Фосфор-32: радиоактивты изотоп, медицинада, биохимияда ДНК-ны белгілеуге қолданылады. 14 күндік жартылай өмірге ие, метаболизмді зерттеуге көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Фосфордың радиоактивті изотопы
Radioactive isotope of phosphorus
Фосфор-32 (32P) – фосфордың радиоактивті изотопы. Фосфор-32 ядросы 15 протон және 17 нейтроннан тұрады, бұл фосфордың ең көп таралған изотобы – фосфор-31-ге қарағанда бір нейтронға көп. Фосфор-32 Жерде шамалы мөлшерде ғана кездеседі, себебі оның жартылай ыдырау периоды 14 күнге созылады, сондықтан ол жылдам ыдырайды. Фосфор көптеген органикалық молекулалардың құрамында болады, сондықтан фосфор-32 медицинада, биохимияда және молекулалық биологияда кеңінен қолданылады, оны фосфорланған молекулаларды (мысалы, метаболизм жолдарын анықтау үшін) және ДНК-ны радиоактивті түрде белгілеу үшін пайдалануға болады.
Phosphorus 32 (32P) is a radioactive isotope of phosphorus. The nucleus of phosphorus 32 contains 15 protons and 17 neutrons, one more neutron than the most common isotope of phosphorus, phosphorus 31. Phosphorus 32 only exists in small quantities on Earth as it has a short half life of 14 days and so decays rapidly. Phosphorus is found in many organic molecules and so phosphorus 32 has many applications in medicine, biochemistry, and molecular biology where it can be used to trace phosphorylated molecules (for example, in elucidating metabolic pathways) and radioactively label DNA.
Қолданылуы
Фосфор биологиялық жүйелерде кең таралған және радиоактивті изотоп ретінде, бірдей элементтің тұрақты изотоптарынан шамалы ғана ерекшеленетіндіктен, фосфор-32 биологиялық молекулаларды белгілеуге қолданылуы мүмкін. Фосфор-32 шығаратын бета-сәулесі организмнің немесе талданған тіннің сыртында анықтауға жеткілікті түрде тереңдете өтеді.
Phosphorus is abundant in biological systems and, as a radioactive isotope is almost chemically identical with stable isotopes of the same element, phosphorus 32 can be used to label biological molecules. The beta radiation emitted by the phosphorus 32 is sufficiently penetrating to be detected outside the organism or tissue which is being analysed
Ядролық медицина
Ядролық медицинада йод 131, фосфор 32 және техноций 99m сияқты көптеген радиоизотоптар іздеушілер ретінде қолданылады. Фосфор-32 қатерлі ісіктерді анықтау үшін ерекше пайдалы, себебі қатерлі жасушалар нормальды жасушаларға қарағанда көбірек фосфат жинақтайды. Фосфор-32-нің орналасқан жері денеден тыс қарап, қатерлі ісіктердің орнын анықтауға мүмкіндік береді. Фосфор-32 шығаратын сәуле емдеу және диагностика мақсатында қолданылады. 32P хромофосфаты тараған жұмыртқа безі қатерлі ісігін емдеу үшін химиялық терапияның мүмкін құралы ретінде зерттелді. Мұндай жағдайда, қатерлі жасушаларда жиналатын фосфор-32-нің бета сәулеленуінің ұзақ мерзімді зиянды әсері емдік нәтиже береді. Фосфор-32 көз және тері қатерлі ісігі сияқты қатерлі ісіктерді анықтау және емдеуде кеңінен қолданылады.
Many radioisotopes are used as tracers in nuclear medicine, including iodine 131, phosphorus 32, and technetium 99m. Phosphorus 32 is of particular use in the identification of malignant tumours because cancerous cells have a tendency to accumulate more phosphate than normal cells. The location of the phosphorus 32 can be traced from outside the body to identify the location of potentially malignant tumors. The radiation emitted by phosphorus 32 can be used for therapeutic as well as diagnostic purposes. The use of 32P chromic phosphate has been explored as a possible chemotherapy agent to treat disseminated ovarian cancer. In this situation, it is the long term toxic effects of beta radiation from phosphorus 32 accumulating in the cancerous cells which has the therapeutic effect. Phosphorus 32 is widely used for cancer detection and treatment, especially in eyes and skin cancer.
