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Biochemische Methoden I > Türler > Flashcards

Türler Flashcards

1
Q

Protonen

A

Ladung +1, Spin 1/2, Masse ~1 u

3 Quarks: 2 up (u) mit Ladung +2/3 & 1 down (d) mit Ladung -1/3

Anzahl Z, Ordungszahl

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Q

Neutronen

A

Ladung 0, Spin 1/2, Masse ~1 u

nur im Kern stabil

Freie Neutronen zerfallen: n –> p + e + ν_ + Energie

Aus 3 Quarks: 1 up (u) mit Ladung +2/3 und 2 down (d) mit Ladung -1/3

Anzahl N, Neutronenzahl

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3
Q

Elektronen

A

Ladung -1, Spin 1/2, Masse ~5.5 10-4 u

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4
Q

Nukleonen

A

Teilchen des Kerns

werden durch die starken Kernkräfte gebunden
(Austausch von π-Mesonen)

Anzahl A, Massenzahl

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5
Q

Masse M(Z,A) des Nuklids

A

M(Z,A) = Z * MH + (A-Z) * MN – BE/c2

Z: Ordnungszahl (Protonenzahl)
A: Massenzahl
MH: Masse des neutralen H-atoms
(938.791 MeV/c2)
MN: Masse des Neutrons
(939.573 MeV/c2)
BE: Bindungsenergie (MeV)

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6
Q

Hauptsächlichste radioaktive Zerfallsarten

A

Kerne mit Neutronenüberschuss:
β- -Zerfall

Kerne mit Protonenüberschuss:
β+ -Zerfall
EC-Zerfall (electron capture)

Schwere Kerne:
α -Zerfall
SF -Zerfall (spontaneous fission)

Fast alle angeregten Kerne:
γ -Zerfall

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7
Q

β- -Zerfall

A

n –> p+ + e- + ν_e

Radionuklide für Biochemiker

mit und ohne γ-Strahlung

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8
Q

β+ -Zerfall

A

falls MA – MB > 1.022 MeV

p+ –> n + e+ + νe

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9
Q

α -Zerfall

A

AZ –> A-4(Z-2)2- + 4He2+

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10
Q

EC-Zerfall (electron capture)

A

p (Kern) + e- (Hülle) –> n + νe

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11
Q

SF -Zerfall (spontaneous fission)

A

AZ –> A’Z’ + A-A’-x(Z-Z’) + x * n

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12
Q

γ -Zerfall

A

AZ* –> AZ + γ

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13
Q

Isobare

A

Gleiche Massenzahl

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14
Q

Isotope

A

Gleiche Protonenzahl

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15
Q

Isobarenregel 1

A

A ungerade (g,u & u,g) –> nur 1 stabiles Nuklid

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16
Q

Isobarenregel 2

A

A gerade (u,u & g,g) –> 2 stabile Nuklide (3 bei A=124,136)

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17
Q

In der Atmosphäre durch kosmische Strahlung erzeugte Radionuklide

A

3H, 7Be, 10Be, 14C, 32Si,

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18
Q

α -Strahlen

A

Teilchenstrahlung

  • 2-fach positiv geladenes Teilchen (He-Kern)
  • hohes Ionisierungspotential
  • kurze Reichweite

4He, 2-fach positiv, ~4 AMU (Atomic Mass Unit)

Aus dem Kern nach spontaner Umwandlung

diskrete Energieverteilung

Reichweite im Gewebe: einige hunderstel mm

direkte Wirkung: dichte Ionisierung entlang der Bahn in vielen Einzelprozessen

Energieverlust: Bragg Kurve (zuerst exponentielles Wachstum, dann rapider Abfall)

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19
Q

β-Strahlen

A

Teilchenstrahlung

  • Elektronen oder Positronen
  • kontinuierliche Energieverteilung
  • mittlere Reichweite

Elektron e- eifach negativ, Positron e+ einfach positiv, ~5.5 x 10-4 AMU (Atomic Mass Unit)

Aus dem Kern nach spontaner Umwandlung

kontinuierliche Energieverteilung

Reichweite im Gewebe: einige mm

direkte Wirkung: lockere Ionisierung entlang der Bahn in vielen Einzelprozessen

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20
Q

Neutronen Teilchenstrahlung

A

n, neutral, ~1 AMU (Atomic Mass Unit)

