Метод меченых атомов в биологии

В настоящее время широко применяется метод меченых атомов в биологии, для биологических исследованиях.

Изотопы — в качестве меченных атомов

Многие химические элементы представляют собой смесь изотопов. Изотопы одного и того же элемента отличаются друг от друга числом содержащихся в ядре нейтронов, т. е. по массе, а химические свойства элементов зависят от числа и расположения электронов, окружающих ядро.

Поэтому все изотопы данного элемента, обладают одинаковыми химическими свойствами. Вследствие этого изотопы можно использовать в качестве меченых атомов.

Соединение, меченое изотопом, вводят в растение, а затем определяют наличие меченых атомов в тканях растения по их радиоактивности или специальными приборами — масс-спектрометрами.

Соединение, меченое изотопом, вводят в растение
Соединение, меченое изотопом, вводят в растение

Возможность использования изотопов зависит от продолжительности их существования, которое определяется периодом полураспада — отрезком времени, в течение которого распадается половина атомов радиоактивных элементов.

Например:

  • азот N13 имеет период полураспада меньше 10 минут,
  • фосфор Р32 — 14,3 дня,
  • сера S35 — 87,1 дня,
  • водород Н3—12,3 года,
  • углерод С14 — 5600 лет.

Применение меченых атомов позволяет проследить превращение того или иного элемента в растениях, что делает их незаменимыми при изучении фотосинтеза, дыхания, минерального питания и других процессов.

Метод меченных атомов в изучении фотосинтеза

При изучении фотосинтеза в опытах А. П. Виноградова применялся метод меченных атомов. В молекулу СО2 и Н2О вводился изотоп кислорода (О18). При введении изотопа кислорода в молекулу СО2, используемую в процессе фотосинтеза, выделяющийся кислород имел атомный вес 16. Это указывает на тот факт, что кислород в процессе фотосинтеза выделяется не из СО2.  Растение, получившее воду, содержащую в составе кислород О18  выделяло при фотосинтезе именно этот меченый кислород.

Метод меченых атомов в биологии
Метод меченых атомов в биологии

Следовательно, в процессе фотосинтеза происходит выделение кислорода из воды, а не из углекислого газа, как считали раньше.

Применение меченого углерода С14 позволило также изучить промежуточные продукты, образующиеся в процессе фотосинтеза.

В листьях растения были обнаружены (даже при 5—10 секундах экспозиции) на свету многие органические кислоты (пировиноградная, яблочная, янтарная, щавелевоуксусная и др.), аминокислоты (аланин, аспарагиновая и глутаминовая) и их амиды, (подробнее: Польза кукурузного масла).

Метод меченных атомов позволил изучить продукты образующиеся в процессе фотосинтеза
Метод меченных атомов позволил изучить продукты образующиеся в процессе фотосинтеза

Кроме того, метод меченых атомов в биологии позволил установить изменение продуктов фотосинтеза в зависимости от вида растения, его возраста, условий освещения, температуры и минерального питания, (подробнее: Как влияют внешние факторы на процесс фотосинтеза).

 

Получать интересное на почту

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *