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放射性同位素物質(zhì)代放謝的研究

2011-10-30 13:24:56

物質(zhì)代放謝的研究
　　體內(nèi)存在著很多種物質(zhì)，究竟它們之間是如何轉(zhuǎn)變的，如果在研究中應(yīng)用適當(dāng)?shù)耐凰貥?biāo)記物作示蹤劑分析這些物質(zhì)中同位素含量的變化，就可以知道它們之間相互轉(zhuǎn)變的關(guān)系，還能分辯出誰(shuí)是前身物，誰(shuí)是產(chǎn)物，分析同位素示蹤劑存在于物質(zhì)分子的哪些原子上，可以進(jìn)一步推斷各種物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)變機(jī)制。為了研究膽固醇的生物合成及其代謝，采用標(biāo)記前身物的方法，揭示了膽固醇的生成途徑和步驟，實(shí)驗(yàn)證明，凡是能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴］o酶A的化合物，都可以作為生成膽固醇的原料，從乙酸到膽固醇的全部生物合成過程，至少包括36步化學(xué)反應(yīng)，在鯊烯與膽固醇之間，就有二十個(gè)中間物，膽固醇的生物合成途徑可簡(jiǎn)化為:乙酸→甲基二羥戊酸→膽固醇又如在研究肝臟膽固醇的來(lái)源時(shí)，用放射性同位素標(biāo)記物³H－膽固醇作靜脈注射的示蹤實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，放射性大部分進(jìn)入肝臟，再出現(xiàn)在糞中，且甲狀腺素能加速這個(gè)過程，從而可說(shuō)明肝臟是處理血漿膽固醇的主要器官，甲狀腺能降低血中膽固醇含量的機(jī)理，在于它對(duì)血漿膽固醇向肝臟轉(zhuǎn)移過程的加速作用。

2.物質(zhì)轉(zhuǎn)化的研究
　　物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律是生命活動(dòng)中重要的本質(zhì)內(nèi)容，在過去的物質(zhì)轉(zhuǎn)化研究中，一般都采用用離體酶學(xué)方法，但是離體酶學(xué)方法的研究結(jié)果，不一定能代表整體情況，同位素示蹤技術(shù)的應(yīng)用，使有關(guān)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)的周期大大縮短，而且在離體、整體、無(wú)細(xì)胞體系的情況下都可應(yīng)用，操作簡(jiǎn)化，測(cè)定靈敏度提高，不僅能定性，還可作定量分析。在闡明核糖苷酸向脫氧核糖核苷酸轉(zhuǎn)化的研究中，采用雙標(biāo)記法，對(duì)產(chǎn)物作雙標(biāo)記測(cè)量或經(jīng)化學(xué)分離后分別測(cè)量其放射性。如在鳥嘌呤核苷酸（GMP）的堿基和核糖上分別都標(biāo)記上14C，在離體系統(tǒng)中使之參入脫氧鳥嘌呤核苷酸（dGMP），然后將原標(biāo)記物和產(chǎn)物（被雙標(biāo)記GMP摻入的dGMP）分別進(jìn)行酸水解和層析分離后，測(cè)定它們各自的堿基和戊糖的放射性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們的兩部分的放射性比值基本相等，從而證明了產(chǎn)物dGMP的戊糖就原標(biāo)記物GMP的戊糖，而沒有別的來(lái)源，否則產(chǎn)物dGMP的堿基和核糖的比值一定與原標(biāo)記物GMP的兩部分比值有顯著差別。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明戊糖脫氧是在堿基與戊糖不分記的情況下進(jìn)行的，從而證明了脫氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸直接轉(zhuǎn)化而來(lái)的，并不是核糖核苷酸先分解成核糖與堿基，堿基再重新接上脫氧杭核糖。無(wú)細(xì)胞的示蹤實(shí)驗(yàn)可以分析物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化條件，例如以3H-dTTP為前身物作DNA摻入的示蹤實(shí)驗(yàn)，按一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)摻入后，測(cè)定產(chǎn)物DNA的放射性，作為新合成的DNA的檢出指標(biāo)。