Aus dem Kern nach induzierter Umwandlung oder Spaltung

diskrete oder kontinuierliche Energieverteilung je nach Kernreaktion

Reichweite im Gewebe: stark energie- und materialabhängig

direkte Wirkung: Wechselwirkung mit Atomkernen, Rückstoss-Protonen

indirekte Wirkung: Alpha-Teilchen, Protonen, γ-Quanten

Energieverlust: Bragg Kurve (zuerst exponentielles Wachstum, dann rapider Abfall)

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21
Q

γ-Strahlen

A

Wellen- oder Photonenstrahlung

  • Photonen
  • niedriges Ionisierungspotential
  • lange Reichweite

Neutral, keine Masse

Aus dem Kern nach Umwandlung (iduziert oder spontan)

diskrete Energieverteilung

Reichweite im Gewebe: einige 10 cm (exponentielle Schwächung, vermindern auf dem Weg durch Materie Anzahl nicht Energie)

direkte Wirkung: Energie wird in einem Vorgan ganz oder teilweise an Hüllenelektronen übertragen

indirekte Wirkung: so entstandene Sekundär-Elektronen ionisieren im Gas oder lösen andere Prozesse in Festkörpern aus

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22
Q

Charakteristische Röntgen-Strahlung

A

Wellen- oder Photonenstrahlung

Neutral, keine Masse

Aus der Hülle nach spontanem Elektronen-Einfang (K-Strahler) oder Platzwechsel eines Elektrons

diskrete Energieverteilung

Reichweite im Gewebe: mm bis cm

direkte Wirkung: Energie wird in einem Vorgan ganz oder teilweise an Hüllenelektronen übertragen

indirekte Wirkung: so entstandene Sekundär-Elektronen ionisieren im Gas oder lösen andere Prozesse in Festkörpern aus

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23
Q

Röntgen-Bremsstrahlung

A

Wellen- oder Photonenstrahlung

Neutral, keine Masse

Beim Abbremsen eines Elektrons im Kernfeld

kontinuierliche Energieverteilung

Reichweite im Gewebe: mm bis cm

direkte Wirkung: Energie wird in einem Vorgan ganz oder teilweise an Hüllenelektronen übertragen

indirekte Wirkung: so entstandene Sekundär-Elektronen ionisieren im Gas oder lösen andere Prozesse in Festkörpern aus

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24
Q

γ - Spektrometrie

A

Wechselwirkung von Strahlung mit Materie

Photoeffekt (Absorption)

Comptoneffekt (Streuung)

Paarbildung (Absorption)

25
Q

Photoeffekt

A
26
Q

Comptoneffekt

A
27
Q

Paarbildung

A
28
Q

Flüssigszintillationspektrometrie

A

Flüssigszintillator besteht i.a. aus einer Mischung verschiedener Bestandteile (“Cocktail”):

a) Lösungsmittel für den Szintillator
evtl. b) Lösungsmittel für Probe, falls sie in a) nicht löslich ist
c) Szintillator
evtl. d) Frequenzwandler

Quenching um Photonen die den PM (Photomultipliertube) erreichen zu reduzieren.

29
Q

Lösungsmittel für Szintillator

A

Wird dominant durch die radioaktive Strahlung angeregt.

Verwednet vorwiegend aromatische Lösungsmittel (π-Elektronen) wie Toluol oder p-Xylol.

Sollte möglichts optimal die Anregungsenergie auf Szinillatormoleküle übertragen und selbst das dann emittierte Licht nur wenig absorbieren.

30
Q

Szintillator

A

Wichtig das Emissionsspektrum signifikant verschoben relativ zum Absorptionsspektrum um Verluste durch Energieabsorption klein zu halten.

31
Q

Optimale Szintillatoren

A

Emissionsspektrum abgestimmt auf PM (Photomultipliertube).

Hohe Ausbeute für Energietransfer zwischen Lösungsmittel und Szintillator.

Optimale Konzentration: Ca. bei 0.1 M (etwa 4g/l). Für höhere Konzentrationen wird Quenching beobachtet.

32
Q

Quenchkorrektur der Flüssigszintillation

(Vor- und Nachteile)

A

Nach Messung der Probe wird ein Aliquot eines absolut bekannten Standards (in ungequenchter Form) zugegeben und die Gesamtprobe nochmals gemessen.

