Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Радиоактивный изотоп фосфора
Radioactive isotope of phosphorus
Фосфор-32 (32P) — радиоактивный изотоп фосфора. Ядро фосфора-32 содержит 15 протонов и 17 нейтронов, что на один нейтрон больше, чем у наиболее распространенного изотопа фосфора, фосфора-31. Фосфор-32 существует на Земле лишь в небольших количествах из-за короткого периода полураспада — 14 дней, что обуславливает его быстрое расщепление. Поскольку фосфор входит в состав многих органических молекул, фосфор-32 находит широкое применение в медицине, биохимии и молекулярной биологии, где его используют для прослеживания путей фосфорилированных молекул (например, для изучения метаболических путей) и радиоактивной метки ДНК.
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.
Применение
Фосфор широко распространен в биологических системах, и поскольку радиоактивный изотоп почти химически идентичен стабильным изотопам того же элемента, фосфор-32 можно использовать для мечения биологических молекул. Бета-излучение, испускаемое фосфором-32, обладает достаточной проникающей способностью для обнаружения вне организма или ткани, подвергаемой анализу.
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
Ядерная медицина
Многие радиоизотопы используются в качестве трассеров в ядерной медицине, включая йод-131, фосфор-32 и технеций-99m. Фосфор-32 особенно полезен для выявления злокачественных опухолей, поскольку раковые клетки склонны накапливать больше фосфата, чем нормальные клетки. Местоположение фосфора-32 можно отслеживать извне тела, чтобы определить местонахождение потенциально злокачественных опухолей. Излучение, испускаемое фосфором-32, может использоваться как в терапевтических, так и в диагностических целях. Исследовалось применение хромата фосфора-32 в качестве возможного химиотерапевтического средства для лечения диссеминированного рака яичников. В этом случае терапевтический эффект достигается за счет долгосрочного токсического воздействия бета-излучения фосфора-32, накапливающегося в раковых клетках. Фосфор-32 широко используется для обнаружения и лечения рака, особенно рака глаз и кожи.
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 и молекулярная биология
Метаболические пути организмов широко используют фосфор в генерации различных биомолекул внутри клетки. Фосфор-32 применяется для анализа метаболических путей в экспериментах "импульс-преследование", где культуру клеток кратковременно обрабатывают субстратом, содержащим фосфор-32. Последовательность химических изменений, происходящих с субстратом, затем можно проследить, определяя, какие молекулы содержат фосфор-32 в различные моменты времени после первоначальной обработки. ДНК содержит большое количество фосфора в фосфодиэфирных связях между основаниями в олигонуклеотидной цепи. Следовательно, ДНК можно отслеживать, заменяя фосфор на фосфор-32. Эта техника широко используется в Southern blot анализе образцов ДНК. В этом случае ДНК-зонд, содержащий фосфор-32, гибридизуется со своей комплементарной последовательностью, где он проявляется в геле. Его местоположение затем можно обнаружить с помощью фотопленки.
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.
Растительные науки
Фосфор-32 используется в растениеводстве для отслеживания пути удобрений от корней к листьям. Удобрение, меченное фосфором-32, вводится растению гидропонным способом или через воду в почве, а по испускаемому бета-излучению можно проследить за использованием фосфора. Информация, полученная в результате картирования поглощения удобрений, показывает, как растение усваивает и использует фосфор из удобрений.
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.
Безопасность
Высокая энергия испускаемых бета-частиц и короткий период полураспада фосфора-32 делают его потенциально опасным. Его молярная активность составляет 338,61 ТБк/ммоль (9151,6 Ки/ммоль), а удельная активность – 10,590 ЭБк/кг (286,22 кКи/г). Типичные меры предосторожности при работе с фосфором-32 включают использование персонального дозиметра для контроля облучения и акрилового или оргстеклянного экрана для защиты тела. Плотная защита, такая как свинцовая, менее эффективна из-за высокоэнергетического тормозного излучения, возникающего при взаимодействии бета-частицы с защитным материалом. Поскольку бета-излучение фосфора-32 поглощается слоем воздуха толщиной около 1 м, рекомендуется также носить дозиметры на тех частях тела, например на пальцах, которые непосредственно контактируют с образцом, содержащим фосфор-32.
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.