Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

isotoper

Oprindelige forfattere HLoN, JKje og KLRa Seneste forfatter MHansen

/@api/deki/files/13507/=ud_a_60754.mp3?revision=2

Isotoper. Stabile og ustabile atomkerner kan afbildes i et diagram som funktion af antallet af protoner og neutroner i kernerne. Isotoper har samme antal protoner, men forskelligt antal neutroner, isotoner har samme antal neutroner, men forskelligt antal protoner, og isobarer har samme antal nukleoner.

Isotoper. Stabile og ustabile atomkerner kan afbildes i et diagram som funktion af antallet af protoner og neutroner i kernerne. Isotoper har samme antal protoner, men forskelligt antal neutroner, isotoner har samme antal neutroner, men forskelligt antal protoner, og isobarer har samme antal nukleoner.

isotoper, atomkerner med samme protontal, men forskellige neutrontal. Isotoper kan være stabile eller radioaktive. De fleste grundstoffer er blandinger af stabile isotoper. Når et grundstof indgår i en kemisk reaktion, vil dets isotoper følges ad; en radioaktiv isotop kan derfor fungere som markør (tracer) for det pågældende grundstof. Isotopers blandingsforhold kan bestemmes præcist vha. et massespektrometer. Til produktion af større mængder af isotoper i ren eller beriget form benyttes isotopseparatorer. En bestemt isotop angives ved at anføre massetallet foroven til venstre for grundstofsymbolet, fx 1H for hydrogen og 2H for deuterium. Se også atomkerne.

Ordet isotop kommer af iso- og gr. topos 'sted, plads', dvs. i det periodiske system.

Kosmisk dannede isotoper

Forekomsten af visse radioaktive isotoper eller bestemte forhold mellem stabile isotoper er karakteristiske for kosmisk materiale. Man taler om kosmogent dannede isotoper, fx 10Be, 14C, 26Al, 36Cl og 60Fe, der alle er radioaktive og har en så kort halveringstid (<107 år), at de ikke kan have været til stede på Jorden siden dens dannelse for 4,5 mia. år siden, men nødvendigvis må være dannet i rummet inden for de sidste par millioner år og derefter er faldet ned på jordoverfladen. Visse stabile isotoper forekommer i meteoritter i et andet forhold end her på Jorden. Det gælder fx den stabile ædelgasisotop 129Xe, der stammer fra henfald af 129I. Materiale med ekstra 129Xe i forhold til andre Xe-isotoper må være ekstraterrestrisk og er sandsynligvis dannet tidligt i Solsystemets historie. I sjældne mikrodiamanter i kulchondritter findes isotopforhold, der tyder på, at diamanterne er dannet i atmosfæren på en fremmed stjerne, før Solsystemet blev til.

Anvendelse inden for biologien

Liste over de mest almindeligt anvendte radioaktive isotoper i molekylærbiologien
radioisotophalveringstidstrålingstypemaksimal strålingsenergi (MeV)*anvendelse i molekylærbiologien
tritium (3H)12,35 årelektron (β)0,019nukleotider
aminosyrer
organiske stoffer
uorganiske stoffer
kulstof 145730 årelektron (β)0,156nukleotider
aminosyrer
organiske stoffer
fosfor 3214,3 dageelektron (β)1,709nukleotider
uorganiske stoffer
fosfor 3325,5 dageelektron (β)0,248nukleotider
uorganiske stoffer
svovl 3587,5 dageelektron (β)0,167aminosyren methionin
aminosyren cystein
nukleotider
jod 12560 dagegamma (γ)0,035protein
*MeV=106 elektronvolt

Molekyler, som indeholder atomer med flere forskellige isotoper, især radioaktive isotoper, har fundet stor anvendelse til at klarlægge biokemiske og molekylærbiologiske processer og følge stoffers omsætning i levende celler eller i hele organismen. Det har især drejet sig om brugen af de ikke-radioaktive tunge isotoper deuterium (2H), tungt kvælstof (15N) og tung ilt (18O) samt de radioaktive isotoper tritium (3H), kulstof (14C), fosfor (32P og 33P) og svovl (35S), der alle udsender betapartikler af varierende energi, samt om isotoper af jod (fx 125I og 131I), der udsender gammastråling.

Annonce

Ved at tilsætte radioaktivt kuldioxid (14CO2) til kulturer af belyste cyanobakterier blev det fra omkring 1945 muligt at følge trin i fotosyntesen, og primærproduktionsmåling vha. kulstof-14 er meget anvendt. Levende celler kan optage radioaktivt fosfat (32PO43-) og indbygger det først i nukleotider og derpå i DNA og RNA. Ved at tilføre levende celler aminosyrer mærket med 14C eller de to svovlholdige aminosyrer cystein og methionin mærket med 35S er biosyntesen af proteiner blevet undersøgt. Inden for immunologien er antistoffer med påkoblet radioaktivt jod af stor praktisk betydning, fx ved analyse af infektioner. Inden for molekylærbiologien anvendes industrielt fremstillede nukleotider mærket med 32P og 33P til DNA-sekventering og til fremstilling af specifikke markørmolekyler for en række forskellige gener.

I nogle forsøg benyttes en puls-mærkning, hvor de radioaktive molekyler kun tilsættes i kort tid til cellerne eller organismen, hvorefter det radioaktive stof bortfortyndes ved tilsætning af store mængder af det ikke-radioaktive molekyle. Denne fremgangsmåde, kaldet pulse-chase, gør det muligt tidsmæssigt at følge de enkelte trin i omdannelsen af det tilsatte molekyle gennem organismens biokemiske processer.

Mængden af det radioaktive stof måles nemt og med stor præcision vha. en scintillationstæller, hvorimod mængden af de ikke-radioaktive tunge isotoper mere vanskeligt må bestemmes ved massespektrometri. Hvis det er ønskeligt at lokalisere det radioaktive stof i en celle, anvendes autoradiografi, hvor den udsendte stråling eksponerer en følsom overflade, fx en røntgenfilm. Ved at anvende en isotop, som udsender en lavenergetisk betapartikel (fx 3H), og som derfor har en meget begrænset rækkevidde, kan der opnås en positionsbestemmelse af objekter med en størrelse af ca. 1 μm svarende til mange af en celles organeller.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Henrik Loft Nielsen, Jørgen Kjems, Kaare Lund Rasmussen: isotoper i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 19. august 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=99909