2. Які ви знаєте типи радіоактивності та її проникаюча здатність?

Типи радіоактивності:

• 1. Альфа (α) - позитивно заряджені ядра гелію (2 протони і 2 нейтрони).

• 2. Бета (β) - негативно заряджені електрони.

• 3. Гамма (g)-a частки енергії з нульовою масою.

• a -излучение – этому излучению присущи отклонения электрическим и магнитными полями. Оно обладает высокой ионизирующей способностью. Также характеризуется малой проникающей способностью. По своей сути это поток ядер гелия. Заряд a -частицы равен +2е, а масса совпадает с массой ядра изотопа гелия ⁴ ₂ Не.

• b -излучение – также как и a -излучение , данное излучение отклоняется электрическим и магнитным полями. Если продолжить сравнение то его ионизирующая способность значительно меньше (приблизительно на два порядка), а проникающая способность гораздо больше, чем у a -частиц. b -излучение — это поток быстрых электронов.

• g -излучение — в отличие от двух предыдущих, не отклоняется электрическим и магнитными полями. Ионизирующая способность невелика. А вот проникающая способность просто колоссальна. g -излучение это коротковолновое электромагнитное излучение у которого длина волны не велика l < 10 ^-10 м. Следствием этого являются ярко выраженные корпускулярные свойства. Период полураспада (Т _1/2 ) сокращается, приблизительно в два раза.

Б13

1. Наведіть приклади кондуктометричних ферментних біосенсорів.

1. Принцип роботи афінної хроматографії. (білет 14)

Аффинный означает родственный (от латинского af finis) или, точнее, обладающий сродством. Аффинная связь в нашем случае подразумевает биоспецифическое взаимодействие, отличающееся исключительной избирательностью. Такая избирательность лежит в основе множества строго детерминированных процессов, протекающих в организме.

В качестве примеров можно назвать взаимодействия между ферментами и их субстратами или ингибиторами, между гормонами и их рецепторами, между антигенами и антителами к ним, между многими малыми молекулами, например, витаминами и специфическими транспортными белками, доставляющими их в клетку.

Наконец, между нуклеиновыми кислотами и специфическими белками, управляющими реализацией их функций: редупликацией, транскрипцией и трансляцией.

Вся суть метода заключается в конформационном соответствии. Ни одна из связей не является специфичной. Поэтому их разрыв при элюции очищенного вещества может быть осуществлен с помощью обычных приемов: изменением рН, увеличением ионной силы (иногда и температуры) элюента, введением в его состав органических растворителей и детергентов.

В некоторых случаях может потребоваться вмешательство денатурирующих агентов (мочевина, формамид), нарушающих само конформационное соответствие пары лиганд - вещество.

Из сказанного ясно, что главное преимущество аффинной хроматографии состоит в ее очень высокой избирательности. Вместе с тем, сам способ связывания вещества с матрицей через лиганд в условиях конформационного соответствия является, как правило, идеально мягким и, в отличие от других видов хроматографии, не угрожает нативности очищаемого вещества, например, его ферментативной активности.

2. Що таке радіоізотопи та які відкриття є ключовими в їх дослідженні? (білет 15)

Радіоізотопи – це атоми, що містять нестабільну комбінацію нейтронів і протонів. Така комбінація може проявлятись природньо, як в радію-226, чи штучно через вплив атомів. В деяких випадках використовуються ядерні реактори, в інших – циклотрони для отримання штучних радіоізотопів. Атоми, що містять нестабільну комбінацію, випромінюють радіоактивну енергію досягаючи стабільності, називаються радіоізотопами. Процес випромінювання – названо розпадом. Процес радіоактивного розпаду є унікальним для кожного радіоізотопу і вимірюється часом півжиття (або часом напіврозпаду).

Ключові події в дослідженні радіоізотопів:

• 1. Відкриття штучної радіоактивності (J.F Joliot-Curie and Irene Joliot-Curie в Парижі в 1934 році).

• 2. Отримання радіоізотопів за допомогою циклотрона (відкрив Ernest O. Lawrence в Берклі в 1930).

• 3. Отримання радіоізотопів за допомогою ядерного реактора (продемонстрував Enrico Fermiand з співавторами в Римі в 1942.

