Применение радиоактивных изотопов в биологических исследованиях

Изотопы находят широкое применение в научных исследованиях, где они используются как меченые атомы для выяснения механизма химических и, в частности, биохимических, процессов. Для этих целей необходимы значительные количества изотопов. Стабильные изотопы получают выделением из природных элементов, а радиоактивные в большинстве случаев с помощью ядерных реакций, которые осуществляются искусственно в результате действия на подходящие элементы нейтронного излучения ядерных реакторов или мощных потоков частиц с высокими энергиями, например дейтронов (ядер дейтерия й), создаваемых ускорителями. Один и тот же изотоп можно получить различными путями. Так, например, для получения радиоактивных изотопов водорода, углерода, фосфора и серы, наиболее широко используемых в практике биологических исследований, осуществляются следующие ядерные реакции [c.26]

Стабильные изотопы. Поскольку большинство биогенных элементов имеет изотопы, как стабильные, так и радиоактивные, можно изучить активность микроорганизмов в природных образцах с применением так называемого изотопного эффекта , суть которого сводится к тому, что живые клетки способны дифференцированно использовать легкие и тяжелые изотопы одного и того же элемента в биологических трансформациях. В микробной экологии наибольшее распространение получили исследования, связанные с трансформацией изотопов углерода и серы. Углерод в природе представлен в основном в виде изотопа С, хотя встречается и в виде стабильного тяжелого С, а также радиоактивного С. Подобно этому, большинство соединений серы состоит в основном из 8, хотя встречается стабильный " 8 и радиоактивный 8 изотопы. Большинство биохимических реакций, проводимых живыми клетками, способно выбирать соединения с более легким изотопом из имеющихся в наличии. Поэтому соединения с более тяжелыми изотопами остаются непрореагировавшими и их относительная доля в оставшемся субстрате увеличивается, а в продукте — уменьшается. Этот феномен получил название фракционирование изотопов . [c.248]

Различные государственные организации финансируют исследования в тех областях химии, которые соответствуют специфической деятельности этих учреждений. Ведущее место среди государственных организаций по исследованиям в химии занимает Комиссия по ато.мной энергии. Химическое отделение отдела научных исследований этой организации субсидирует исследования в области атомного ядра и радиохимии, включая такие вопросы, как изучение химическими методами ядерных реакций и их продуктов, применение радиоактивных изотопов для исследования механизма, равновесия и скорости химических реакций. Биологическое и медицинское отделение финансирует исследования в области биохимии, отделение по усовершенствованию реакторов— в области химической технологии, отделение сырьевых материалов — в области методов обработки руды. [c.156]

Спустя всего год после открытия первых искусственных радиО элементов, когда число вновь полученных радиоэлементов (точнее радиоактивных изотопов уже известных элементов) перевалило за 60, определились области практического применения этих новых видов меченых атомов, вызванных к жизни искусством человека. Они оказались пригодными для замены природных радиоактивных элементов в лечении злокачественных опухолей, а также в качестве индикаторов при биологических, медицинских и химических исследованиях. Но изотопы с таким коротким сроком жизни, как фосфор Жолио, для указанных целей неудобны. Поэтому вместо Р сейчас применяется другой, позднее полученный радиоизотоп фосфора с атомным весом 32 и периодом полураспада 14,295 суток. Этот изотоп производится искусственно из серы путем облучения нейтронами сероуглерода. [c.473]

ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ ПРИ РАДИОАВТОГРАФИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ [c.204]

ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ [c.473]

Как стабильные , так и радиоактивные изотопы широко используются в химических и биологических исследованиях. Введение изотопных меток произвело целую революцию в изучении метаболизма. В одном из первых биологических экспериментов, основанных на использовании стабильного изотопа (регистрируемого масс-спектрометрически), Шен-геймер с сотрудниками в 1937 г. обнаружили неожиданно высокую скорость обновления белков в живых тканях (гл. 14, разд. Б). Используя СО2, Кэлвин и др. впервые проследили путь углерода в процессе фотосинтеза (дополнение 11-А). Аналогичным образом применение изотопов Р и 5 позволило изучить метаболизм фосфора и серы тритий ( Н) нашел широкое применение для мечения разнообразных органических соединений, например тимина. Использование радиоактивных изотопов лежит в основе чувствительных аналитических методов, к числу которых относится радиоиммуноанализ [c.168]

