изучения массопереноса в толщах воды. Например, высокие уровни Am или Pu могут указывать на нисходящий поток , если наблюдать на больших глубинах, или на подъем, если наблюдать на поверхности. [43]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Хэнсон, Джеймс Ральф (2011). Органическая химия изотопной маркировки . Кембридж: Королевское химическое общество. ISBN  978-1-84973-188-1 .
  2. ^ Блейк, Майкл Э.; Бартлетт, Кевин Л.; Джонс, Мейтленд (2003). «Превращение ам-бензина также-бензина посредством 1,2-сдвига фенильной группы». Журнал Американского химического общества . 125 (21): 6485–6490. дои : 10.1021/ja0213672 . ISSN   0002-7863 . ПМИД   12785789 .
  3. ^ Дикин, А.П., 2005. Геология радиогенных изотопов , издательство Кембриджского университета.
  4. ^ Перейти обратно: а б Крюгер, Николас; Антье фон Шавен (2003). «Окислительный пентозофосфатный путь: структура и организация» (PDF) . Современное мнение в области биологии растений . 6 (3): 236–246. Бибкод : 2003COPB....6..236K . дои : 10.1016/s1369-5266(03)00039-6 . ПМИД   12753973 . Архивировано из оригинала (PDF) 15 апреля 2012 г.
  5. ^ [1] Архивировано 4 апреля 2012 г., в Wayback Machine.
  6. ^ Вихерт, Вольфганг (2001). «Анализ метаболического потока 13C». Метаболическая инженерия . 3 (3): 195–206. дои : 10.1006/mben.2001.0187 . ПМИД   11461141 .
  7. ^ Перейти обратно: а б Ли, Сан Юп; Пак, Чон Мён и Ким, Тэ Ён (2011). «Применение анализа метаболических потоков в метаболической инженерии». Синтетическая биология, Часть B — Компьютерный дизайн и сборка ДНК . Методы энзимологии. Том. 498. стр. 67–93. дои : 10.1016/B978-0-12-385120-8.00004-8 . ISBN  9780123851208 . ПМИД   21601674 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. ^ Стефанопулос, Грегори; Аристос А. Аристиду (1998). «Глава 9: Методы экспериментального определения метаболических потоков с помощью изотопной маркировки». Метаболическая инженерия: принципы и методологии . Сан-Диего: Академическая пресса. стр. 356–404. ISBN  978-0-12-666260-3 .
  9. ^ Стефанопулос, Грегори (1999). «Метаболические потоки и метаболическая инженерия». Метаболическая инженерия . 1 (1): 1–11. дои : 10.1006/mben.1998.0101 . ПМИД   10935750 .
  10. ^ 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. дои : 10.1093/биоинформатика/19.2.261 . ПМИД   12538248 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Вихерт, Вольфганг (2001). «Анализ метаболического потока 13C». Метаболическая инженерия . 3 (3): 195–206. дои : 10.1006/mben.2001.0187 . ПМИД   11461141 .
  12. ^ де Грааф, А.А. (2000c). Использование мечения 13C и ЯМР-спектроскопии в анализе метаболических потоков. В книге «ЯМР в биотехнологии: теория и приложения» (Ж.-Н. Барботин и Ж.-К. Портэ, ред.), Horizon Scientific Press.
  13. ^ Кристенсен, Бьярке; Нильсен, Йенс (2000). «Анализ метаболической сети Penicillium chrysogenum с использованием глюкозы, меченной 13c». Биотехнология и биоинженерия . 68 (6): 652–659. doi : 10.1002/(SICI)1097-0290(20000620)68:6<652::AID-BIT8>3.0.CO;2-J . ПМИД   10799990 .
  14. ^ Перейти обратно: а б Даунер М. и Зауэр У. (2000). ГХ-МС анализ аминокислот быстро предоставляет богатую информацию для балансировки изотопомеров. Биотехнология. Прог. 16, 642–649.
  15. ^ Тернлунд, Джудит (1989). «Использование стабильных изотопов в исследованиях минерального питания» . Журнал питания . 119 (1): 7–14. дои : 10.1093/jn/119.1.7 . ПМИД   2643698 .
  16. ^ Перейти обратно: а б Вудхаус, Лесли; Абрамс, Стивен (2001). «Достижения в методологии стабильных изотопов». В Лоу, Никола; Джексон, Малькольм (ред.). Достижения изотопных методов анализа микроэлементов в организме человека . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 1–22. ISBN  0-8493-8730-2 . OCLC   44579072 .
  17. ^ Паттерсон, Кристина; Вейон, Клод (2001). «Стабильные изотопы минералов как метаболические индикаторы в исследованиях питания человека». Экспериментальная биология и медицина . 226 (4): 271–282. дои : 10.1177/153537020122600403 . ПМИД   11368418 . S2CID   41966154 .
