稳定同位素标记物常见问题
稳定同位素标记技术在生物学中的应用
稳定同位素标记技术在生物学中的应用稳定同位素标记技术是一种在生物学中广泛应用的非放射性标记技术。
利用稳定同位素（例如氧、氮、碳等）替代常见同位素进行标记，从而实现对生物化学反应、分子代谢动力学、蛋白质组学等生物学问题的解决。
本文将对稳定同位素标记技术在生物学研究中的应用进行探讨。
一、基本原理稳定同位素标记技术是利用稳定同位素与生物分子中常见的同位素进行替代，以实现生物分子处于某种特定状态的标记技术。
其中，最为常用的是碳、氮和氢三种元素的同位素。
由于这些同位素在分子中的替代方式不影响分子的化学性质及反应，因此可以在生物体内进行标记实验。
二、应用场景稳定同位素技术广泛应用于生物学领域，特别是与代谢动力学、蛋白质代谢相关的研究。
例如，在生物代谢研究中，可以利用稳定同位素对代谢物质进行标记，然后追踪生物体内代谢物质的消耗及释放情况，以了解代谢物质在生物体内的转运、代谢及储藏等情况。
同时，利用稳定同位素标记的方法可以更精确地测量分子的代谢速率、生成速率以及分子代谢转化路径。
另外，稳定同位素的应用还不仅限于代谢学研究，它也可以用于蛋白质质谱组学以及代谢组学研究。
在蛋白质质谱组学研究中，稳定同位素标记技术可以提供蛋白质质量的定量信息，广泛应用于蛋白质质量筛选、亚细胞定位、蛋白质间的相互作用研究等领域。
在代谢组学研究中，可以通过稳定同位素标记的方法对生物体内代谢产物的生产和代谢动力学进行研究，从而获得这些代谢物质的来源、代谢途径和作用等。
三、存在的问题及展望虽然稳定同位素标记技术在生物学研究中有着广泛的应用，但同时也存在一些问题。
首先，稳定同位素标记的成本较高，标记萃取、纯化、分析需要昂贵的仪器和耗时的流程。
此外，稳定同位素过程中可能存在碳质量分馏，分析结果可能受到影响。
如何解决这些问题，提高稳定同位素标记技术的精度和可靠性，需要进一步的研究。
未来，稳定同位素标记技术在生物学领域的应用有着广阔的前景。
例如，可以在多个尺度上融合稳定同位素标记技术和其他方法，如RNA测序、高通量蛋白质质谱等，加强对生物体内代谢物和蛋白质的全面解析，推动生物学研究的深入。
稳定同位素标记法在食品营养成分分析中的应用
稳定同位素标记法在食品营养成分分析中的应用作者：覃天福来源：《中国食品》2024年第14期随着生活水平的提高，人们对食品品质和营养价值的要求越来越高，因此，准确、快速地分析食品中的营养成分具有重要意义。
稳定同位素标记法作为一种新型分析技术，利用稳定同位素的独特性质，可以追踪和分析食品中营养物质的来源和转化过程，帮助研究人员获得更加准确和详细的信息，从而更好地理解食品中营养物质的代谢和吸收过程。
随着科技的不断发展，稳定同位素标记法的灵敏度和精确度不断提高，在食品营养成分分析中的应用也越来越广泛。
一、稳定同位素标记法的基本原理（一）稳定同位素的定义和特性稳定同位素是指在原子核中，质子数相同、中子数不同的同种元素的不同核素，具有较高的稳定性，不会像放射性同素那样自发地发射粒子或电磁辐射。
稳定同位素的原子量与常见同位素的原子量略有差异，在实验中具有独特的应用价值。
（二）稳定同位素标记法的工作原理稳定同位素标记法是指利用稳定同位素的独特原子量对生物分子进行标记，从而追踪和研究生物体内外特定分子的运行和代谢过程。
其工作原理如下：首先，选择一个合适的稳定同位素作为标记物，如碳-13、氮-15、氢-2等；其次，将标记物引入生物分子中，如将碳-13标记的氨基酸加入培养的细胞中，让细胞合成蛋白质；最后，利用质谱仪等分析仪器，检测生物分子中标记同位素的相对含量，从而获得有关生物分子运行和代谢过程的信息。
（三）稳定同位素标记物的种类稳定同位素标记物主要包括氨基酸、核苷酸、糖类等生物大分子及其衍生物，在生物体内外具有广泛的应用。
