同位素示踪技术及应用ppt课件
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同位素标记法的应用---公开课(21张PPT)
课堂总结
分泌蛋白的合成加工运 输的研究 DNA是遗传物质的研究
生长素的极性运输研究
光合作用释放的氧来自水
同位素标记法
光合产物中有机物 的碳的来CO2
DNA复制的半保留 复制
基因工程中目的基 因的表达和检测
同位素示踪法，它可以研究细胞内的元素或化合物的来源、组 成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、 反应机理等，同位素示踪法正在更大规模地应用于生物研究领域。
结合实验,培养能力
9.(2017·全国卷Ⅰ，29) 根据遗传物质的化学组成，可将病毒 分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康 会造成很大危害，通常一种新病毒出现后需要确定该病毒 的类型。 假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用
放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材 料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出 (1)实验思路 (2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证 的甲、乙两个组)
①仅为小麦 旗叶 提供14CO 做为光合作用
合的原料；
2
②检测 小麦胚乳中含14C淀粉占全部淀粉的比例。
32P标记的 DNA
35S标记的 蛋白质
三.证明DNA是遗传物质
1.怎3 5样S标标记记的噬是蛋菌白体质？，
沉淀物放射性高 3放22.P射3标5S性记和的的3分2是P布标D，N记A说，的明根噬是据菌 体噬在菌侵体染的细什菌的么过？程中，
生物一轮复习 同位素标记法的应用
江夏实验高级中学
小 故 事：
一位科学家在实验室工作期间，因怀疑女房东总 是把剩菜改头换面之后给他吃。于是，他在剩菜中放 上微量的放射性钍，然后在下一次的菜中检验是否有 放射性，结果他每次都能准确地判断出他所吃的菜是 剩菜还是新菜。
实验素养提升4 同位素标记法的原理与应用.pptx
2
@《创新设计》
[技能提升] 1.(2019·山师附中模拟)下列关于同位素示踪法的叙述错误的是( )
A.将用14N标记了DNA的大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖一代，若子代大肠杆菌 的DNA分子中既有14N，又有15N，则可说明DNA的半保留复制 B.将洋葱根尖培养在含同位素标记的胸腺嘧啶的培养液中，经过一次分裂，子代细 胞中的放射性会出现在细胞质和细胞核中 C.用DNA探针进行基因鉴定时，如果待测DNA是双链，则需要采用加热的方法使其 形成单链，才可用于检测 D.由噬菌体侵染细菌实验可知，进入细菌体内的是噬菌体的DNA，而不是噬菌体的 蛋白质，进而证明了DNA是噬菌体的遗传物质
1
@《创新设计》
同位素示踪法即同位素标记法，包括稳定性同位素示踪法和放射性同位素示踪法。放 射性同位素示踪法在实践中运用较广，因为其灵敏度高，且容易测定。常用的放射性 同位素有3H、14C、32P、35S、131I、42K等。如对孕妇及儿童某些疾病诊断中，要将食 物或药物成分用示踪剂标记，就不能使用或多或少具有毒副作用的放射性同位素，而 只能使用对人体无害，使用安全的稳定性同位素。常用的稳定同位素有2H、13C、15N 和18O等。高中生物学教材中涉及的鲁宾和卡门研究光合作用氧气来源的实验中，就 是用18O分别标记CO2和H2O。还有梅塞尔森做的DNA半保留复制实验中，是用15N标 记亲代的DNA分子。
8
@《创新设计》
4.(2019·山东名校联盟)回答下列与同位素标记有关的问题。 (1)利用15N标记的氨基酸研究唾液腺细胞中的唾液淀粉酶的合成和分泌，则含15N 化合物首先出现的具膜细胞器为________。 (2)若动物吸入18O2，含放射性的化合物最先出现在________(物质)中。 (3)选择生长状态相同的甲、乙两组根尖细胞，分别用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷 酸和3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸的培养基进行短时间培养，理论上分析带有放射 性标记的细胞比例较大的是________组，原因是________________________。 (4)T2噬菌体侵染细菌的实验中，用35S标记T2噬菌体的蛋白质，搅拌的目的是____ ______________________________________________________________________， 搅拌不充分带来的结果是_______________________________________________。
@《创新设计》
[技能提升] 1.(2019·山师附中模拟)下列关于同位素示踪法的叙述错误的是( )