  18. ^ Перейти обратно: а б Сандстрем, Бриттмари (1996). «Обзор изотопных методов и метаболизма неорганических питательных веществ». В Меллоне, Фред; Сандстрем, Бриттмари (ред.). Стабильные изотопы в питании человека: обмен неорганических питательных веществ . Лондон: Харкорт Брейс. стр. 3–9. ISBN  0-12-490540-4 . OCLC   35224694 .
  19. ^ ван Доккум, Вим; Фэйрвезер-Тейт, Сьюзен; Харрелл, Ричард; Сандстрем, Бриттмари (1996). «Техника обучения». В Меллоне, Фред; Сандстрем, Бриттмари (ред.). Стабильные изотопы в питании человека: метаболизм неорганических питательных веществ . Лондон: Академическая пресса. стр. 23–42. ISBN  0-12-490540-4 .
  20. ^ Фэйрвезер-Тейт, Сьюзен; Фокс, Том; Харви, Л; Дэйнти, Джек (2001). «Методы анализа поглощения микроэлементов». В Лоу, Никола; Джексон, Малькольм (ред.). Достижения изотопных методов анализа микроэлементов в организме человека . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 59–80. ISBN  0-8493-8730-2 .
  21. ^ Давидссон, Лена (2001). «Исследования микроэлементов у младенцев, беременных или кормящих женщин». В Лоу, Никола; Джексон, Малькольм (ред.). Достижения изотопных методов анализа микроэлементов в организме человека . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 167–186. ISBN  0-8493-8730-2 .
  22. ^ Перейти обратно: а б Давидссон, Л. (Лена), 1957- (2012). Оценка биодоступности железа у человека 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 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  23. ^ Кребс, Нэнси; Миллер, Лиланд; Нааке, Вернон; Лей, Сиан; Уэсткотт, Джейми; Феннесси, Пол; Хэмбидж, Майкл (1995). «Использование методов стабильных изотопов для оценки метаболизма цинка». Журнал пищевой биохимии . 6 (6): 292–301. дои : 10.1016/0955-2863(95)00043-Y .
  24. ^ DRI: эталонная диетическая норма потребления витамина А, витамина К, мышьяка, бора, хрома, меди, йода, железа, марганца, молибдена, никеля, кремния, ванадия и цинка: отчет Группы по микроэлементам... и Постоянный доклад Комитет по научной оценке эталонного рациона питания, Совет по продовольствию и питанию, Институт медицины . Институт медицины (США). Панель по микроэлементам. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Национальной академии. 2001. ISBN  0-309-51199-2 . OCLC   52777031 . {{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  25. ^ Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (2014 г.). «Научное мнение о диетических нормах цинка» . Журнал EFSA . 12 (10): 3844. doi : 10.2903/j.efsa.2014.3844 . ISSN   1831-4732 .
  26. ^ Фэйрвезер-Тейт, Сьюзен; Фокс, Том (1996). «Внутренняя и внешняя маркировка неорганических питательных веществ в исследованиях пищевых продуктов». В Меллоне, Фред; Сандстрем, Бриттмари (ред.). Стабильные изотопы в питании человека: метаболизм неорганических питательных веществ . Лондон: Академическая пресса. стр. 15–21. ISBN  0-12-490540-4 .
  27. ^ МАГАТЭ. (2018). Оценка метаболизма цинка у человека с использованием методов стабильных изотопов цинка . Вена: МАГАТЭ. стр. 34–36. ISBN  978-92-0-108418-7 . OCLC   1108521498 .
  28. ^ Перейти обратно: а б МАГАТЭ. (2018). Оценка метаболизма цинка у человека с использованием методов стабильных изотопов цинка . Вена: МАГАТЭ. стр. 50–58. ISBN  978-92-0-108418-7 . OCLC   1108521498 .
  29. ^ МАГАТЭ. (2018). Оценка метаболизма цинка у человека с использованием методов стабильных изотопов цинка . Вена: МАГАТЭ. ISBN  978-92-0-108418-7 . OCLC   1108521498 .
  30. ^ «Метка стабильных изотопов аминокислотами в клеточной культуре». SILAC. Paydey Lab и Интернет. 23 ноября 2011 г.
  31. ^ Банк, Дэвид.М. «Экспрессия стабильных изотопно-меченных белков для использования в качестве внутренних стандартов масс-спектрометрического количественного определения клинических белковых биомаркеров». NIST, лаборатория измерения материалов. Национальный институт стандартов и технологий (NIST) является агентством Министерства торговли США, 30 марта 2009 г. Интернет. 19 ноября 2011 г.
  32. ^ Марли, Джонатан; Лу, Мин; Бракен, Клэй (2001). «Метод эффективного изотопного мечения и рекомбинантного белка». Журнал биомолекулярной маркировки . 20 (1): 71–75. дои : 10.1023/а:1011254402785 . ПМИД   11430757 . S2CID   7811948 .
