Изотопный состав человека

Изотопный состав жителя нашей планеты  

Из что состоит тело человека? Кроме того, что как неважно какая
материя организм человека труден из кирпичиков — атомов,
атомы один-одинехонек сорта различаются числом простых элементов,
их собирающих, другими словами владеют свойством изотопии. Для
того, чтоб имелось невесомее оперировать цифрами, представим для себя
некоего жителя нашей планеты, вес тот или иной сочиняет 50 кг.

Изотопный состав жителя нашей планеты  

Из чего же состоит тело человека? Кроме того, что как неважно какая
материя организм человека труден из кирпичиков — атомов,
атомы 1-го сорта выдаются численностью простых частей,
их сочиняющих, другими словами владеют свойством изотопии. Для
того, чтоб водилось невесомее оперировать цифрами, представим для себя
некоего жителя нашей планеты, вес тот или другой сочиняет 50 кг. Тогда на
кислород, углерод, азот и водород приходится в корпоративной трудности
48.3 кг. На все вторые ингредиенты оставшиеся 1.3 кг. Пользуясь
таблицей естественной распространенности изотопов, свободно
посчитать, какое численность в этаком гипотетическом человеке
держится тех либо других изотопов. Главным образом в итоге в человеке
кислорода (30.481 кг). Это значит, что изотопа кислорода с
массовым числом 16 (обозначается 16О) в человеке
30.4 кг, изотопа с массовым числом 17 (17О) 12.3 грам
и с массовым числом 18 (18О) 68.6 грам. Углерода в
нашем человеке 11.537 кг и он распределен меж изотопом с
массовым числом 12 (12С) 11.4 кг — и изотопом с
массовым числом 13 (13С) 137 грам. Водорода в
человеке чуток главным образом 5 кг: с массовым числом 1
(1Н) 5.0 кг, с массовым числом 2 (2Н либо
D — дейтерий) 1.5 грам. В конце концов, изотопы азота с массовыми
числами 14 (14N ) и 15 (15N ) хранятся
в числах 1.3 кг и 5.1 грам, сообразно.

Этаким образом при весе человеческого тела 50 кг в нем держится
225 грам тяжких изотопов. Человек растет и добавляет в весе за
счет кормления. Также за счет кормления компенсируются издержки
энергии, поддерживается температура тела, обеспечиваются
процессы размена веществ.

Еда это белки, жиры и углеводы. Все эти вещества состоят, в
генеральном, как разов из числа тех 4 ингредиентов, о тот или другой шла речь
выше (кислород, углерод, водород и азот). Все органические
вещества в окончательном итоге должны близким происхождением
фотосинтезу в растениях. Растения кушают углекислый газ из
воздуха, тот или другой под деянием света и катализаторов (в роли
крайних выступают особенные белковые структуры, так-называемые
энзимы) взаимодействует с водой, втягиваемой корневой
порядком, с образованием простых кирпичиков органических
веществ. Из этих кирпичиков также с поддержкой катализаторов
энзимов создаются трудные органические молекулы углеводов,
жиров и белков.

Этаким и только лишь этаким методом окисленный углерод (углекислый
газ) перебегает в восстановленный, т.е. способный пламенеть.
Растения могут усваивать углекислый газ только лишь по один-одинешенек из
3-х методов. По какому непосредственно, зависит от этаких причин,
как концентрация углекислого газа в атмосфере, окружающая
температура, длина светового дня. Более всераспространенный
носит заглавие цикла Кельвина и обозначается С3.

Сущность его в том, что из усвоенных молекул углекислого газа
растение строит фосфоглицериновую кислоту — цепочку из 3-х
атомов углерода (конкретно оттого обозначение С3). Эта кислота
применяется в последующем для синтеза углеводов. Цикл Кельвина
по сопоставленью с 2-мя вторыми механизмами вызывает младше
энергии, другими словами солнечного света, но функционирует при
сравнительно огромных концентрациях углекислого газа.
Подавляющее большая часть деревьев, кустарников и травок усваивают
углекислый газ из атмосферы конкретно этаким образом.

2-ой механизм усвоения величается циклом Хетча-Слека и
обозначается С4. Тут на основном шаге из углекислого газа
растения синтезируют яблочную и аспаргиновую кислоты, любая
из тот или другой хранит в близкой молекуле по четыре атома углерода
(отсюда заглавие С4). Этакий механизм усвоения углекислого газа
функционирует при низких концентрациях его в воздухе, но вызывает
самое большее солнечной энергии. Обычные представители растительного
мира, употребляющие цикл Хетча-Слека, — это сладкий тростник и
кукуруза.