A.将用14N标记了DNA的大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖一代，若子代大肠杆菌 的DNA分子中既有14N，又有15N，则可说明DNA的半保留复制 B.将洋葱根尖培养在含同位素标记的胸腺嘧啶的培养液中，经过一次分裂，子代细 胞中的放射性会出现在细胞质和细胞核中 C.用DNA探针进行基因鉴定时，如果待测DNA是双链，则需要采用加热的方法使其 形成单链，才可用于检测 D.由噬菌体侵染细菌实验可知，进入细菌体内的是噬菌体的DNA，而不是噬菌体的 蛋白质，进而证明了DNA是噬菌体的遗传物质
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@《创新设计》
同位素示踪法即同位素标记法，包括稳定性同位素示踪法和放射性同位素示踪法。放 射性同位素示踪法在实践中运用较广，因为其灵敏度高，且容易测定。常用的放射性 同位素有3H、14C、32P、35S、131I、42K等。如对孕妇及儿童某些疾病诊断中，要将食 物或药物成分用示踪剂标记，就不能使用或多或少具有毒副作用的放射性同位素，而 只能使用对人体无害，使用安全的稳定性同位素。常用的稳定同位素有2H、13C、15N 和18O等。高中生物学教材中涉及的鲁宾和卡门研究光合作用氧气来源的实验中，就 是用18O分别标记CO2和H2O。还有梅塞尔森做的DNA半保留复制实验中，是用15N标 记亲代的DNA分子。
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@《创新设计》
4.(2019·山东名校联盟)回答下列与同位素标记有关的问题。 (1)利用15N标记的氨基酸研究唾液腺细胞中的唾液淀粉酶的合成和分泌，则含15N 化合物首先出现的具膜细胞器为________。 (2)若动物吸入18O2，含放射性的化合物最先出现在________(物质)中。 (3)选择生长状态相同的甲、乙两组根尖细胞，分别用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷 酸和3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸的培养基进行短时间培养，理论上分析带有放射 性标记的细胞比例较大的是________组，原因是________________________。 (4)T2噬菌体侵染细菌的实验中，用35S标记T2噬菌体的蛋白质，搅拌的目的是____ ______________________________________________________________________， 搅拌不充分带来的结果是_______________________________________________。
第五章同位素示踪在农业科学中应用
第五章同位素示踪在农业科学中应 用
2 标记病原生物的应用
1）病害浸染规律的研究 2）植物病理生理问题的研究 3）植物抗病机制的研究 4）DNA探针技术用于细菌和病毒的诊断研究
第五章同位素示踪在农业科学中应 用
（三）在农药研究中的应用
1 农药在作物中的残留、代谢及安全施用的研究
农药的不合理使用造成了严重的环境污染。因而 测定农药在环境中的残留、污染途径和循环规律， 以及农药在生物间的运转关系和生物富集，制定农 药安全使用技术，减少环境污染，是农业环保中的 重要课题
第五章同位素示踪在农业科学中应 用
解： 1）由题意得Sf＝1.85M/g，B＝5g 2）植株中磷的比活度
Sp＝500*2*103/2.5=0.4M/g 3）土壤有效磷含量
A B(Sf 1) 5(1.85 1) 18.125g
Sp
0.4
第五章同位素示踪在农业科学中应 用
2 土壤阳离子交换量的计算
二．同位素示踪技术在植物保护研究中的应用 （一）在昆虫学研究中的应用
1 害虫防治研究
标记昆虫的方法： 1）饲喂法； 2）喷洒法； 3）注射法； 4）浸渍法； 5）插入法； 6）间接标记法
第五章同位素示踪在农业科学中应 用
辐射昆虫不育防治害虫
优点：不污染环境；对人、畜和天敌无害； 防治效果持久；专一性强；使植物生态系统 保持良性循环。
4 昆虫生理生化的研究
研究内容主要包括： 昆虫营养、代谢、呼吸及激素等生理生化 过程。
第五章同位素示踪在农业科学中应 用
（二）在病害研究方面的应用
1 病原生物标记
标记方法： 1）用放射性培养基标记病原生物 2）用放射性寄主标记病原生物 3）用放射性真菌标记线虫体 4）用放射性细菌标记噬菌体 5）用放射性病植物体标记传播病毒的昆虫
2 标记病原生物的应用
1）病害浸染规律的研究 2）植物病理生理问题的研究 3）植物抗病机制的研究 4）DNA探针技术用于细菌和病毒的诊断研究
第五章同位素示踪在农业科学中应 用
（三）在农药研究中的应用
1 农药在作物中的残留、代谢及安全施用的研究
农药的不合理使用造成了严重的环境污染。因而 测定农药在环境中的残留、污染途径和循环规律， 以及农药在生物间的运转关系和生物富集，制定农 药安全使用技术，减少环境污染，是农业环保中的 重要课题
第五章同位素示踪在农业科学中应 用
解： 1）由题意得Sf＝1.85M/g，B＝5g 2）植株中磷的比活度
Sp＝500*2*103/2.5=0.4M/g 3）土壤有效磷含量
A B(Sf 1) 5(1.85 1) 18.125g
Sp
0.4
第五章同位素示踪在农业科学中应 用
2 土壤阳离子交换量的计算
二．同位素示踪技术在植物保护研究中的应用 （一）在昆虫学研究中的应用
1 害虫防治研究
