Методы радиоиндикации с целью изучения структурно-функциональной организации растений и животных
Мечеными атомами (МА) или изотопными индикаторами называют изотопы, которые используют в качестве индикаторов (меток), применяемых при изучении различных процессов, характеризующих структуру и функцию живых организмов.
Чувствительность метода меченых атомов, особенно радиоактивных, на несколько порядков превышает чувствительность всех других физических и химических методов.
Метод изотопных индикаторов широко применяется в исследованиях физиологических, биофизических и биохимических процессов как в целом организме, так и его структурах, включая клетки и молекулы. Этот метод предложили в 1913 году химики венгр Д. Хевеши и немец Ф. Панет.
В настоящее время метод меченых атомов используется в медицине и медицинской промышленности, химии и химической промышленности, геологии, физике, металлургии, материаловедении, археологии и др. отраслях науки и производства.
В сельском хозяйстве получил широкое применение в следующих основных направлениях при исследованиях:
А. В почвоведении и растениеводстве:
· Физико-химических свойств почв и запасов в них элементов питания.
· Взаимодействия почв и удобрений.
· Процессов усвоения растениями из почв и питательных растворов и смесей элементов питания.
· Некорневого поступления в растения элементов питания.
· Особенностей обмена веществ в с/х растениях.
· Важнейших свойств полевых и плодовых культур: урожайность, скороспелость, устойчивость к различным неблагоприятным факторам, заболеваемость.
· Действия на растения пестицидов.
Б. В животноводстве:
· Структурно-функциональной организации животных в норме в возрастном аспекте и её изменений при патологических состояниях в качестве диагностического метода.
· Анализа кормов на содержание токсинов.
· Изучения миграции насекомых-вредителей с/х растений и переносчиков болезней с/х животных.
· Поведения пчёл.
· Оценки рыбных запасов в водоёмах.
В физиологических, био- и агрохимических исследованиях применяют чаще всего изотопы:
Стабильные: 2H, 13C, 15N, 18O.
Радиоактивные: 3H, 14C, 22Na, 32P, 35S, 42K, 45Ca, 59Fe, 60Co, 65Zn.
Требования к изотопным индикаторам:
· Химические свойства различных изотопов одного химического элемента должны быть одинаковыми, чтобы их поведение в изучаемых процессах не отличалось от поведения других атомов того же элемента.
· Радиоактивные изотопы в используемых количествах по величине дозы ионизирующих излучений не должны оказывать такого биологического действия на исследуемые живые организмы, которое бы изменило их структурно-функциональные характеристики – т.н. «интервал индикаторных доз».
· При этом время достоверной его оценки в организме, органах и тканях с помощью современного оборудования не должно превышать 10 периодов полураспада с момента поступления радионуклида в организм и в этот интервал времени совершаются все его метаболические превращения.
· С другой стороны период полураспада радионуклида не должен быть слишком большим, чтобы после экспериментов выделившиеся радионуклиды не заражали окружающую среду.
С помощью метода меченых атомов в агрохимии и физиологии растений решаются в основном две задачи:
· Исследование поступления, транспортировки и распределения в растениях различных химических элементов.
· Изучение роли отдельных химических веществ в метаболизме растений.
Метод меченых атомов, применяемый в растениеводстве, состоит из следующих этапов:
1. Выращивание растений.
2. Приготовление питательных растворов с мечеными атомами.
3. Введение меченых атомов в растения.
4. Отбор проб растительного материала и подготовка их к радиометрическому анализу.
5. Радиометрия.
6. Анализ результатов радиометрии.
7. Основные методические направления: динамическая и статическая сцинтиграфия.
Для целей сцинтиграфии в настоящее время применяют эмиссионные компьютерные системы, дающие цветную информацию в виде сцинтиграмм, графиков, кривых и таблиц как отдельных органов, так и отдельных структур последних при различных увеличениях.
Динамическая сцинтиграфия – метод исследования функционального состояния живых организмов, их органов и тканей. Оценка производится по изменению активности радионуклидов во времени при перемещении их по структурам организмов в связи с теми или иными обменными и репродуктивными процессами.
Ярким примером этого метода является радиоиммунный анализ по определению содержания гормонов, ферментов, рецепторных белков, антител, различных органических соединений, а также лекарственных препаратов в биологических жидкостях и тканевых экстрактах, для диагностики вирусных заболеваний и др.
Статическая сцинтиграфия – метод исследования структурной организации тканей органов и систем. Оценка производится по характеру распределения радионуклидов в структурах. Для этих целей применяют сканеры и эмиссионные компьютерные томографы.
Авторадиография- способ изучения распределения радиоактивных веществ в исследуемых объектах методом контактной радиографии, т.е. экспозиции фотоплёнок, наложенных на обследуемый объект, содержащий РВ, и с последующей их фотообработкой.
Различают:
· Макроавторадиографию, когда получают изображение с крупного объекта (растение, лист, стебель, цветок, кость, толстый срез биологической ткани и др.) в виде участков разной степени почернения, которые и сравнивают, например методами фотометрии, денситометрии и др.
· Микроавторадиографию, когда получают изображение микрообъектов. Оценка проводится путём подсчётов треков и точек, образующихся в фотоэмульсии под воздействием ионизирующих (фотонных и корпускулярных) излучений распадающихся радионуклидов, распределившихся селективно или диффузно в микроструктурах биологического объекта.
Обычно для микроавторадиографии применяют низкоэнергетические изотопы: 3H, 14C, 35S.
Микроавторадиографию применяют с целью таких цитометрических исследований как определение следующих характеристик:
· Интенсивность синтеза ДНК.
· Скорость деления клеток.
· Количество делящихся клеток.
· Закономерности кинетики клеток.
· Нарушения метаболизма при патологических состояниях.
· Механизмы действия модификаторов.
· Процессы восстановления, в т.ч. и послерадиационного и др.
Дата добавления: 2016-07-05; просмотров: 2166;