同位素示踪技术教学释疑，本文主要内容关键词为：同位素论文,技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、同位素示踪与放射性同位素示踪不是两个等同的概念
3.示踪和示踪元素
三、同位素示踪技术的原理
生物学中的同位素示踪法，因实验目的和材料的不同，实验设计千差万别，但基本原理是相同的。一方面，无论作为示踪的放射性同位素，还是非放射性同位素，因它们具有相同的原子序数，在周期表中排在同一位置，核外具有相同的电子个数及排布方式，也就是具有相同的化学性质，因此在生物体内的运转代谢方式在理论上完全相同，生物体无法将其加以区分。这样，不会由于实验中示踪元素的引入而干扰或改变代谢方式，能保证结果的信度。另一方面，放射性核素具有放射性，引入生物体后可以用核仪器准确测量存在与否及含量多少；而稳定性同位素虽没有放射性，但因为存在原子质量的差异，通常可以用质谱仪或核磁共振仪进行测量。
四、同位素示踪技术在生物学中的应用
1.用不被分解的化学基团进行标记
早在利用同位素进行示踪标记之前，已经有科学家利用特定分子标记追踪一种化合物在体内的动态变化并获成功。1904年，Knoop在研究脂肪酸的代谢过程中，别出心裁地选择不会被生物体分解的苯基作为标记基团，将它分别接在具有奇数碳原子脂肪酸和偶数碳原子脂肪酸的末端碳原子上，然后饲喂狗及兔子，并分析尿液中带有苯基的化合物。Knoop根据结果推论，脂肪酸在体内是连续地在羧末端β位置进行氧化降解的。后来，这一假说相继被其他实验所证实。然而，用化学基团标记化合物，从原则上说并不完全适于作体内的动态研究。因为所标记的基团对生物机体来说是一种不正常成分，它有可能干扰生物体内原有的代谢途径，从而把我们引入歧途，得出错误的结论。不过Knoop的标记思想在方法学上的确是一次飞跃，然而要进一步克服干扰，需要寻找不干扰体内反应的新的标记方法。幸运的是，原子物理学家所发现的同位素，正是符合要求的理想物质。
2.放射性同位素示踪技术的应用
3.稳定性同位素示踪技术的应用
这是两个巧妙绝伦的稳定性同位素示踪的实验设计。
4.同位素示踪技术应用带来的问题
严格说来，放射性同位素与其相应的同位素的化学性质及生物学性质还是不完全相同的，尤其是较轻的一些元素。例如， 
（氘），它们的相对质量相差较大，导致其生物学性质也有些不同，如在生物体内，重水（两个氘原子与一个氧原子形成的化合物）穿透红细胞膜的速度相比其他水就比较慢。但是在目前一般的示踪实验中，由同位素原子质量不同所引起的误差微乎其微，在实验允许的误差范围之内，一般并不需要特别注意。
另外，放射性同位素本身放出的射线对标记化合物自身能产生辐射分解作用，其分解产物直接或间接地形成放射性杂质，影响标记物的纯度。
放射性同位素发出的射线会对工作人员和实验生物造成伤害，而且核废物处理不当会污染环境。因此在不影响实验精确度的情况下，尽可能使用低放射性和低毒的标记物就成了科研人员的追求。稳定性同位素示踪所要求的设备条件较高，也使研究工作受到一定的限制。
5.同位素标记以外的“示踪”技术
用荧光素标记的肌动蛋白显微注射到培养细胞中，可以看到肌动蛋白分子组装成肌动蛋白纤维。将产生荧光的绿色荧光蛋白基因与某种蛋白基因拼接融合，在表达这种融合蛋白的细胞中，便可直接在活体状态下观察到该蛋白在活细胞内的动态变化。使用免疫酶标记技术，即以酶（如辣根过氧化物酶）代替荧光素与抗体藕联，可在普通显微镜下观察研究特异蛋白抗原在细胞内的分布。这里出现的3个物质名词：荧光素、荧光蛋白基因、酶（如辣根过氧化物酶）与用于示踪的同位素有异曲同工的作用。
例如，“5-溴尿嘧啶脱氧核苷培养植物根尖分生组织”发现分裂后的细胞，被染色的染色体出现色差。造成这一现象的原因是5-溴尿嘧啶脱氧核苷（BrdU）掺入的链着色浅，而正常的母链着色深。色差染色体的出现又一次证明了DNA的半保留复制。这个材料是一个很好的非同位素示踪的例子。
五、同位素示踪技术应用的教学启示
各个版本的高中生物学教材上，涉及不同类型的示踪技术，看似各知识点有些分散，其实它们都是科学探究教学目标的重要教学内容，均不同程度地体现了科学家根据提出的问题进行巧妙设计的睿智。总之，标记示踪技术突破了人们视觉器官的局限性，使我们能感知到过去无法直接观察到的物质运动轨迹，从而在广度上与深度上极大地增强对客观事物的认识能力。因此，我们教学上应避免就事论事，就题论题，在说明原理、厘清概念的基础上，画出概念图，引导学生抓住内涵，认真阅读一些资料，举一反三，培养学生的独立思考能力和创新精神。
相信读者阅读之后一定会认同同位素示踪技术的应用可以给人类带来福音，也增加了学习相关知识的兴趣和动力。