В конце концов, некие растения, произрастающие в горячем и бездушном
климате, к примеру, кактусы и ананасы применяют
сочетанный механизм, соединяющий два, описанные выше. Он
обозначается латинскими знаками САМтр (исходные буковкы
Crassulacean Acid Metabolism метаболизм крассулациановой
кислоты). Усвоение атмосферного углекислого газа растениями
проходит за счет фотокаталитических действий, при этом в роли
катализаторов выступают очень избирательно действующие
энзимы, предпочитающие функционировать с теми изотопами, тот или другой в
природе главным образом, т.е. с 1Н, 12С и
16О.

В итоге естественные органические вещества оказываются
обогащенными более всераспространенными изотопами. Небольшие
отличия в изотопных составах ингредиентов принято измерять в
единицах d (дельта): d = [(Rпробы/Rстандарта) 1].103 %.
Тут R отношение концентраций трудного изотопа к беглому
(к примеру,13С к 12С). Величина в
квадратных скобках обычно очень невелика, оттого для
удобства ее умножают на 1000 и отсчитывают в промиллях.
Современные серийные приборы масс-спектрометры разрешают
измерять значение d с точностью превосходнее, чем 0.01 %.

Для каждого из перечисленных устройств усвоения углерода
отличительна свойская величина d. Так, d 13С для
механизма С3 лежит в промежутке от 21 до 31, для механизма С4
от 9 до 15, для САМтр от 11 до 28 %. Различие в изотопных
эффектах углерода у растений С3 и С4 дозволяет однозначно
идентифицировать не только лишь сами растения и их плоды, да и
продукты их переработки.

Проиллюстрировать потенциала контроля изотопного состава
комфортно на
. Пчелы собирают пыльцу и нектар обычно с
растений С3. Оттого естественный мед характеризуется величиной
d 13С порядка -25 . Ежели же мед разбавлен сиропом
(кукурузным либо из сладкого тростника, для тот или другой d
13С сочиняет 10 %), то изотопный состав углерода
в консистенции будет промежным меж 25 % и 10 %. Ежели провести
достаточно легкую функцию сечения меда на две
собирающие — белковую и углеводную и проанализировать
изотопный состав углерода в каждой из их, то станет сразу
светло естественный ли этот мед либо фальсификат. В естественном
меде обе собирающие произошли сразу и из 1-го
источника и изотопное распределение углерода в их надлежать водиться
однообразное. Ежели оно выделяется, то мед фальсифицирован
сахаром либо сиропом.

По изотопному составу углерода удается находить факты
фальсификации не только лишь меда, да и концентратов фруктовых
соков, ежели в их добавлен дешевенький сироп, что неподражаемо главно
для нашей страны, импортирующей полуфабрикаты прохладительных
напитков. Второй пример употребления изотопного состава
углерода в целях установления истины это выявление разновидности
этилового спирта, употребляемого для производства водки.
Знаменито, что синтетический спирт запрещен для приготовления
спиртных напитков: сырьем в данном варианте может выступать
только лишь пищевой этиловый спирт, зарабатываемый брожением глюкозы
растительного происхождения и обладающим этот же изотопный состав
углерода, что и сырье.

Синтетический спирт зарабатывают гидратированием этилена,
хранящегося в крекинговых газах, изотопный состав углерода в
тот или иной резко выделяется от растительного. Непременно,
хим состав примесей пищевого и синтетического спиртов
распознан и его свободно можнож зафиксировать с поддержкой, к примеру,
газового хроматографа. Все-таки, добавка ведра самогона в
жд цистерну аккуратного синтетического спирта
приводит к тому, что хроматограф окажется малосильным. В то же
пора принесет конкретный
ответ на вопросец, какой из спиртов пищевой, а какой
синтетический.