3.動(dòng)態(tài)平衡的研究
　　闡明生物體內(nèi)物質(zhì)處于不斷更新的動(dòng)態(tài)平衡之中，是放射性同位素示蹤法對(duì)生命科學(xué)的重大貢獻(xiàn)之一，向體內(nèi)引入適當(dāng)?shù)耐凰貥?biāo)記物，在不同時(shí)間測(cè)定物質(zhì)中同位素含量的變化，就能了解該物質(zhì)在體內(nèi)的變動(dòng)情況，定量計(jì)算出體內(nèi)物質(zhì)的代謝率，計(jì)算出物質(zhì)的更新速度和更新時(shí)間等等。機(jī)體內(nèi)的各種物質(zhì)都在有大小不同的代謝庫(kù)，代謝庫(kù)的大小可用同位素稀釋法求也。

4.生物樣品中微量物質(zhì)的分析
　　在放射性同位素示蹤技術(shù)被應(yīng)用之前，由于制備樣品時(shí)的丟失而造成回收率低以及測(cè)量靈敏度不高等問題，使得對(duì)機(jī)體正常功能起很重要作用的微量物質(zhì)不易被測(cè)定。近年來(lái)迅速發(fā)展、應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛的放射免疫分析（radioimmunoassay）技術(shù)是一種超微量的分析方法，它可測(cè)定的物質(zhì)300多種，其中激素類居多，包括類固醇激素，多肽類激素，非肽類激素，蛋白質(zhì)物質(zhì)，環(huán)核苷酸，酶，腫瘤相關(guān)的抗原，抗體以及病原體，微量藥物等其它物質(zhì)。

5.最近鄰序列分析法（Nearest neighbour-sequence analysis method）
　　放射性同位素示蹤技術(shù)，是分子生物學(xué)研究中的重要手段之一，對(duì)蛋白質(zhì)生物合成的研究，從DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄到蛋白質(zhì)翻譯均起了很大的作用。最近鄰序列分析法應(yīng)用同位素示蹤技術(shù)結(jié)合酶切理論和統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，研究證實(shí)了DNA分子中堿基排列規(guī)律，在體外作合成DNA的實(shí)驗(yàn)：分四批進(jìn)行，每批用一種不同的³²P標(biāo)記脫氧核苷三磷酸，³²P標(biāo)記在戊糖5'C的位置上，在完全條件下合成后，用特定的酶打開5'C－P鍵，使原堿基上通過戊糖5'C相連的³²P移到最鄰近的另一單核苷酸的3'C上。用最近鄰序列分析法首次提出了DNA復(fù)制與RNA轉(zhuǎn)錄的分子生物學(xué)基礎(chǔ)，從而建立了分子雜交技術(shù)，例如以噬體T2-DNA為模板制成[³²P]RNA，取一定量T2-DNA和其它一些DNA加入此[³²P]RNA中，經(jīng)加熱使DNA雙鏈打開，并溫育，用密度梯度離心或微孔膜分離出DNA-[³²P]RNA復(fù)合體測(cè)其放射性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果只有菌體T2的DNA能與該[³²P]RNA
形成放射性復(fù)合體。從而證明了RNA與DNA模板的堿基呈特殊配對(duì)的互補(bǔ)關(guān)系，用分子雜交技術(shù)還證實(shí)了從RNA到DNA的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象。此外，放射性同位素示蹤技術(shù)對(duì)分子生物學(xué)的貢獻(xiàn)還表現(xiàn)在：⑴對(duì)蛋白質(zhì)合成過程中三個(gè)連續(xù)階段，即肽鏈的起始、延伸和終止的研究；⑵核酸的分離和純化；⑶核酸末端核苷酸分析，序列測(cè)定；⑷核酸結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系；⑸RNA中的遺傳信息如何通過核苷酸的排列順序向蛋質(zhì)中氨基酸傳遞的研究等等。為了更好地應(yīng)用放射性同位素示蹤技術(shù)，除了有賴于示蹤劑的高質(zhì)量和核探測(cè)器的高靈敏度外，關(guān)鍵還在于有科學(xué)根據(jù)的設(shè)想和創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及各種新技術(shù)的綜合應(yīng)用。

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