В последние годы интерес к аналитической химии кобальта сильно возрос. Это обусловлено разнообразными новыми применениями кобальта и его соединений. Общеизвестно использование кобальта в качестве легирующего компонента специальных сплавов с высокой твердостью и термостойкостью. Многие соединения кобальта обладают высокой каталитической активностью и служат катализаторами синтеза различных химических соединений. Радиоактивные изотопы кобальта широко применяются в медицине. Ряд сложных органических соединений кобальта влияет на обмен вешеств у растений и животных и т. п. Все ъто привело к необходимости разработать новые методы качественного обнаружения и количественного определения кобальта как основного компонента и примеси в технических и биологических материалах весьма разнообразного состава. Особое внимание в работах последних лет обращено на развитие методов определения следов кобальта. Для этого в настоящее время используются главным образом спектрофотометрические, кинетические и электрохимические методы анализа. Много исследований посвящено также синтезу новых органических реагентов для определения кобальта и изучению оптимальных условий их применения. [c.5]

Применение стабильных и радиоактивных изотопов изотопные метки ( меченые атомы ) при химических и биохимических исследованиях определение возраста геологических и биологических объектов, активационный анализ (определение неактивного элемента -В пробе путем превращения его в радиоактивный изотоп и измерения его излучения) источники радиоактивного излучения в технике и медицине. [c.397]

Радиоактивный фосфор Р находит важное применение в качестве меченого атома при биологических исследованиях, нанример ири изучении действия фосфорных удобрений и их влияния на рост растений. Этот изотоп получают бомбардировкой обычного фосфора Р дейтронами с энергией 10 Мэе, получаемыми в циклотроне [c.545]

Радиоактивные изотопы углерода. Два радиоактивных изотопа углерода СИ- и нашли широкое применение в практике. Получение радиоактивного углерода представляет особый интерес, так как с его помощью можно исследовать реакции, протекающие между органическими веществами, и проводить исследования в области биологического обмена углерода. [c.259]

Исследования природных физиологически активных веществ за сравнительно короткий срок увенчались значительными успехами. Выделение и изучение химической природы алкалоидов, гормонов, витаминов, ростовых факторов и антибиотиков позволило глубже подойти к познанию сущности биологических явлений и привело к научно обоснованному использованию этих веществ в медицине, сельском хозяйстве и в других отраслях прикладной биологии. Синтез таких соединений и их аналогов расширил возможности их практического применения. Использование при этом радиоактивных изотопов позволило глубже изучить сущность действия физиологически активных веществ, что уже привело к ценным результатам и открывает в дальнейщем необъятные перспективы. [c.417]

Наряду с углеродом, водородом, кислородом и азотом, этот элемент принадлежит к самым важным элементам для биохимии, так как он играет исключительную роль в основных биохимических процессах, происходящих в живых организмах. Значение радиоактивного фосфора в качестве-индикатора тем более велико, что обыкновенный фосфор Р , не имеет стабильных изотопов. Простота получения и измерения радиоактивного фосфора, наряду с его значением, вызвали широкое его применение-в разнообразных биологических и биохимических исследованиях [94] (см. главу 10). [c.140]

Интересно отметить одновременное применение обоих радиоактивных изотопов железа в некоторых биологических исследованиях для индикации двух путей превращений этого элемента. Большая разница в проницающей способности обоих излучений позволяет их раздельно измерять в одном и том же препарате. [c.149]

До середины 30-х годов область применения изотопов в качестве меченых атомов была очень ограничена. Для химических и биологических исследований можно было располагать лишь природными радиоактивными изотопами нескольких тяжелых элементов, не принадлежащих к наиболее важным в этих областях науки. После того как в 1932 г. был открыт тяжелый водород, быстро стала развиваться техника разделения стабильных изотопов и в короткое время сделано много исследований с разными применениями дейтерия, а также тяжелых изотопов углерода, азота и кислорода. Еще важнее было открытие в 1934 г. искусственной радиоактивности, приведшее к разработке методов получения изотопов всех элементов. [c.196]

Первое применение изотопной техники при исследовании процессов, происходящих в живой клетке, было сделано в 1923 г. X е в е ш и, изучавшим перенос и распределение радиоактивного свинца в живом расте-,нии. В 1935 г. тем же исследователем был впервые применен радиоактивный фосфор для выяснения распределения и циркуляции фосфора в организме крысы. С тех пор было проведено очень много подобных исследований с самыми различными изотопами по выяснению химических процессов, изучению биологических реакций и решению технических проблем. При этом нет никакой необходимости, чтобы исходное соединение было 100%-ным в отношении содержания применяемого изотопа в желаемом положении. В большинстве случаев достаточно, если изотопом элемента мечена лишь некоторая часть молекул (около 5—20%), так как высокая чувствительность изотопного анализа позволяет провести определение изотопов уже при очень небольшом количестве вещества. [c.1142]

Ниже перечислены некоторые искусственно полученные важные радиоактивные изотопы, находящие применение в химических, биологических и медицинских исследованиях. [c.55]

В табл. ПА приведены результаты изучения химической кинетики и механизма реакций с помощью радиоактивных индикаторов. Перечислены изучавшиеся реакции и кратко сформулированы полученные результаты. Так как результаты исследований кинетики реакций изотопного обмена приведены в табл. 1А и 1Ь, то они не включены в настоящую таблицу. Не включены также данные большого числа работ по химической кинетике, при которых использовались в качестве индикаторов стабильные изотопы и данные по применению как стабильных,, так и радиоактивных индикаторов в биологической кинетике, так как эти области выходят за пределы задач данной книги. Использовались все работы, опубликованные до 1949 г. включительно. Однако авторы не претендуют на полноту приведенных сведений, так как среди работ, относящихся к области классической кинетики или биологии, трудно найти исследования, специально посвященные изучению реакций с радиоактивными индикаторами. [c.318]

В настоящее время как радиоактивные, так и стабильные нуклиды играют больщую роль во многих аналитических и физикохимических методах исследования. Здесь мы упомянем только активационный анализ (определение неактивного элемента в пробе путем превращения в активный изотоп с последующим измерением его излучения), применение меченых атомов при химических или биохимических исследованиях и определение возраста геологических или биологических объектов по изотопу [c.46]

Основная биологическая роль щитовидной железы заключается в связывании иода в гормон тироксин, регулирующий обмен жиров, углеводов и белков в организме. Поступающий в тело животного неорганический иод аккумулируется преимущественно в щитовидной железе, где его концентрация в тысячи раз больше, чем в других органах. В ряде работ, основные из которых выполнены Майковым, радиоактивный иод был применен для изучения деятельности щитовидной железы, происходящих в ней химических процессов и дальнейшей судьбы иода в организме. Были также изучены патологические нарушения функции щитовидной железы и терапевтическое действие ряда лекарственных веществ. В ранних работах применяли преимущественно более легко получаемый короткоживущий J который позже был заменен изотопом с полупериодом 8,14 дней, получаемым в достаточных количествах при помощи урановых реакторов. Исследования на живых организмах могут вестись без затруднения, так как жесткое 8-излучение обоих изотопов легко проходит сквозь ткани и регистрируется счетчиком, расположенным вблизи соответствующего участка шеи человека или опытного животного. [c.508]

Химическая защита растений включает истребительные, профилактические и хемотерапевтические мероприятия. Для выяснения действия ядов на клетки, ткани и физиологические функции организма используются гистологические, цитологические и физиологические методы исследования. В настоящее время наиболее совершенными являются исследования с использованием радиоактивных изотопов. Методика исследования препаратов разнообразна, в зависимости от вида вредного организма и комплекса факторов. Принимаются во внимание биологические особенности различных организмов, в частности способность легкого и быстрого распространения возбудителей грибных и бактериальных болезней, клещей, кокцид и др., влияние метеорологических условий, устойчивость болезней и растений против применяемых ядов, количество поколений вредителей, количество спор (при применении фунгицидов), покрытие поверхности растения частицами яда. Разрабатывается аппаратура и техника применения ядов, исследуются физико-химические свойства почвы при внесении в нее пестицидов и т. д. [c.38]

Отделение физической, аналитической, органической и биологической химии Заведующий М. Sta ey Направление научных исследований аналитическая химия спектры ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонанса применение радиоактивных изотопов в химических и биологических исследованиях электрохимия химия углеводородов, фторорганических и высокомолекулярных соединений, лекарственных веществ, нуклеопротеидов эластомеры. [c.252]

Помимо огромного влияния метода хроматографии на бумаге на развитие химии полисахаридов, он не меньшее значение приобрел при исследовании процесса фотосинтеза, в частности первых стадий его, особенно в связи с применением радиоактивных изотопов. Работы в этом направлении в основном принадлежат сотрудпикам Университета в Беркли — Калвину и Бенсону. Ряд биологически интересных данных был выявлен и при исследовании кинетики ферментативных реакций, протекающих в организме растений и животных. [c.296]