Не спиртом единичным жив человек! Все продукты кормления дышат на
для себя изотопную метку. А так как человек грызть то, что он ест
(и пьет), то и он дышит эту метку. Изотопный состав углерода у
американца (d 13С заключена в промежутке от -19 % до
13 %) приметно выделяется от того, что у европейца (d
13С лежит меж -28 % и 21 %). Разъяснить это не
тяжело. В диете европейца преобладают растения разновидности С3,
растения этого же разновидности идут и на корм скоту. А в США
важно огромную долю рациона и жителей нашей планеты, и домашних питомцев
сочиняет кукуруза и сладкий тростник, иметь отношение к
растениям С4. Экспериментально проверить это решил Тур
Стерлинг из института штата Юта. В 1996 году он отправился
в геофизическую экспедицию в Монголию на четыре месяца. Каждое
утро он собирал там остатки родных волос затем бритья и
упаковывал их в отдельные маркированные пакетики. Возвратившись в
США, он продолжал это сооружать еще два месяца. А далее Крэг Кук,
биолог из такого же института, провел изотопный анализ
углерода волос. Оказалось, что во пора присутствия в Монголии
он поменялся с 16 % до 23 %, а сквозь три недельки затем
возвращения из экспедиции состав наново стал обычным для
американца. Любопытно, что Стерлинг в половине близкой
командировки возвратился из татарской глубинки в Улан-Батор и
жил там в процесс 2-ух недель в посольстве США, кормясь
южноамериканскими продуктами. Этот эпизод с подходящим
сдвигом отыскал свойское отражение на графике зависимости изотопного
состава углерода от медли. Все это однозначно
свидетельствует о взаимоотношения изотопного состава с диетой.

Изотопная ловка жителя нашей планеты подсобляет органам, контролирующим
наличие у спортсмена следов внедрения допинговых препаратов.
Знаменито, что неувязка их потребления решается
химико-аналитическими способами. Но ежели встречаемый продукт
совпадает с эндогенным, т.е. вырабатываемым организмом
жителя нашей планеты, то обыкновенная аналитика слабосильна. Конкретно таковая
ситуация располагает участок в случае тестостерона 1-го из
главных допингов. Все-таки, у синтетического тестостерона
изотопный состав углерода значительно выделяется от d
13С американца и, тем паче, европейца. Оттого
измеренная величина d 13С приносит конкретный ответ о
происхождении тестостерона.

Вообщем, неувязка источника происхождения заслуживает чрезвычайно остро
водись то разлитая в океане нефть, либо вино в бутылке с
наклейкой Бордо, либо ванилин, по документам привезенный с
Коморских островов. Экие задачки можнож перечислять хватить
длинно. В США и Европейском Союзе они решаются с поддержкой
изотопной масс-спектрометрии: измеряется изотопный состав
углерода, водорода, кислорода и азота исследуемого образчика и
сопоставляется с надлежащими величинами из банка предоставленных

С изотопным составом жителя нашей планеты соединено пространное распространение
в ругательные три-четыре года в продвинутых странах новейшего
неинвазивного способа диагностики шеренги болезней. Комфортно
проиллюстрировать это на образце хворей желудочно-пищеварительного
тракта. В 1994 году Глобальная Организация Здравоохранения
(ВОЗ) официально признала факт инфекционного происхождения
колита, гастрита, язвы двенадцатиперстной кишки и язвы
желудка. Предпосылкой перечисленных болезней приходит
. Эта амеба благодаря тому, что она окружена
энзимом уреаза, может жить в кислой среде желудка.
Уреаза разлагает мочевину на аммиак и углекислый газ.

Это свойство уреазы положено в базу диагностики
инфицирования пациента: ежели H. pylori находятся, мочевина
разлагается, ежели микробов нет, то проходит желудочно-пищеварительный
тракт без разложения. Пациент сквозь неширокую трубку, доходящую до
дна пробирки, сооружает выдох. Пробирка зарубцовывается и
маркируется. Пациенту предоставляют опьянеть сок (либо воду), в тот или иной
растворено около 70 мг мочевины, обогащенной стабильным
изотопом углерода 13С. Сквозь полчаса проводят
повторный отбор пробы выдыхаемого воздуха в вторую
маркированную пробирку. Ежели пациент инфицирован, то
углекислый газ в выдыхаемом им затем приема мочевины воздухе
будет обогащен изотопом 13С. При всем этом, чем главным образом в
желудке микробов H. pylori, тем главным образом это обогащение.
Описанная процедура носит заглавие
.

Наши познания о протекании биохимических действий в организме
здорового жителя нашей планеты и о их нарушениях при тех либо других
заболеваниях раскрывают пространные потенциала внедрения
дыхательного теста для диагностики. При всем этом в качестве
изотопно меченного маркера выбирается экое соединение, один-одинешенек
из товаров метаболизма тот или другой выступает углекислый газ. В
нынешнее время разработаны неинвазивные методики диагностики
экзокринной дефицитности поджелудочной железы, нарушений
кинетики аминокислотного метаболизма и формирования белков.
Также с поддержкой дыхательного теста контролируют энзимную
функцию печени, активность окисления жирных кислот, пора
прохождения еды сквозь желудочно-кишечник.

Источник :

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Posted in ЭкоБиология by with no comments yet.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *