113C标记在代谢途径中的应用汇报人：同位素示踪技术稳定性同位素13C在代谢中的应用展望目录PartI同位素示踪同位素（Isotope）由于原子核所含有的中子数不同，具有相同质子数的原子具有不同的质量，这些原子被称为同位素。例如，碳的3个主要同位素分别为12C、13C和14C，它们都有6个质子和6个电子，但中子数则分别为6、7和8。通过同位素标记核素或同位素标记化合物跟踪研究相关物体运动过程及其规律的一种研究方法。Ø同位素根据其质量不同有轻重之分，又根据其物理性质不同可分为放射性同位素和稳定同位素Ø凡能自发地放出粒子并衰变为另一种同位素者为放射性同位素。无可测放射性的同位素是稳定同位素。Ø稳定同位素其中一部分是放射性同位素衰变的最终稳定产物。例如206Pb和87Sr等。另一大部分是天然的稳定同位素，例如12C和13C、18O和16O等。Ø与质子相比，含有太多或太少中子均会导致同位素的不稳定性，如14C。这些不稳定的“放射性同位素”将会衰变成稳定同位素。分类同位素示踪的基本依据放射性同位素元素的同位素具有：1)化学及生物学性质同一的示踪性2)物理性质差异的可探测性稳定性同位素元素的同位素具有：1)化学及生物学性质同一的示踪性2)物理性质差异的可探测性3)同位素的天然组成恒定特点放射性同位素1.测量灵敏度高，活度检测限Amin=1Bq,相应物质的质量检测限10-12-10-17g2.能与内源物质相区分，可在生理稳恒条件进行代谢研究。3.样品制备及测定简便。4.结合显影或显像技术可进行定位定量或半定量测定。稳定性同位素1.现代质谱核素丰度测定的精度可达0.01%.2.利用同位素稀释原理可计算样品中的物质来自示踪剂的比率。3.样品制备分析需大型设备。4.无放射性，无衰变，无污染。有时是唯一的。稳定同位素标记法几个术语：u核素的丰度：稳定同位素的计量单位，是一种核素在其所属元素的同位素原子中所占的原子百分数。u核素的自然丰度：核素在自然状态下的丰度。u核素的原子百分超：核素的丰度较自然丰度超出的部分。常用的稳定性示踪核素列表ElementHeavyisotopesLightisotopesH2D(0.0156%)1H(99.9844%)N15N(0.366%)14N(99.634%)C13C(1.108%)12C(98.892%)S36S(0.02%)34S(4.22%)32S(95.02%)33S(0.75%)O18O(0.204%)16O(99.759%)17O(0.037%)13C标记法利用13C标记营养物培养样本，选择性回收13C标记的DNA，在鉴定微生物的同时研究其代谢功能。一、代谢通量分析的应用13C标记的应用稳态13C-MFA的分析流程示意图代谢通量分析是利用物质代谢平衡或碳平衡原理来确定代谢网络中的通量分布。在代谢研究中，首先是尽可能弄清细胞中的代谢网络，确定整个代谢网络的通量分布，进而表征细胞的代谢能力，再釆用基因工程手段对特定位点进行遗传修饰，对发酵条件的优化和菌种的改良具有重要意义在各种组学数据中，代谢通量组最能反映细胞代谢特性，而13C标记实验是准确获得代谢通量组的可靠方法。当前的13C代谢通量分析主要依赖于菌体蛋白水解氨基酸丰度的测定，只适用于与菌体生长密切关联的生物过程的研究。在细胞代谢稳态条件下，标记同位素达到稳态后，以13C为标记物质，数据不仅来自于胞外通量的测量，还包括通过NMR或GC-MS来测量得到的大量胞内代谢物的标记状态在13C标记实验中，标记的底物通常为葡萄糖被引入生物反应体系中，随着生化反应的发生，经化学重排、化学键的断裂及新化学键的生成，原子将分布于整个代谢网络，即存在于胞内代谢物及生物组成之中。随着葡萄糖的消耗，标记碳原子在代谢物库中的同位素的丰度不断增加直至接近平衡，代谢物的同位素丰度通过或检测获得。13C标记在代谢通量分析的应用13C在有机营养代谢研究中的应用近年来，在稳定同位素技术应用的相关报道中，关于蛋白质代谢规律的研究涉及最多。稳定同位素技术可用于测定总体蛋白代谢、组织蛋白代谢、蛋白质合成率（FSR）、蛋白质定量等。15N、13C和2H为常用的标记稳定同位素。13C标记的位置通常是氨基酸的A2羧基。同位素标记氨基酸就是通过化学方法将氨基酸分子中的某种元素置换为稳定同位素，甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、L-酪氨酸等均可作为示踪氨基酸。常规的方法是：直接观察植物...