标记昆虫的方法： 1）饲喂法； 2）喷洒法； 3）注射法； 4）浸渍法； 5）插入法； 6）间接标记法
第五章同位素示踪在农业科学中应 用
辐射昆虫不育防治害虫
优点：不污染环境；对人、畜和天敌无害； 防治效果持久；专一性强；使植物生态系统 保持良性循环。
4 昆虫生理生化的研究
研究内容主要包括： 昆虫营养、代谢、呼吸及激素等生理生化 过程。
第五章同位素示踪在农业科学中应 用
（二）在病害研究方面的应用
1 病原生物标记
标记方法： 1）用放射性培养基标记病原生物 2）用放射性寄主标记病原生物 3）用放射性真菌标记线虫体 4）用放射性细菌标记噬菌体 5）用放射性病植物体标记传播病毒的昆虫
同位素技术在中学生物学中的应用PPT课件
同位素、同质素、同中素三个概念的比较名称亦称 Nhomakorabea外文
Z（序 A（质 N（中 举例 数） 量数） 子数）
同位素 核素 Isotope 同
异
异
Nuclide
同质素 异位素 Isolar 异
同
异
同中素
Isotone 异
异
同
15N和18O 用质谱仪或核磁共振仪进行测量
• N和O没有半衰期大于10分钟的放射性同位素 [13N （ T1/2=9.961分）、 15O （ T1/2=122秒）]， 因此想要应用这些元素的放射性核素作为示 踪剂是不可能的。
东城区教师研修中心
中学生物学中的同位素技术的应用在
• 示踪元素 C、 H 、 O、 N、 P、 S
• 辐射
K 钴-60 γ射线
*半衰期——推断古生物化石的年龄
光合作用产生氧的来源 噬菌体侵染细菌的实验
推断化石年龄
基因突变 诱变育种
证明DNA
半保留复制 示踪原子 同位素
矿质元素 代谢追踪
追踪激素在体 内的动态变化
一些天然放射性同位素
元素 同位素 铀 238U 釷 230Th 镭 226Ra 氡 222Rn 铼 187Re 钾 40K
原子序 92 90 88 86 75 19
半衰期 发射
4.5*109年 α
8.0*104年 α 、γ
1600年 α 、γ
3.8天
α 、γ
7.0*1010年 β
1.3*1010年 β、γ
• γ 发射：伴随与天然放射性同位素衰变放射 α 粒子和β粒子的同时发射的一个能量光子的同位 素。由于能量没有质量，因此称之为γ射线。
射线的危害和疾病
第九章 同位素示踪技术.
第九章 同位素示踪技术在反刍动物营养研究中的应用第一节 同位素示踪技术的原理与方法简介同位素示踪是除能量平衡、物质平衡（C 、N ）试验及相关的化学分析技术之外的另一类动物营养学的重要研究方法。
同位素示踪主要应用于营养物质动态代谢过程的观察，这方面的研究用常规技术无法实现。
诸如食糜流通量、营养物质吸收等方面的研究，常规研究手段也可以实现，但应用同位素示踪技术可以提高测定的准确性、减少对动物的外科手术处理、重复利用相同的动物或得到更多的信息。
另外，同位素研究还是矿物质代谢研究的重要手段。
虽然同位素示踪技术的应用受到对仪器设备条件要求较高的限制，但其独特的优越性已使其得到越来越广泛的应用。
一. 同位素示踪技术的原理同位素示踪技术在反刍动物营养研究中的用途广泛。
如营养物质的消化吸收、食糜的流通量测定、菌体蛋白合成、体组织的合成与分解、器官代谢、矿物质代谢乃至能量代谢和体成分估测等均可应用不同的同位素示踪技术实现。
这些同位素示踪技术均利用了同位素原子化学性质相同、物理性质不同的特点，通过示踪原子位置、数量的变化观察物质的代谢。
在方法原理上主要有以下三个方面。
这些原理的组合运用形成了各种技术方法。
⒈ 同位素稀释：如测定某种代谢物在代谢池中的总量，在无法测定代谢池总容量的情况下，向代谢池中注入一定数量的同位素标记代谢物，取得代表性样品后测定同位素富集度（比活度），可以计算出池中代谢物总量。
假设使用稳定性同位素标记的代谢物进行示踪。
注入代谢物的该同位素富集度（某同位素量/代谢物中该元素总量）为Ei ，代谢物注入量为I ；代谢池中代谢物中该同位素的富集度为Ec ，代谢物总量为M ；注入示踪物后代谢池的同位素富集度为Eci 。
其中Ei 、I 为已知量，Ec 、Eci 为可测量，求M 。
()()Eci Ei I Ec M /I M =⨯+⨯+ 则：()()M Ei Eci I /Eci Ec =-⨯-⎡⎤⎣⎦同时测定池中代谢物的浓度C，可以求出代谢池的容积V。
同位素示踪技术基础
第二十八页，课件共44页
辐射权重因子WR
• ------------------------------------------------
• 辐射类型和能量范围
WR
• 光子 所有能量
1
• 电子 所有能量
1
• 中子
能量，〈10 Kev
5
•
10-100 Kev
10
•
100 Kev-2 MeV
20
•
2-20 MeV
10
•
〉20 MeV
5
• 质子（反冲质子除外）能量〉2 MeV
5
• α粒子，裂变碎片，重核
20
• ---------------------------------------------------
第二十九页，课件共44页
举 例:
• A：肺受α照射，吸收剂量D为2mGy • B：肺受α照射，吸收剂量D为1mGy；同时
第二十二页，课件共44页
• 比活度：指在单位质量的某种物质的放射 性活度。常用单位为Bq·mol-1及Bq·g-1
• 放射性浓度：指某种物质单位体积的放射 性活度。常用单位为Bq·ml-1
第二十三页，课件共44页
放射性活度的计算：
• 核素的放射性活度随时间呈指数规律减弱。 放射性活度的计算公式： A=Ao·e-λt=Ao·e-0.693/Tp·t
踪物，核素的种类进行定性。 • 定量测量：通过测量样品的放射性活度，
根据标记物的放射性比活度，求出待测样 品中的含量 • 定位测量：通过放射自显影定位，灵敏度 高，通过mark可同时进行定量。
第三十八页，课件共44页
2．根据射线类型分类：
• α 测 量 ：亦称α计数，应用ZnS（Ag）荧光 体 （薄层）组成的闪烁计数器、盖革计数管等电离 室脉冲探测器，液闪，放射自显影。由于α射程 短，标记物辐射自分解严重，样品制备严格，较 少应用α辐射体示踪剂。
辐射权重因子WR
• ------------------------------------------------
• 辐射类型和能量范围
WR
• 光子 所有能量
1
• 电子 所有能量
1
• 中子
能量，〈10 Kev
5
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10-100 Kev
10
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100 Kev-2 MeV
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2-20 MeV
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〉20 MeV
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• 质子（反冲质子除外）能量〉2 MeV
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• α粒子，裂变碎片，重核
20
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举 例:
• A：肺受α照射，吸收剂量D为2mGy • B：肺受α照射，吸收剂量D为1mGy；同时
第二十二页，课件共44页
• 比活度：指在单位质量的某种物质的放射 性活度。常用单位为Bq·mol-1及Bq·g-1
• 放射性浓度：指某种物质单位体积的放射 性活度。常用单位为Bq·ml-1
第二十三页，课件共44页
放射性活度的计算：
• 核素的放射性活度随时间呈指数规律减弱。 放射性活度的计算公式： A=Ao·e-λt=Ao·e-0.693/Tp·t
踪物，核素的种类进行定性。 • 定量测量：通过测量样品的放射性活度，
根据标记物的放射性比活度，求出待测样 品中的含量 • 定位测量：通过放射自显影定位，灵敏度 高，通过mark可同时进行定量。
第三十八页，课件共44页
2．根据射线类型分类：
• α 测 量 ：亦称α计数，应用ZnS（Ag）荧光 体 （薄层）组成的闪烁计数器、盖革计数管等电离 室脉冲探测器，液闪，放射自显影。由于α射程 短，标记物辐射自分解严重，样品制备严格，较 少应用α辐射体示踪剂。
同位素示踪技术及应用
精选课件 38
二、最佳测量条件的选择
同一台探测仪器对不同量的示踪剂具有不同的 最佳工作条件，在实验准备阶段要检查探测器是否 已调到所用示踪同位素的工作条件，否则需要用一 定量的示踪剂作为放射源(或选用该同位素的标准 源)，把探测器的最佳工作条件调整好，并且要保 证探测器性能处于稳定可靠的状态。
精选课件 39
利用卫星跟踪技术开展的主要研究内容有:揭示迁徙路线和重要 停歇地点;寻找新繁殖地和越冬地;利用卫星数据对栖息地及其 利用进行评价;探讨鸟类的迁徙策略.期望该技术能够成为中国 濒危鸟类保护的有效方法,并尽快得到应用.
精选课件 10
微型信号 发生器
信号接收器
精选课件 11
水产专家为中华鲟装“GPS”
➢ 1911年， Hevesy在英国卢瑟福实验室工作期间，因 怀疑女房东总是把剩菜改头换面之后给他吃。于是， 他在剩菜中放上微量的放射性钍(Th)，然后在下一 次的菜中检验是否有放射性，结果他每次都能准确 地判断出他所吃的菜是剩菜还是新菜。
精选课件 21
➢ 1923年，Hevesy在丹麦玻尔实 验室工作期间，将豆科植物浸 泡在含有天然放射性核素 210Pb(RaD)和212Pb(ThB)的铅 盐溶液中，研究植物吸收铅的 机制(分布和转移)。结果发现： 铅全部被吸附在根部。
精选课件 18
2 同位素示踪的原理
同位素(及其化合物)与普通元素(及其化合物) 之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是核 物理性质不同。
因此，用同位素作为一种标记，制成含有同位 素的标记化合物(如标记食物，药物和代谢物质等) 代替相应的非标记化合物。通过核仪器探测放射 性同位素不断地放出特征射线，就可以随时追踪 它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
二、最佳测量条件的选择
同一台探测仪器对不同量的示踪剂具有不同的 最佳工作条件，在实验准备阶段要检查探测器是否 已调到所用示踪同位素的工作条件，否则需要用一 定量的示踪剂作为放射源(或选用该同位素的标准 源)，把探测器的最佳工作条件调整好，并且要保 证探测器性能处于稳定可靠的状态。
精选课件 39
利用卫星跟踪技术开展的主要研究内容有:揭示迁徙路线和重要 停歇地点;寻找新繁殖地和越冬地;利用卫星数据对栖息地及其 利用进行评价;探讨鸟类的迁徙策略.期望该技术能够成为中国 濒危鸟类保护的有效方法,并尽快得到应用.