3. Чому використовують радіоізотопи в молекулярній біології? (Білет 11)

1. Висока активність. Проби мічені ізотопом (наприклад Р-32 можуть бути детектовані в кількостях 0,1 пг на зразок ДНК;

2. Мічені ізотопами продукти забезпечують приблизно 125 кратне підвищення чутливості в порівнянні з використанням барвника етидіумброміду, з максимальним 625 кратним підвищенням при 3-х суточній експозиції;

3. Чутливість радіоізотопного мічення в 10-50 раз вища ніж мічення біотином і в 100 разів вище, ніж мічення лужною фосфатазою;

4. Така різниця в чутливості є критичною перевагою, коли використовуються дуже малі кількості ДНК, які повинні бути детектовані методом гібридизації;

5. Чутливість радіоізотопної техніки також забезпечує переваги, коли мінімальна кількість мутантних штамів клітин повинні бути детектовані на фоні основної маси клітин дикого штаму;

6. Також виявнення вірусних часток гібридизацією з радіоактивно-міченими пробами;

7. Визначення послідовностей ДНК з використанням радіоізотопного аналізу значно ефективніше ніж з використанням лазерів та CCD камер та флуорисцентних міток;

8. Визначення швидкості та ефективності біосинтезу НК та білків in vitro та in vivo.

Специфічність

1. Ізотопний аналіз забезпечує вищий рівень специфічності за рахунок високого співвідношення сигнал/шум в порівнянні з аналізом з використанням флуорисцентних та ензиматичних міток. Сильний і унікальний сигнал радіоактивної мітки виділяється на фоні шумів, в той час як сигнал з флюорисцентної проби є фотоном в видимій області, який може появлятись за рахунок неспецифічних інтерферуючих впливів.

2. Коли використовуються радіоактивні ізотопи, вони покращують можливість зчитування та інтерпретацію результатів.

Одна із причин - низька ціна:

1. Ціна одного визначення з використанням гібридизації нуклеїнових кислот та радіоізотопів складає від 5 до 10 доларів США. Необхідне обладнання включає термоциклер та прилад для електрофорезу, ціна менша ніж 10 тис. Доларів США.

4. Недоліки радіоізотопних методів. (Білет 22)

• Шкідливі умови роботи для персоналу;

• Шкідливі відходи та проблеми захоронення;

• Необхідність в спеціально обладнаних лабораторіях;

• Необхідність отримання допуску до роботи з радіоактивними ізотопами;

• В деяких випадках короткоживучість мічених зразків ( при використанні Р-32 та І-125.

5. Що таке час напівжиття радіоактивних ізотопів? Навести кілька прикладів радіоізотопів та час їх напівжиття. (Білет 12)

Число радиоактивных ядер одного типа постоянно уменьшается во времени благодаря их распаду. Скорость распада принято характеризовать периодом полураспада: это время, за которое число радиоактивных ядер определенного типа уменьшится в 2 раза.

Для радионуклида с периодом полураспада 1 час это означает, что через 1 час его количество станет меньше первоначального в 2 раза, через 2 часа - в 4, через 3 часа - в 8 раз и т.д., но полностью не исчезнет никогда. В такой же пропорции будет уменьшается и радиация, излучаемая этим веществом. 

6. Найбільш часто використовувані в молекулярній біології ізотопи?

(Білет 13)

7. Визначення хроматографії, що лежить в основі її роботи.

(Білет 16)

ПЕРИОД ПОЛУРАСПАДА. Важной характе­ристикой радиоактивного вещества является период полураспада — время, за которое распадается по­ловина количества исходного вещества. Например, если половина его распадается за четыре дня, то и период полураспада принимается равным четырем дням. Через следующие четыре дня распадается по­ловина оставшегося количества, через восемь дней его останется только 1/4, через 12 дней — 1/8 и т. д. Чтобы радиоактивность снизилась до 1% исходного вещества, должно пройти примерно семь периодов полураспада. Необходимо подчеркнуть, что половина атомов радиоактивного вещества распадается за указанное время лишь в среднем. Фактически некоторые ато­мы не распадаются вовсе, в то время как другие распадаются в значительно более короткие проме­жутки времени. Чем интенсивнее идет радиоактивный распад, тем короче период полураспада. Сильные излучатели живут гораздо меньше, чем слабые. Один грамм урана содержит около 2,5 -1021 ато­мов. Однако из этого астрономического количества в секунду распадается только около 12 тыс. атомов. Поэтому период полураспада урана исключитель но долог — около 4,5 млрд. лет. У тория он еще дольше — более 14 млрд. лет! Время полура­спада радия-226 — 1617 лет, радона — 3,82 дня, полония-218 — 3,05 мин, полония-212 — 3-Ю-7 сек, некоторых элементарных частиц — миллионные и миллиардные доли секунды.