具体而言，氨基酸标记物可用于研究蛋白质合成、降解和修饰过程，通过标记特定氨基酸，可以追踪蛋白质在细胞内的运动和代谢途径；核苷酸标记物可用于研究DNA和RNA的复制、转录和翻译过程，通过标记特定核苷酸，可以研究DNA损伤修复、基因表达调控等生物学问题；糖类标记物可用于研究糖蛋白和糖脂的合成、修饰和功能，通过标记特定糖类，可以探讨细胞黏附、信号传导等生物过程。
稳定同位素质谱仪器故障及处理
气相色谱-稳定同位素比质谱（GC-IRMS）质谱主机、元素分析仪（EA）、GC、工作站仪器正常时状态ConFlo IV+Flash EAGC Isolink+Trace1310+AS3000Peak shape CO2Peak shape N2Peak shape H2Ar bgd ConFlo IVAr bgd Flash EAAr BGD GCIsolinkCO2 zeroN2 zeroH2 zero2017年3月20（换色谱柱）2017年4月16（换色谱柱）2017年8月（仪器异常）2017年8月8（换氧化管）2017年8月18（换氧化管）2017年9月12（换柱子老化色谱柱）2017年12月20（换色谱柱）2017年12月20（换色谱柱）2017年12月20（换色谱柱）氧化注氧（oxidize）三种方式：1、深度氧化（刚换的反应管需要做，大概13个小时）软件界面GC IsoLink easy 里点击Oxidize左上角的小笔Pre oxidize pre Ox.start in Seq后打勾OK随便打开一个序列，运行序列，在sequence scripts下选择GC IsoLink pre Oxidation Gradient.isl Open OK*下次运行序列时，一定要记得把sequence scripts后面删空*离子源和针阀一定要处于关闭状态才可进行深度氧化2、GC IsoLink easy （关闭针阀比较安全）Combustion模式下，打开O2气瓶，Maintenance里点击Oxidize直接启动，需要2小时3分钟3、每次做样品后注氧（大概需要5分钟）软件界面GC IsoLink easy 里点击Oxidize左上角的小笔oxidize seed oxidation settingsPost Sample seed Ox后打勾OK更换色谱柱1、关闭离子源，关闭针阀，断开GC与质谱连接（Connected灰色），反吹打开（BF蓝色状态下为反吹开，灰色状态为反吹关）2、TRACE 1310面板上OVEN：50 Front inlet SSL：50（降至50度方可操作，防止烫伤）Colum flow：设置为0.01或者关闭（处于OFF状态），换完之后记得开3、打开GC TRACE 1310 的门，拆下里面的色谱柱（操作一定要小心，拧螺丝的时候轻轻拧）取出新的色谱柱，两端用陶瓷割刀各割去一小段，大概2~3mm即可，新色谱柱进样口端螺丝往上5mm左右穿上垫子，固定位置，连接GC IsoLink端15mm左右，一定要用合适的石墨垫，使劲拧紧螺丝，拉色谱柱不会动为止。
使用化学技术进行同位素测定的技巧
使用化学技术进行同位素测定的技巧同位素测定是一种重要的研究手段，它可以帮助科学家了解物质的组成和变化。
在化学领域，同位素测定被广泛应用于各个方面，如地质学、生物学、环境科学等。
本文将介绍一些使用化学技术进行同位素测定的技巧，以及在实践中需要注意的一些问题。
首先，选择适当的同位素标记是进行同位素测定的关键。
同位素标记可以通过多种方式实现，包括放射性同位素标记、稳定同位素标记和化学标记等。
其中，放射性同位素标记通常用于测定样品中微量元素的含量和空间分布，而稳定同位素标记则可用于追踪化学反应路径和动力学。
化学标记则更加灵活，可以根据需要选择不同的分子标记，如荧光标记、荧光染料标记等。
其次，保持样品的纯度和稳定性至关重要。
在进行同位素测定之前，需要通过适当的提纯和处理方法去除干扰物质，以确保测量结果的准确性和可靠性。
此外，样品的稳定性也是很重要的，特别是对于易挥发或易降解的物质。
在样品的处理和储存过程中，需要采取一些防止物质分解或挥发的措施，例如低温储存、惰性气氛封存等。
另外，选择适当的测量技术和仪器设备也是同位素测定的关键。
目前，常用的同位素测定技术包括质谱法、核磁共振法、辐射计数法等。
其中，质谱法是最常见且常用的技术之一，它可以实现对样品中各种同位素的分析和测定。
质谱仪是进行质谱分析的关键设备，目前有多种类型的质谱仪可供选择，如质子传导质谱仪、感应耦合等离子体质谱仪等。
此外，在进行同位素测定时，还需要了解和控制一些常见的误差源。
同位素测定存在着多种误差源，包括仪器误差、样品制备误差、环境干扰等。
在实践中，科学家需要采取一系列措施来减小误差，并确保测量结果的准确性。
例如，进行标准品校正、多次测量和平均值计算等。
最后，同位素测定的应用非常广泛。
在地质学中，同位素测定可以用于地球年代学、岩石成因研究等方面。
在生物学中，同位素测定可用于研究食物链、迁徙路径和生物代谢等。
在环境科学中，同位素测定可以用于追踪环境污染和地下水流动等。
利用稳定同位素技术研究代谢动力学和营养与健康的关系
利用稳定同位素技术研究代谢动力学和营养与健康的关系稳定同位素技术是一种先进的生物医学研究手段，它以同位素标记分子的代谢过程为基础，通过分析同位素比值的变化来解析生物大分子的代谢途径。
利用稳定同位素技术研究营养与健康的关系，已成为营养学和健康科学领域的研究热点。
本文将深入探讨稳定同位素技术在代谢动力学和营养与健康关系研究中的应用。
一、稳定同位素技术概述稳定同位素技术是一种以非放射性稳定同位素标记大分子化合物，进而追踪其代谢过程的生物医学研究手段。
可以用来研究蛋白质代谢、碳水化合物代谢、脂类代谢等众多代谢途径，不仅提供了对人体健康问题的深入了解，也在疾病研究、药物研发和精准医疗等领域起到了重要作用。
二、稳定同位素技术在代谢动力学研究中的应用稳定同位素技术能够在非放射性的情况下完成代谢分析，使研究者可以通过同位素标记的分子来追踪其代谢途径。
在代谢动力学研究中，该技术可以用来解析代谢途径、代谢产物的生产量、代谢速度及能量流动等多方面问题。
下面，将分别从蛋白质代谢、碳水化合物代谢和脂质代谢三个方面来介绍其在代谢动力学研究中的应用：1.蛋白质代谢稳定同位素标记的蛋白质可以通过稳定性同位素比对其酸或碱水解产物中的同位素比例进行测定。
通过测定不同时间点的同位素比值变化，可以研究蛋白质的代谢速度、半衰期和组成成分等，从而探究蛋白质代谢途径和蛋白质代谢与健康的关系。
2.碳水化合物代谢稳定同位素标记的碳水化合物可以跟踪其在体内的代谢过程，例如可跟踪乳糖、葡萄糖和葡萄糖异构体等，其代谢速度和代谢途径均可由其同位素比率证明。
通过测定不同时间点的同位素比值变化，可以研究碳水化合物的代谢速度、组成和热效应等，从而探究碳水化合物代谢途径、机制和与健康的关系。
3.脂类代谢稳定同位素标记的脂类可以通过同位素标记法追踪其在体内代谢过程，如胆固醇、脂肪酸和磷脂酰肌醇等。
通过测定不同时间点的同位素比值变化，可以研究脂类的代谢速度、组成和合成过程等，从而探究脂类代谢途径、机制和与健康的关系。
稳定同位素标记化合物的特点
稳定同位素标记化合物的特点
1. 稳定同位素标记化合物超精准呀！就像给特定的分子打上了独特的标记，比如在医学研究中，追踪药物在体内的去向，哇塞，那可真是厉害得很！
2. 它们的稳定性简直无敌了好吗！就如同坚固的堡垒，不惧各种环境变化。
举例说，在农业领域对作物吸收养分的过程研究，稳定得让人惊叹！
3. 稳定同位素标记化合物的专一性好强啊！就好像专一的恋人，只认准它所标记的目标。
在环境监测中能准确追踪污染物的来源，这也太牛了！
4. 你想想，这些化合物的可重复性多棒！就好比一个忠实的伙伴，每次都能给出可靠的结果。
像在化学实验中一次又一次准确呈现，太厉害了吧！
5. 哇，它们的灵敏度那叫一个高啊！简直如同敏锐的侦探能察觉到细微的线索。
在食品安全检测中能迅速发现问题，这也太神了！
6. 稳定同位素标记化合物的分辨力真是没得说呀！就像能清楚分辨真假的火眼金睛。
在生物学研究中对不同物质的区分，厉害得不要不要的！
7. 它们的适应性很强哟！如同一个全能选手，在各种领域都能大展身手。
从科研到工业，处处都有它们的身影呢！
8. 这些化合物真的是科研的秘密武器啊！就好像武侠小说里的绝世宝剑，助科学家们在探索的道路上披荆斩棘。
结论：稳定同位素标记化合物有着诸多超级厉害的特点，在各个领域都发挥着至关重要的作用，绝对是不可忽视的科研利器！。
稳定性同位素示踪法(优质PPT文档)
质谱分析法
光谱分析法
2.同一元素的同位素具有相同的化学性质 需用Pyrex玻璃管（1cm Φ2mm）吸满样液，烘干后再放入放电管。
可进行放射性示踪法难以进行的实验。 10、N素损失率： 七．15N实验结果计算
进样过程
制样时注意：
3.同一元素的同位素之间存在质量差异 以下在质谱仪上进行
(3)离子峰的选择（14N和15N的峰比28N、29N小10倍，选28N、29N、30N）。 例：N素中T最长的13N：T=9. R回 = 已检出的Nf量 / Nf×100% (9)
2.同位素效应：藻类对14C、13C、12C的吸 收依次递减。
3.予测样品测定项目……
五、质谱和光谱测定15N原理
14N和15质量不同 质谱：把N2离子化为28N-N2，29N-N2 ，30N-N2 使其 在均匀磁场中发生不同角度偏转 2 光谱：28N-N2：谱线波长为2976.8埃
29N-N2：谱线波长为2982.9埃 30N-N2：谱线波长为2988.6埃
参考公式
af = Wp• Rp• ap/Nf• RN
式中： af：N素肥料的原子百分超 Wp：植物总重量（待测） ap：植物样品中原子百分超 Rp：植物样品中含N百分率
Nf：施纯N量 RN：N肥利用率
注意事项：
1.同位素交换反应：在一定条件下，标记 的铵盐可与大气发生反应：
15NH+4水溶液+14NH3→14NH+4水溶液+15NH3 15N丰度高时应注意。
核素 A（%） 质量数
14N 99.635
14
15N 0.365
15
注意：由于同位素之间的质量差异，因此 它们的物理、化学、生物化学等性质会有 所不同，进行实验时，需注意同位素效应。
稳定同位素示踪技术全解
(二) “A”值
“A”的概念是假定土壤中的某一营养物 质（如氮）有两个来源，一个是 土壤中固有 的营养物质（土壤氮）即“A”，另一为已知
数量的施入土壤的营养物质（肥料氮），而
用作物对两个来源的氮吸收几率相等。也即：
“A ” 值 NDFS% = 施肥量（公斤氮/公顷） NDFF%
NDFS% “A”值 = × 施肥量（公斤氮/公顷） NDFF%
局限性:
1. 标记化合物偏高;
2. 样品制备复杂;
3. 所需的仪器如质谱仪比较昂贵。
第二节 稳定同位素15N的测定方法
氮元素的同位素
同位素
12N
射线种类
半衰期
自然丰度 (原子%)
13N
14N 15N 16N 17N 18N
β+ β+
0.011s 9.96min 99.635 0.365
β β β
积累在豆株各部位的N素随着籽实的膨大
而进行再分配，从夹伸长期到籽实肥大 期，叶柄的N素最先开始运转。
Kunio 等应用13C标记13CO2 及15NO2的 双标记技术研究水稻植株从顶叶到根对C和 N的吸收及转移规律。结果表明：C和N从 叶到根的运转中，13C从喂饲叶运转到其它 器官需1天；15N通过喂饲叶片在几小时内迅 速运转。15N进入成熟根后再运转至新根及 鞘中，大量15N从叶运输到根后，最后累积 于新根中。
15N原子% 15N + 14N
15N
× 100