Биохимия және молекулалық биология
Организмдердің метаболизм жолдары жасуша ішіндегі әртүрлі биомолекулаларды жасауда фосфорды кеңінен пайдаланады. Фосфор-32 метаболизм жолдарының талдауында, импульстік іздену эксперименттерінде қолданылады, онда жасушалар культурасы қысқа мерзімге фосфор-32 қамтитын субстратпен өңделеді. Субстратқа болатын химиялық өзгерістердің тізбегін бастапқы өңдеуден кейін белгілі бір уақыт аралықтарында фосфор-32 құрамындағы молекулаларды анықтау арқылы анықтауға болады. ДНК-ның олигонуклеотидтік тізбегіндегі негіздер арасындағы фосфодиэстерлік байланыстарда көп мөлшерде фосфор болады. Сондықтан ДНК-ны фосфорды фосфор-32-ге алмастыру арқылы іздеуге болады. Бұл техника ДНК үлгілерін оңтүстік блот талдауында кеңінен қолданылады. Бұл жағдайда фосфор-32 қамтитын ДНК зонды гелде пайда болатын толықтыратын тізбегімен гибридтеледі. Оның орналасқан жері фотопленка арқылы анықталады.
The metabolic pathways of organisms extensively use phosphorus in the generation of different biomolecules within the cell. Phosphorus 32 finds use for analysing metabolic pathways in pulse chase experiments where a culture of cells is treated for a short time with a phosphorus 32 containing substrate. The sequence of chemical changes which happen to the substrate can then be traced by detecting which molecules contain the phosphorus 32 at multiple time points following the initial treatment. DNA contains a large quantity of phosphorus in the phosphodiester linkages between bases in the oligonucleotide chain. DNA can therefore be tracked by replacing the phosphorus with phosphorus 32. This technique is extensively used in Southern blot analysis of DNA samples. In this case, a phosphorus 32 containing DNA probe hybridises to its complementary sequence where it appears in a gel. Its location can then be detected by photographic film.
Өсімдіктер туралы ғылымдар
Фосфор-32 өсімдік ғылымдарында өсімдіктің тамырдан жапыраққа дейін тыңайтқышты қабылдауын қадағалау үшін қолданылады. Фосфор-32 белгіленген тыңайтқыш өсімдікке гидропоникалық жағдайда немесе топырақтағы су арқылы беріледі, ал фосфордың қолданылуын шығарылатын бета-сәулелену арқылы картаға түсіруге болады. Тыңайтқыштың қабылдануын картаға түсіру арқылы алынған мәліметтер өсімдіктің тыңайтқыштан фосфорды қалай қабылдап, пайдаланатынын көрсетеді.
Phosphorus 32 is used in plant sciences for tracking a plant's uptake of fertiliser from the roots to the leaves. The phosphorus 32 labelled fertiliser is given to the plant hydroponically or via water in the soil and the usage of the phosphorus can be mapped from the emitted beta radiation. The information gathered by mapping the fertiliser uptake show how the plant takes up and uses the phosphorus from fertiliser.
Қауіпсіздік
Бета-бөлшектердің жоғары энергиясы және фосфор-32-нің қысқа жартылай ыдырау периоды оны қауіпті етеді. Оның молярлық активтігі 338,61 ТБк/ммоль (9151,6 Ки/ммоль) және меншікті активтігі 10,590 ЭБк/кг (286,22 кКи/г) құрайды. Фосфор-32-мен жұмыс істеу кезіндегі қауіпсіздік шараларына жеке дозиметрді қолданып, сәулеленуге ұшырауды бақылау және денеңізді қорғау үшін акрил немесе плексиглас сәулеленуден қорғағыш экранын пайдалану кіреді. Beta бөлшегі мен қорғағыш арасындағы өзара әрекеттесу нәтижесінде пайда болатын жоғары энергиялы тоқтату сәулеленуіне байланысты, қорғасын сияқты тығыз қорғағыштар тиімділігі төмен. Фосфор-32-ден шығатын бета сәулеленуі шамамен 1 метр ауамен тоқтатылатындықтан, фосфор-32-ні қамтитын үлгімен тікелей жанасатын дене бөліктеріне, мысалы, саусақтарға дозиметрлер тағу ұсынылады.
The high energy of emitted beta particles and the low half life of phosphorus 32 make it potentially harmful; Its molar activity is 338.61 TBq/mmol (9151.6 Ci/mmol) and its specific activity is 10.590 EBq/kg (286.22 kCi/g). Typical safety precautions when working with phosphorus 32 include wearing a personal dosimeter to monitor exposure and an acrylic or perspex radiation shield to protect the body. Dense shielding, such as lead, is less effective due to the high energy bremsstrahlung produced by the interaction of the beta particle and the shielding. Because the beta radiation from phosphorus 32 is blocked by around 1 m of air it is also advisable to wear dosimeters on the parts of the body, for example the fingers, which come into close contact with the phosphorus 32 containing sample.