精选课件 10
微型信号 发生器
信号接收器
精选课件 11
水产专家为中华鲟装“GPS”
➢ 1911年， Hevesy在英国卢瑟福实验室工作期间，因 怀疑女房东总是把剩菜改头换面之后给他吃。于是， 他在剩菜中放上微量的放射性钍(Th)，然后在下一 次的菜中检验是否有放射性，结果他每次都能准确 地判断出他所吃的菜是剩菜还是新菜。
精选课件 21
➢ 1923年，Hevesy在丹麦玻尔实 验室工作期间，将豆科植物浸 泡在含有天然放射性核素 210Pb(RaD)和212Pb(ThB)的铅 盐溶液中，研究植物吸收铅的 机制(分布和转移)。结果发现： 铅全部被吸附在根部。
精选课件 18
2 同位素示踪的原理
同位素(及其化合物)与普通元素(及其化合物) 之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是核 物理性质不同。
因此，用同位素作为一种标记，制成含有同位 素的标记化合物(如标记食物，药物和代谢物质等) 代替相应的非标记化合物。通过核仪器探测放射 性同位素不断地放出特征射线，就可以随时追踪 它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
第五章_同位素示踪在农业科学中的应用
60 100
报道者 Vernon(1952) Biddulph(1957) Kursanov(1953) Pristupa(1957) Mokronosov(1961) Swanson(1958) Weatherley(1959)
3 物质代谢研究
氮、磷营养元素既是构成生命篺基础的重要元素， 又是生命活动中催化、调节、供能等物质的主要组 成之一。
Y＝
植物样品中 肥料样品中
32 32
P的比活度 P的比活度
100
假定示踪肥料的比活度为Sf,植物样品的比活度为 Sp，土壤有效磷含量为A，作为标准的标记源（肥 料）为B，则A值法的公式为：
B(1 S p )
A
S f B( S f 1)Βιβλιοθήκη SpSpSf
例题
为研究扬州沙壤土中有效磷的含量，设计了一 示踪试验，在一盆钵中施入5g 比活度为1.85M Bq/g的磷肥，同时播种玉米，14天后取玉米植株， 烘干，取样2g，测定其磷含量为2.5mg，放射性活 度为500Bq，计算该土壤中有效磷含量。
（一）植物营养物质的吸收、运转和分配的研究
1研究植物体内物质运转的方法
1）环割法，适合于木本植物 2）隔离法 3）蚜虫吻刺法
如物质的运输方向研究
作物多探头活体测量仪
2 物质运输速度
植物 大豆 菜豆 糖甜菜 南瓜 马铃薯 葡萄 垂柳
运转速度(cm/h) 84 107
85-100 40-60 20-80
２磷肥利用率的研究
磷肥与氮肥及钾肥相比，其利用率要低得多。 这主要是由于土壤中的磷易被固定，移动性差。 主要包括三种形态：速效磷、缓效磷和固定态 磷。
3钾肥利用率的研究
由于钾没有合适的放射性同位素，常用同族 元素86Rb（铷）代替钾来研究钾肥肥效。
报道者 Vernon(1952) Biddulph(1957) Kursanov(1953) Pristupa(1957) Mokronosov(1961) Swanson(1958) Weatherley(1959)
3 物质代谢研究
氮、磷营养元素既是构成生命篺基础的重要元素， 又是生命活动中催化、调节、供能等物质的主要组 成之一。
Y＝
植物样品中 肥料样品中
32 32
P的比活度 P的比活度
100
假定示踪肥料的比活度为Sf,植物样品的比活度为 Sp，土壤有效磷含量为A，作为标准的标记源（肥 料）为B，则A值法的公式为：
B(1 S p )
A
S f B( S f 1)Βιβλιοθήκη SpSpSf
例题
为研究扬州沙壤土中有效磷的含量，设计了一 示踪试验，在一盆钵中施入5g 比活度为1.85M Bq/g的磷肥，同时播种玉米，14天后取玉米植株， 烘干，取样2g，测定其磷含量为2.5mg，放射性活 度为500Bq，计算该土壤中有效磷含量。
（一）植物营养物质的吸收、运转和分配的研究
1研究植物体内物质运转的方法
1）环割法，适合于木本植物 2）隔离法 3）蚜虫吻刺法
如物质的运输方向研究
作物多探头活体测量仪
2 物质运输速度
植物 大豆 菜豆 糖甜菜 南瓜 马铃薯 葡萄 垂柳
运转速度(cm/h) 84 107
85-100 40-60 20-80
２磷肥利用率的研究
磷肥与氮肥及钾肥相比，其利用率要低得多。 这主要是由于土壤中的磷易被固定，移动性差。 主要包括三种形态：速效磷、缓效磷和固定态 磷。
3钾肥利用率的研究
由于钾没有合适的放射性同位素，常用同族 元素86Rb（铷）代替钾来研究钾肥肥效。
第九章 同位素技术在地理学中的应用ppt课件
0.3
0.4 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0
0
20
20
40
40
60
60
80
80
深度 (cm)
100
100
120
120
140
140
160
160
-12 -10 -8
-6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
-4
-2