= 自然物质中某元素的同位素丰度称为自
然丰度或天然丰度。
原子百分超
某一同位素丰度与自然丰度之差称为同
位素的原子百分超。
将15N浓缩到自然丰度的10倍，其原子 百分超是多少？ 3.65% - 0.365% = 3.285% 在实际测定中，应该采用对照组生物样 品的自然丰度。
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1913年汤姆逊和阿斯顿在用磁分析器研究氖时，发现了氖的两种同位素—氖20和氖22。
这是第一次发现稳定同位素。
1919年阿斯顿制成质谱仪，随后他在71种元素中，发现了202种同位素，并测定了各同位素的丰度。
1920年赫维西和策希迈斯特尔研究了同位素交换反应。
1931年尤里等发现重氢；1933年路易斯等用电解法制得纯重水；1934年挪威利用其廉价水电能建立了第一座重水工厂。
1942年美国建造了电磁分离器并分离出铀235；1943年美国又建立了三座六氟化铀气体扩散工厂生产铀235；1944年美国橡树岭国家实验室首先生产了千克量的铀235，并制造了第一颗原子弹。
重水既是建造反应堆的重要原料，又是热核燃料和热核武器的原料。
第二次世界大战后，一些国家竞相研究生产重水的新方法，其中硫化氢双温交换法、液氢精馏法等都实现了工业化生产。
小编今天带大家了解一下，同位数化学的发展史，检测一下你能答对几个问题呢？
问题一：作为分析检测人员，当提到稳定同位素标记物你的第一反应是啥？
答：质谱
问题二：稳定同位素标记物一般做什么用呢？
答：内标、药物研究
问题三：稳定同位素标记物的关键质控指标是什么呢？
答：纯度、丰度
问题四：那证书中经常出现的两个纯度Chemical purity，Isotopic abundanc是啥意思呢？
答：Chemical purity：化学纯度，一般都是采用色谱法测定（GC、HPLC）；
Isotopic abundance：同位素丰度，一般都是采用质谱来测定；
问题五：那如图所示这个3-氯-1，2-丙二醇-d5纯度到底是多少呢？
答：Purity（3-氯-1，2-丙二醇-d5）=98.25%*96.14%，即94.5%，或者套用近似公式：
Purity（3-氯-1，2-丙二醇-d5）=98.3%*99.2%^5，即94.5%
问题六：如果选择同位素标记物做内标应该重点关注哪些问题呢？
1.同位素内标必须具有足够高的纯度，应尽量选择同位素丰度＞98%以上的标准品；
2.避免同位素内标与待测物发生同位素交换反应，例如2H（氘，D）会出现与流动相溶剂中活泼氢之间的交换。
如出现上述情况，则需选择其他同位素（13C/15N等）内标。
3.如果使用氘代内标，需选择与待测物质量差≥3（即D3以上）的标记产品；
4.要根据检测方法选择合适的同位素取代位置；
举个例子：
检测标准：食品中邻苯二甲酸酯的测定（GB5009.271-2016）
检测目标物：邻苯二甲酸二甲酯（DMP），CAS 131-11-3
解析：
1. 红色箭头处为化学键可能断裂位置；
2. 此内标与化合物质量差为4，即D3以上的标记产品；
3. 取代位置均为苯环上的氢，因此特征离子（含苯环）之间的差值为4，质谱区分度较好；
问题七：怎样在线查询目标物的质谱图？-工具推荐
答：对于一些已知化合物，有时实验检测过程中找不到某个物质的特征离子，我们可以借助NIST在线谱库找到该物质的碎片离子，然后搜索该物质几个特征离子同时出现的地方就可以了。
上海安谱实验科技股份有限公司，于1997年组建成立，总部位于上海，目前拥有500多位员工，2018年销售额超过5亿人民币；是中国领先的实验用品供应链管理服务商；目前公司已是集研发、生产与销售以及客户供应链管理为一体的综合性企业；主要产品包括化学试剂、标准品、气相色谱相关耗材、液相色谱相关耗材、样品前处理产品、实验室通用耗材、小型仪器等。