  33. ^ Герман, Джеймс. «Закономерность синтеза ДНК в хромосомах клеток крови человека». Издательство Рокфеллеровского университета. 20,1 37–65. Распечатать.
  34. ^ Марш, К.Л., Г.К. Симс и Р.Л. Малвейни. 2005. Доступность мочевины для автотрофных бактерий, окисляющих аммиак, в зависимости от судьбы мочевины, меченной 14C и 15N, добавленной в почву. Биол. Ферт. Земля. 42:137-145.
  35. ^ Джеймс, Шелли А.; Мейнцер, Фредерик К.; Гольдштейн, Гильермо; Вудрафф, Дэвид; Джонс, Тимоти; Рестом, Тереза; Мехия, Моника; Клируотер, Майкл; Кампанелло, Паула (1 января 2003 г.). «Осевой и радиальный транспорт воды и внутреннее хранение воды в пологах тропических лесов» . Экология . 134 (1): 37–45. Бибкод : 2003Oecol.134...37J . дои : 10.1007/s00442-002-1080-8 . ISSN   1432-1939 . ПМИД   12647177 . S2CID   17676269 .
  36. ^ Эваристо, Хайвиме; Ким, Минсок; Харен, Йост ван; Пангл, Люк А.; Харман, Киаран Дж.; Трох, Питер А.; Макдоннелл, Джеффри Дж. (2019). «Характеристика потоков и возрастного распределения почвенной воды, растительной воды и глубокого просачивания в модельной тропической экосистеме» . Исследования водных ресурсов . 55 (4): 3307–3327. Бибкод : 2019WRR....55.3307E . дои : 10.1029/2018WR023265 . hdl : 10150/634013 . ISSN   1944-7973 . S2CID   134528977 .
  37. ^ Коппола, Л.; Рой-Барман, М.; и др. (2006). «Изотопы тория как индикаторы динамики частиц и глубоководной циркуляции вод в индийском секторе Южного океана (АНТАРЕС IV)». Морская химия . 100 (3–4): 299–313. Бибкод : 2006Март.100..299C . дои : 10.1016/j.marchem.2005.10.019 .
  38. ^ Хьюэм, Алабама; Моран, С.Б.; и др. (2008). «Сезонные изменения в сбросе подводных подземных вод в прибрежные соляные пруды оценены с использованием 226Ra и 228Ra в качестве индикаторов». Морская химия . 109 (3–4): 268–278. дои : 10.1016/j.marchem.2007.08.001 .
  39. ^ Сварзенски, П.В.; Райх, К.; и др. (2007). «Изотопы Ra и Rn как естественные индикаторы подводных подземных вод в заливе Тампа, Флорида». Морская химия . 104 (1–2): 69–84. Бибкод : 2007МартЧ.104...69С . doi : 10.1016/j.marchem.2006.08.001 .
  40. ^ Хики-Варгас, Р.; Бизимис, М.; Дешам, А. (2008). «Начало изотопной сигнатуры Индийского океана на плите Филиппинского моря: данные об изотопах Hf и Pb из террейнов раннего мела». Письма о Земле и планетологии . 268 (3–4): 255–267. Бибкод : 2008E&PSL.268..255H . дои : 10.1016/j.epsl.2008.01.003 .
  41. ^ Перейти обратно: а б Хейли, бакалавр; Франк, М.; и др. (2008). «Радиогенная изотопная запись циркуляции Северного Ледовитого океана и воздействия выветривания за последние 15 миллионов лет». Палеоокеанография . 23 (1): ПА1С13. Бибкод : 2008PalOc..23.1S13H . дои : 10.1029/2007PA001486 .
  42. ^ Повинец, ПП; Брейер, Р.; и др. (2011). «Отслеживание водных масс с использованием мультиизотопного подхода в южной части Индийского океана». Письма о Земле и планетологии . 302 (1–2): 14–26. Бибкод : 2011E&PSL.302...14P . дои : 10.1016/j.epsl.2010.11.026 .
  43. ^ Ли, С.-Х.; Повинец, ПП; и др. (2009). «Радионуклиды как индикаторы водных фронтов в южной части Индийского океана - результаты ANTARES IV». Журнал океанографии . 65 (3): 397–406. Бибкод : 2009JOce...65..397L . дои : 10.1007/s10872-009-0035-7 . S2CID   131348352 .
[ редактировать ]
Ресурсы библиотеки о
Изотопная маркировка
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Isotopic_labeling&oldid=1223707615"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: b2f838d8822c3d4c9ee4c04e94d7ab65__1715623080
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b2/65/b2f838d8822c3d4c9ee4c04e94d7ab65.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Isotopic labeling - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)