0 -90
-80
-70
-60
-50
-40
18O (per mil)
D (per mil)
夏玉米茎水的18O或D 土壤水的18O或D
o 从以上资料可看出，大气降水的同位素组成与 当地气温的关系密切，且呈正相关变化，但不 同地区变化差异很大。
15
大气降水的同位素效应
• 纬度效应
o 从低纬度到高纬度，随着温度的降低，降水的 重同位素逐渐贫化
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大气降水的同位素效应
• 季节效应
o 不同地区由于温度、湿度和气团运移等因素存 在季节性的变化，因此降水的同位素组成也会 有季节性的变化。
o 同位素混合方程
s i
g
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同位素研究地下水补给
• 降水入渗补给过程
o 同位素示踪补给方式
降
o 估算补给速度
水 入
渗
活塞式入渗
捷径式入渗（优先流入渗）
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同位素研究地下水补给
• 地下水补给的复杂性
o 山前平原（沙漠）当地降水；山区降水；冰川融水 o 现代降水；古降水
同位素研究地下水补给主要应用于什么气候类型的地区？ 为什么？
• 化分动物的营养级
相邻营养级间δ13C值的差值(Δδ13C)较小, 约为0.4‰~1.0‰,
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24
1952年，Hershey和Chase使用35S和32P双标记 噬菌体感染实验证明DNA是遗传信息的载体， 在50年代还利用14C确定了光合作用最初产物 是PGA，并提出了卡尔文循环。
60年代，使用14C、13C、18O等，发现了植物光 呼吸作用。
1977年，Sanger等采用放射性标记技术和ARG 技术，成功地进行了DNA序列测定。 ……
32P示踪：1935年，将32P注入大白鼠中，证明 骨骼中的矿物质成分会再补充。1936年， Lawrence & JH Lawrence兄弟将人工放射性 同位素P-32注射入人体进行白血病的治疗。
23
1940年，Ruben等用18O示踪发现光合作用O2 来自于水的光解。
14C示踪： 1949年，Calvin用14C揭示了光合作 用，表明植物根部也能够发生光合作用。
17
在被研究的样品中加“示踪剂”(放射性 同位素和标记化合物)，然后通过测定示 踪剂的位置和数量，追踪探测样品内部示 踪原子放射性水平的变化及其活动情况来 显示被研究样品的运动和变化规律，它能 使我们在极复杂和隐蔽的化学和物理过程 中来研究运动。
18
2 同位素示踪的原理
同位素(及其化合物)与普通元素(及其化合物) 之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是核 物理性质不同。
20
3 同位素示踪的发展史
“tracer”的概念是G. de Hevesy (赫维西)在1923年 提出的。
1911年， Hevesy在英国卢瑟福实验室工作期间，因 怀疑女房东总是把剩菜改头换面之后给他吃。于是， 他在剩菜中放上微量的放射性钍(Th)，然后在下一 次的菜中检验是否有放射性，结果他每次都能准确 地判断出他所吃的菜是剩菜还是新菜。
1 同位素示踪的定义
放射性同位素及探测技术的出现，使幻 想成为现实。
科学研究中，通常使用核素作为标记物， 所以示踪也称核素示踪，其中采用放射性 核素标记时，称为放射性示踪(或同位素示 踪)。
16
将可探测的放射性核素添入化学、生 物或物理系统中，标记研究材料，以 便追踪发生的过程、运行状况或研究 物质结构等的科学手段。
21
1923年，Hevesy在丹麦玻尔实 验室工作期间，将豆科植物浸 泡在含有天然放射性核素 210Pb(RaD)和212Pb(ThB)的铅 盐溶液中，研究植物吸收铅的 机制(分布和转移)。结果发现： 铅全部被吸附在根部。
22
1934年，Curie夫妇发现人工放射现象，获得 具生物意义的32P、45Ca等。
3. 《核技术生物学应用》
陈舜华等，中山大学出版社， 1992
4. 《示踪技术在鱼类、水产生物科学中应用》
陈舜华，1991
5. 《实用放射防护教程》
王金鹏等，山东人民出版社，2000年
8
示踪
9
研究鸟类迁徙最基本的方法是环志(无线电跟踪是现在的先进 方法)。研究人员在候鸟集中的繁殖地、越冬地、或迁徙途中 的停息地，捕捉活鸟，将带有环志者通讯地址和惟一编号的 特殊金属环或腿旗固定在鸟的跗跖部，然后在原地放飞。在 其他地方观察到或捕捉到，获得相关信息，这种研究鸟类的 方法叫鸟类环志。
作者：中国医学科学院第七研究室 科学出版社 1977年03月第1版
7
1. 《同位素技术》
彭根元等，北京农业大学出版社， 1994
2.《Handbook of Radioactivity Analysis》
L’Annunziata M F, Academic Press, 1998 IAEA, Laboratory Training Manual on the Use of Nuclear and Associated Techniques in Pesticide Research, IAEA, 1991