Можно вводить метку в а-положение аминокислоты путем декарбоксилирования производных а-ацетиламиномалоновой кислоты см. схему (7) в кислых растворах тритийсодержащего растворителя. Альтернативно, можно вводить метку в а-положение аминокислоты непосредственно в условиях, которые вызывают рацемизацию при а-С атоме, т. е. в сильно щелочных средах или при кипячении с уксусным ангидридом в уксусной кислоте. Однако для проведения многих биологических исследований лучще избегать применения [а- или Р- Н] меченных аминокислот. Обмен трития в этих положениях происходит через реакции трансаминирования схема (32) потеря трития, находящегося в р-положении аминокислот, используется в методе анализа трансаминаз. Обработка а.р-тритированных а-аминокислот с помощью оксидаз аминокислот или почечной ацилазы может приводить к существенной потере активности осторожность следует соблюдать и при использовании ферментов для разделения рацемических аминокислот, меченных радиоактивными изотопами. [c.249]

Другие изотопные разновидности воды. 1) Тритиевая вода НТО и Т2О (также ВТО), вода, в к-рой водород заменен его радиоактивным изотопом тритием Т. В атмосфере образуется 8—9 атомов Т в минуту на 1 см земной поверхности в результате воздействия космич. лучей. Равновесное содержание Т в природных водах изменяется в пределах 10 —10 1 % . Общее содержание Т во всех водах Земли оценивают в 2—3 кг (13—20 кг НТО), из к-рых 1/200 часть находится в атмосферной влаге. Тритиевую воду получают искусственно, путем ядерных реакций и концентрируют, как и воду дейтери-евую, электролизом, фракционной перегонкой шш термодиффузией. По физич. свойствам тритиевая вода сильнее, чем дейтериевая, отличается от обыкновенной. Ее применяют в ядерной физике длп ядерных и термонуклеарных реакций, а такяге в химич., биологич. и др. исследованиях как меченую воду и как источник получения соединений, меченных тритием. Последних , как изотопный индикатор имеет перед дейтерием преимущества большей чувствительности и простоты определения, что обусловило его широкое применение в последние годы с другой стороны, сильная радиоактивность требует предосторожности при работе, т. к. она может вызывать побочные реакции при химич. исследованиях и побочные действия на организм при биологических. [c.308]

Рассмотрим коротко сравнительные преимущества и недостатки применения стабильных и радиоактивных изотопов в качестве меченых атомов. Работа со стабильными изотопами не ограничена временем. Операции с ними в принципе не отличаются от тех, которые привычны для химиков. Для биологических и некоторых других исследований они имеют важное преимущество отсутствия излучений, которые могут влиять на поведение живых организмов или вызырать побочные химические процессы под влиянием радиации. С другой стороны, стабильные изотопы большей частью гораздо труднее получать, чем радиоактивные, и методы их изотопного анализа более сложны. Если для такого анализа водорода и кислорода имеются сравнительно простые прецизионные денсиметрические и оптические методы, не требующие сколько-нибудь сложного оборудования, то для боль- [c.196]

Для аналитических и биологических исследований особенно большое значение имеет чувствительность методов изотопного анализа, от которой зависит допустимая степень разбавления исходного препарата. Масс-спектрометрический анализ при помощи обычных хороших приборов и при тщательной работе позволяет определять с относительной точностью примерно в 1% изменение содержания изотопа, примененного для индикации, если само это содержание пе ниже 0,1—0,2%. Таким образом, препарат с первоначальным 100%-ным содержанием дейтерия или 0 в водороде или кислороде может быть еще надежно анализирован после разбавления в 10 раз. Чувствительность радиоактивных методов гораздо более высока. Не представляет больших затруднений измерить с точностью до нескольких процентов активность препарата, дающего в счетчике Гейгера —Мюллера примерно 10 имп/мин. Это отвечает разбавлению исходного препарата с активностью в 1 милликюри в 10 раз. Препараты с такой активностью еще не вызывают значительного побочного действия в живых организмах при неслишком длительных опытах, а для обычных химических исследований можно применять еще на несколько порядков более высокие активности и настолько же увеличивать допустимые пределы разбавления. К важным преимуществам радиоактивных изотопов нужно также отнести их сравпитель ную дешевизну, особенно после того, как их. стали изготовлять в больших количествах при помощи ядерных реакторов. [c.197]

Очень важное значение имело последующее использование радиоактивных изотопов и приборов, позволяющих определять их количество. Стабильные и радиоактивные изотопы, широко используемые при работе с биологическими системами, перечислены в табл. 2.8. Их применение сыграло решающую роль в развитии ряда областей биохимии. Многие исследования простых и сложных биомолекул in vivo и in vitro в значительной. мере опираются именно на использование изотопов. Тот прогресс, который был [c.19]