Reduziert nicht nur Zählerausbeute, sondern verschiebt auch das Pulshöhespektrum.

z.B. tSIE-Methode (transformed Spectral Index of the External standard)

Vorteil:
Sehr genaue Methode

  • *Nachteile**:
  • Probe muss zweimal gemessen werden.
  • Absoluter Standard muss vorhanden sein.
  • Zerstörende Methode
33
Q

Čerenkov-Strahlung

(Vor- und Nachteile)

A

für Flüssigszintillation

β > 1/n
β = vTeilchen/vLicht
n = Brechungsindex

in Wasser (n = 1’332): Emin = 263 keV

gerichtete Strahlung

Vorteile:
- kein Szintillationscocktail nötig:
Ausbeutebestimmung nach Messung möglich
grösseres Probevolumen möglich
kein organischer Abfall
- kein chemischer Quench
- geringer Untergrund
- keine Strörung durch niederenergetisch β-Strahlung und α-Strahlung

Nachteile:

  • geringe Effektivität, z.B. 70% für 90Y statt 100% bei LSC
  • Farbquench
34
Q

(Radio)-Thin Layer Chromatography (TLC)

A
35
Q

(Radio)-HPLC

A

Legende der Buchstaben:
A = Eluentenreservoirs
B = Elektromagnetische Mischventile mit Doppelhubkolbenpumpe
C = 6 Wege Ventil
D = Druckkompensationsschleife, um Pumpimpulse der Pumpe zu egalisieren
E = Mischkammer
F = Manuelles Einspritzventil
G = Trennsäule
H = HPLC-Einheit
I = Detektor-Einheit (z.B. UV-Spektrometer)
J = Computer-Interface
K = PC
L = Drucker zur Ausgabe der Ergebnisse

36
Q

Radioaktives Zerfallsgesetz

A

N: Anzahl Atome
t: Zeit [s]
A: Aktivität [s-1]
T1/2: Halbwertszeit
τ: mittlere Lebensdauer
λ: Zerfallskonstante

37
Q

Direkt ionisierende Strahlung

A

Geladene Teilchen, die ihre Energie schnell verlieren

38
Q

Indirekt ionisierende Strahlung

A

Ungeladene Teilchen, die ihre Energie in einem geringerem Mass verlieren.

Sie wechselwirken nur mit Elektronen

39
Q

Offene Quellen für Strahlung

A

Quelle, bei der ein Kontaminationsrisiko besteht

40
Q

Geschlossene Quelle für Strahlung

A

Quelle, die so gebaut ist, dass die radioaktive Substanz nicht entweichen kann

41
Q

Energiedosis D

A

beschreibt die Wirkung der Strahlung

D = dE/dm

[D] = Gy = Gray

1 Gy = 1 J/kg

42
Q

Äquivalentdosis H

A

beschreibt die Wirkung der Strahlung auf lebende Materie

H = D * wR

[H] = Sv = Sievert

D: Energiedosis
wR: Wichtungsfaktor, hängt von der Stärke der Ionisierung der Strahlung ab

43
Q

effektive Dosis E

A

beschreibt die Wirkung der Strahlung auf Organe

E = H * wT

[E] = Sv = Sievert

H: Äquivalentdosis
wT: Wichtungsfaktor, für jedes Organ verschieden

44
Q

3 Arten der Exposition zu Strahlung

A
  1. Externe Bestrahlung
  2. Kontamination
  3. Inkorporation
45
Q

Externe Bestrahlung

A
  • Durch offene und geschlossene Quellen
  • γ-, Röntgen- und harte β-Strahlen

Führt nicht zu homogener Ganzkörperdosis, weil Gewebe Strahlung absorbiert.

Im Körper liegende Organe erhalten kleinere Dosen

Man erhält eine Abhängigkeit der Äquivalentdosis von der Tiefe des Organs –> H = Hp

Unterschieden zwischen zwei Arten:
Tiefendosis: Hp (0.07) = Hs
Oberflächendosis: Hp (10) = Hp

Man nimmt an, dass alle Organe des Menschen in einer Tiefe von 10 mm liegen, deshalb wird –> Hp = E (effektive Dosis) gesetzt

46
Q

Tiefendosis Hp

A

Bei der Berechnung von Hp (Tiefendosis) kann das quadratische Abstandsgesetz verwendet werden, da nur Röntgen- und γ-Strahlen so tief eindringen können

–> Hp = A * t * h10 * (1m/r)2

t: Expositionszeit
A: Aktivität
r: Distanz zu Quelle

47
Q

Oberflächendosis Hs

A

Bei der Berechnung von Hs, die vor allem durch β-Strahlen und Konversionselektronen verursacht wird, gilt das Abstandsgesetz nicht mehr

–> Hs = A * t * h0.07

t: Expositionszeit
A: Aktivität

48
Q

Kontamination

A

Durch flüssige und staubförmige Quellen

Wenn sich radioaktive Stoffe auf der Haut ablagern und eine bestimmte
Fläche kontaminieren.

Die Aktivität A pro Fläche F nennt sich Oberflächenkontamination

–> Hs = A/F * t * hc0.07

49
Q

Inkorporation

A

Wenn feste oder gasförmige Stoffe in den Körper gelangen.

Drei Wege:

  1. Atmung (Inhalation)
  2. Nahrung (Ingestion)
  3. Haut (Wunden, Diffusion)

Die Inhalation ist die Häufigste Inkorporation.

Inhalations- und Diffusionsrisiko wird durch Essverbot und Handschuhpflicht im Labor verringert.

50
Q

Wege der radioaktiven Stoffe im Körper:

Lunge

A

Radioaktive Stoffe werden mit dem nächsten Atemstoss ausgestossen.

Bleiben in der Lunge hängen, wo sie ins Blut- oder Lymphsystem gelangen.

Werden vom Flimmerepithel zum Rachen befördert, wo sie geschluckt oder ausgespuckt werden.

51
Q

Wege der radioaktiven Stoffe im Körper:

Magen-Darmtrakt

A

Werden resorbiert und gelangen ins Blut oder werden ausgeschieden

52
Q

Biologische Halbwertszeit

A

Einmal im Blutkreislauf gelangen z.B. Jod in die Schilddrüse oder Kalzium, Phosphor und Strontium in die Knochen, wo sie mehr oder weniger lange gespeichert werden. Dies führt zu einer längeren Exposition und somit zu einer höheren Dosis.

Die Verweildauer eines Nuklids im Körper.

Abhängig von der metabolischen Aktivität.

Bsp. 50% des Tritiums wird ausgeschieden bevor die erste Halbwertszeit vorbei ist.

53
Q

Physikalische Halbwertszeit

A

Die gegebene Halbwertszeit des Nuklids.

Aktivität nimmt ab, obwohl das Nuklid lange im Körper gespeichert wird.

54
Q

Effektive Halbwertszeit

A

T1/2(biol.) * T1/2(nukl.)

(T1/2(biol.) + T1/2(nukl.))

T1/2(biol.): Biologische Halbwertszeit
T1/2(nukl.): Physikalische Halbwertszeit

55
Q

Effektive Folgedosis E50

A

Hängt ab von:

  • Verweildauer eines Nuklids
  • Verteilung im Körper
  • Seiner Strahlenart
  • Seiner Strahlenhärte

50 bedeutet, dass man die Dosisakkumulation bis 50 Jahre nach der Inkorporation berechnet

  • -> E50 = Ainha *einha
  • -> E50 = Ainge * einge

inha: Inhaliert
inge: Ingestion

56
Q

Durchschnittliche Strahlenexposition der Schweizer Bevölkerung in mSv/Jahr

A

insgesammt 4 mSv/Jahr

57
Q

Grundregeln des Arbeitens im Radioaktivitätslabor

A
  1. Schutzkleidung (Kittel, ev. Überschuhe) und Schutzbrille
  2. Dosimeter tragen
  3. Kein Essen, kein Trinken und keine Kosmetika
  4. Verhinderung von Kontaminationen durch Auslaufschutz
  5. Arbeitsplanung, Handschuhe!
  6. Abschirmung
  7. Sammeln radioaktiver und potentiell radioaktiver Abfälle
  8. Kontrolle des Arbeitsplatzes auf Kontamination
  9. Kontaminationen dem Assitenten melden und nicht verschleppen!
  10. Ausgangskontrolle am Hand/Fussmonitor
58
Q
  1. Grundregel des Strahlenschutzes
A

AAA-Regel

As low as reasonably achievable

59
Q
  1. Grundregel des Strahlenschutzes
A

AAAA-Regel

  • Abstand: Arbeit weit vom Körper durchführen
  • Aufenthaltszeit: Zügig arbeiten / Arbeit vorbereiten, planen
  • Abschirmung: Je nach Strahlungsart vernünftige Menge
  • Atemschutz: Falls staubförmige radioaktive Materialien auftreten

Biochemische Methoden I (3 decks)

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