25
4 放射性示踪法的特点
灵敏度高 目前，化学分析只能达到10-9g(很难达到 10-12g) 可探测<1nCi,或10-1410-18g，从1015个非 放射性原子中查出一个放射性原子 比重量分析天平敏感107-108倍
1990年07月第1版
3
放射性同位素 示踪注水剖面测井
作者：姜文达 石油工业出版社 1997年05月第1版
4
医用同位素 示踪技术
作者：朱寿彭 张澜生 原子能出版社 1989年12月第1版
5
生物医学标记 示踪技术
作者：王浩丹 周申 1995年12月第1版 人民卫生出版社
6
同位素技术 及其在生物医学中的应用
因此，用同位素作为一种标记，制成含有同 位素的标记化合物(如标记食物，药物和代谢物质 等)代替相应的非标记化合物。通过核仪器探测放 射性同位素不断地放出特征射线，就可以随时追 踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
19
稳定性同位素虽然不释放射线，但可以利用它 与普通相应同位素的质量之差，通过质谱仪， 气相层析仪，核磁共振等质量分析仪器来测定。 这些方法不像测量放射性的方法那样灵敏。
同位素示踪技术及应用 Isotopic Tracer Technology
and its application
1
重点
1. 同位素示踪法的原理。 2. 同位素示踪法的关键性技术。 3. 同位素示踪法的应用。 4. 常用同位素及其特性。
2
放射性示踪技术及应用
作者：[英]F·安东尼·埃文斯 [日本]村松光雄
利用卫星跟踪技术开展的主要研究内容有:揭示迁徙路线和重 要停歇地点;寻找新繁殖地和越冬地;利用卫星数据对栖息地及 其利用进行评价;探讨鸟类的迁徙策略.期望该技术能够成为中 国濒危鸟类保护的有效方法,并尽快得到应用.
10
微型信号 发生器
信号接收器
11
水产专家为中华鲟装“GPS”
通过卫星进行跟踪定位外，配有温度、光强、压力、 电压等探头，可对中华鲟游经区域的环境因子进行全方 位的实时监测。
12
寻找地下河 道，用颜料 作“标记”。
13
示踪的定义
踪：就是踪迹、痕迹、标记，等等。 示：就是展示、揭示、揭露，等等。
示踪：是指给观察对象加上“标记”，再引入 被研究的系统，观察标记对象在该系统内的运 动和转化规律。
14
1 同位素示踪的定义
如何标记原子？ 要观察到原子，人需 缩小几十亿倍。
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1952年，Hershey和Chase使用35S和32P双标记 噬菌体感染实验证明DNA是遗传信息的载体， 在50年代还利用14C确定了光合作用最初产物 是PGA，并提出了卡尔文循环。
60年代，使用14C、13C、18O等，发现了植物光 呼吸作用。
1977年，Sanger等采用放射性标记技术和ARG 技术，成功地进行了DNA序列测定。 ……
32P示踪：1935年，将32P注入大白鼠中，证明 骨骼中的矿物质成分会再补充。1936年， Lawrence & JH Lawrence兄弟将人工放射性 同位素P-32注射入人体进行白血病的治疗。
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1940年，Ruben等用18O示踪发现光合作用O2 来自于水的光解。
14C示踪： 1949年，Calvin用14C揭示了光合作 用，表明植物根部也能够发生光合作用。
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在被研究的样品中加“示踪剂”(放射性 同位素和标记化合物)，然后通过测定示 踪剂的位置和数量，追踪探测样品内部示 踪原子放射性水平的变化及其活动情况来 显示被研究样品的运动和变化规律，它能 使我们在极复杂和隐蔽的化学和物理过程 中来研究运动。
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2 同位素示踪的原理
同位素(及其化合物)与普通元素(及其化合物) 之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是核 物理性质不同。
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3 同位素示踪的发展史
“tracer”的概念是G. de Hevesy (赫维西)在1923年 提出的。
1911年， Hevesy在英国卢瑟福实验室工作期间，因 怀疑女房东总是把剩菜改头换面之后给他吃。于是， 他在剩菜中放上微量的放射性钍(Th)，然后在下一 次的菜中检验是否有放射性，结果他每次都能准确 地判断出他所吃的菜是剩菜还是新菜。
1 同位素示踪的定义
放射性同位素及探测技术的出现，使幻 想成为现实。
科学研究中，通常使用核素作为标记物， 所以示踪也称核素示踪，其中采用放射性 核素标记时，称为放射性示踪(或同位素示 踪)。
16
将可探测的放射性核素添入化学、生 物或物理系统中，标记研究材料，以 便追踪发生的过程、运行状况或研究 物质结构等的科学手段。
