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生物代谢的常用研究方法

(2018-10-25 07:11:01)
标签:

教育

代谢的研究方法

同位素标记

苯环化合物示踪

分类: 必修一

代谢的研究方法主要是中间代谢的研究方法。最有效和最常用的方法是同位素示踪法。

一、苯环化合物示踪法

是在同位素被应用以前,1904年,德国的弗朗茨·克诺普用动物不能利用的苯甲酸和苯乙酸作示踪,从而发现脂肪酸从羧基基末端开始,每两个碳链断裂,并提出了脂肪酸β-氧化学说。苯甲酸和苯乙酸在动物体内跟甘氨酸结合,分别在尿中排泄出马尿酸和苯乙尿酸。以下列出化学反应式,表明脂肪酸的β-氧化过程。

 生物代谢的常用研究方法

当饲犬以苯丁酸,经β-氧化后得苯乙酸,跟体内甘氨酸结合后,排泄苯乙尿酸。

二、稳定同位素示踪法

同位素是指原子序数相间,在元素周期表上地位相同,因而化学性质相同,但质量不同的元素;它们是质子数目相同,而中子数目不相同的原予。这种元素称某元素的同位素。天然的同位素都是稳定同位素、常用的稳定的同位素有重氢(符号为2HD)15N18O13C。这些稳定同位素在自然界跟同位的元素的比例如下:

 生物代谢的常用研究方法

我们首先需要浓缩这些比例微小的稳定同位素;并用以标记化合物。例如α-氨基酸的α-氨基,用15N标记为a-15NH2。测定含有15N的代谢物,须用质谱测定计,氮转化为气体,质量28 (14N14N)质量29(14N15N)被测定。至于重氢的测定比较方便些,将含有重氢的代谢物燃烧后,测定重水,D2O

三、放射性同位素示踪法

放射性同位素要比稳定同位素更便于应用。放射性同位素可用人工方法制得。它们有一定的半衰期,是不稳定的同位素。常用的放射性同位素有氚(3T3H)、碳14、磷32、硫34和碘131。可以列出一些反应式,说明用人工方法制得放射性同位素。

例一  放射性碳14,用中子轰击氮获得。同时附属物为质子。

例二  放射性磷32,用中子轰击氯取得。同时附属物为氦核(4He2)。

放射性同位素被广泛应用于中间代谢的研究,举例如下:

柠檬酸的三个羧基的来源问题,可用14C来标记乙酸。具体的反应式如下:

 生物代谢的常用研究方法

上式表明柠檬酸有一个羧基来自乙酸,这标记的羧基在α位置上。

通过这一资料的学习,笔者也找到了关于探究DNA半保留复制过程中15N标记的问题——15N本身并没有放射性,仅仅是用了密度上的差异做文章。


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