21
1923年，Hevesy在丹麦玻尔实 验室工作期间，将豆科植物浸 泡在含有天然放射性核素 210Pb(RaD)和212Pb(ThB)的铅 盐溶液中，研究植物吸收铅的 机制(分布和转移)。结果发现： 铅全部被吸附在根部。
22
1934年，Curie夫妇发现人工放射现象，获得 具生物意义的32P、45Ca等。
3. 《核技术生物学应用》
陈舜华等，中山大学出版社， 1992
4. 《示踪技术在鱼类、水产生物科学中应用》
陈舜华，1991
5. 《实用放射防护教程》
王金鹏等，山东人民出版社，2000年
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示踪
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研究鸟类迁徙最基本的方法是环志(无线电跟踪是现在的先进 方法)。研究人员在候鸟集中的繁殖地、越冬地、或迁徙途中 的停息地，捕捉活鸟，将带有环志者通讯地址和惟一编号的 特殊金属环或腿旗固定在鸟的跗跖部，然后在原地放飞。在 其他地方观察到或捕捉到，获得相关信息，这种研究鸟类的 方法叫鸟类环志。
作者：中国医学科学院第七研究室 科学出版社 1977年03月第1版
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1. 《同位素技术》
彭根元等，北京农业大学出版社， 1994
2.《Handbook of Radioactivity Analysis》
L’Annunziata M F, Academic Press, 1998 IAEA, Laboratory Training Manual on the Use of Nuclear and Associated Techniques in Pesticide Research, IAEA, 1991
25
4 放射性示踪法的特点
灵敏度高 目前，化学分析只能达到10-9g(很难达到 10-12g) 可探测<1nCi,或10-1410-18g，从1015个非 放射性原子中查出一个放射性原子 比重量分析天平敏感107-108倍
1990年07月第1版
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放射性同位素 示踪注水剖面测井
作者：姜文达 石油工业出版社 1997年05月第1版
4
医用同位素 示踪技术
作者：朱寿彭 张澜生 原子能出版社 1989年12月第1版
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生物医学标记 示踪技术
作者：王浩丹 周申 1995年12月第1版 人民卫生出版社
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同位素技术 及其在生物医学中的应用
因此，用同位素作为一种标记，制成含有同 位素的标记化合物(如标记食物，药物和代谢物质 等)代替相应的非标记化合物。通过核仪器探测放 射性同位素不断地放出特征射线，就可以随时追 踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
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稳定性同位素虽然不释放射线，但可以利用它 与普通相应同位素的质量之差，通过质谱仪， 气相层析仪，核磁共振等质量分析仪器来测定。 这些方法不像测量放射性的方法那样灵敏。
同位素示踪技术及应用 Isotopic Tracer Technology
and its application
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重点
1. 同位素示踪法的原理。 2. 同位素示踪法的关键性技术。 3. 同位素示踪法的应用。 4. 常用同位素及其特性。
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放射性示踪技术及应用
作者：[英]F·安东尼·埃文斯 [日本]村松光雄
利用卫星跟踪技术开展的主要研究内容有:揭示迁徙路线和重 要停歇地点;寻找新繁殖地和越冬地;利用卫星数据对栖息地及 其利用进行评价;探讨鸟类的迁徙策略.期望该技术能够成为中 国濒危鸟类保护的有效方法,并尽快得到应用.
10
微型信号 发生器
信号接收器
11
水产专家为中华鲟装“GPS”
通过卫星进行跟踪定位外，配有温度、光强、压力、 电压等探头，可对中华鲟游经区域的环境因子进行全方 位的实时监测。
12
寻找地下河 道，用颜料 作“标记”。
13
示踪的定义
踪：就是踪迹、痕迹、标记，等等。 示：就是展示、揭示、揭露，等等。
示踪：是指给观察对象加上“标记”，再引入 被研究的系统，观察标记对象在该系统内的运 动和转化规律。
14
1 同位素示踪的定义
如何标记原子？ 要观察到原子，人需 缩小几十亿倍。
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