同位素实验室手册(推荐8篇)
1. 同位素实验设计
1.1 实验设计必须尽量使放射性材料的扩散最小化,防止任何不必要的人员和材料流动。
1.2 实验时间的安排要尽量宽裕。
1.3 新技术的引进必须在正式实验前使用无放射性或低放射性的材料进行预实验。
1.4 进行同位素实验的实验室必须是专用的,其范围要清楚界定,并在显眼的位置做好警示标记,实验区要定期进行活度检测,确保放射活度出于安全水平内。
1.5 任何用于同位素实验的设备、玻璃器皿、工具和清洁设备必须做好详细标记,不得用于其它非放射性实验中;特殊仪器不得不要共用的,必须保证其不受同位素沾污。
1.6 在实验材料可选择的情况下,优先考虑毒性小、放射活度低的材料。1.7 放射性材料使用时,其使用量在可能的前提下越小越好。
1.8 实验方法要提前透彻研究,实验过程要尽量控制放射性材料的扩散,尤其要注意的是空气中的浮质、气体、蒸汽和扬尘的影响。2. 实验防护
2.1 以下物品不得带入实验室或在实验室中使用:
食物和饮料 任何香烟类物品 手提包
脣膏等一切化妆品 食用器皿
2.2 离开控制区必须彻底清洁双手,尤其注意指甲、手指间和手指的边缘部分。2.3 离开控制区必须用检测仪彻底检测手部、鞋子和衣服。2.4 任何开封或者没有开封的放射源不得用手直接拿取。
2.5 放射源必须放置在具有遮挡射线功能的器皿或容器中,该容器最好要有手柄,且开合要简单易操作,放射源在不同区域的安全可检测剂量必须满足以下规定:
1)在控制区内<10µSV/h 2)在缓冲区内<3µSV/h 3)在普通公共区域内<0.1µSV/h 2.6 实验操作要在多层防护下进行,以避免放射源滴落在实验台面上。可以在桌面上放置铁托盘,在托盘上铺一层吸水性强的纸巾。该吸水纸要在实验完毕后及时更换和处理掉。实验用的小仪器和工具都要放在如上所述的托盘上,吸管等要接触放射源的物件不得直接放在桌面和凳子上。
2.7 在同位素实验室内任何操作都不能直接用嘴进行,需要用到嘴来操作的仪器不得在该实验室内使用。
2.8 皮肤上有伤口(无论是否包扎)的人员不得进入该实验室。2.9 实验室中不得使用边缘有坏损、容易割伤皮肤的容器和玻璃器皿。2.10 在该实验室使用的标签必须是自带粘性的,需要使用水或者胶水才能黏贴的标签不得使用。
2.11即使所操作的放射源放射剂量很小,进入控制区的人员也必须穿戴防护实验服、鞋套、手套。
2.12 进入实验室必须穿戴橡胶手套,但必须明确橡胶手套仅能阻止皮肤直接接触放射源,并不能够阻隔射线。
2.14 不得直接戴着手套去触碰日光灯管、开关、门把手等公共用品,以防止沾污,如需碰触请垫上一层干净的纸巾。这些物品日后需要找专业人员来修理和更换,请尊重这些人员的生命安全!
2.14 任何冲洗被沾污物件的废水不得直接倒入下水道,应用容器盛好倒入专门的废液桶。
2.15 穿戴手套时要注意,外面是沾污面,里面是干净面,切记不要用外面触碰到里面干净的部分。
2.16 如果放射性沾污可能出现在空气、蒸汽、扬尘和烟雾中时,操作必须在手套操作箱或者是通风厨中进行。
2.17 实验设计优先考虑过程干燥的实验操作。2.18 不要经常移动实验室内的物件。2.19 若不小心溅落放射源,必须立即清理,以防止干燥过程放射源进入空气。使用动物实验的人员还必须注意以下几点:
2.21 排泄物、身体组织都属于放射性废弃物,必须妥善处理,以防止腐烂分解造成的放射性污染扩散。推荐使用1)冻存;2)消毒剂;3)塑料袋封存。2.22 排泄物、身体组织等的储存必须放置在专门的容器中。
2.23 装有标记同位素动物的箱笼必须在显眼的位置做好警示标记和详细标注:同位素类型、放射性活度、使用时间。
2.24 不允许实验动物、器皿、箱笼在放射性和非放射性实验室间流动。2.25 实验过程要尽量防止被标记后的动物咬伤,同时要注意由于动物的移动和咳嗽造成的空气污染。
2.26 必须考虑到寄生虫等潜在的污染扩散因素。3. 放射源的储藏
3.1 所有的放射源都必须明确标记出详细信息:活性、日期和化学成分。3.2 放置放射源的地方必须充分隔离和屏蔽。3.3 只有专业人员方可将放射源移入或移出储藏地。3.4 储藏地的火灾危险系数必须最小。
3.5 储藏地必须定期检查以防止可能出现的沾污。
3.6 放射源如果容易释放放射性气体,打开前必须确保其能够与外界空气相通,且尽量使用机械式手段。
3.7 所有放射源都必须详细记录在册。
3.8 装有放射源的瓶子必须放置在足够大的的容器中,以确保整个放射源都在其中而不至于遭到损坏。
3.9 如果容易着火、爆炸和产生泡沫的液体放射源放置于敞口容器中时,必须时刻保持警惕。4. 转移与运输
4.1 如果不必要,不得转移放射源。
4.2 如果需要运输放射源,必须将放射源放置在有充分屏蔽作用且密封的容器中。该容器必须足够密封且能够避免因不慎倾斜造成放射源的溢出。
4.3 装有放射源的容器外必须在显眼的位置做警示标记,诸如放射源的性质、物理状态和活性(单位为Bq,KBq,MBq等)。
4.4 运输过程中,一旦发现放射源遗失,必须立即通知管理人员。4.5 只有专业人员方可进行放射源的运输。5. 突发情况
在整个实验过程当中,任何突发事件都要认定为非常危险的事故,事实也是如此。该类事件的范围很广,包括放射源的滴溅等简单的事故和诸如洪水和地震等自然灾害。
5.1 任何情况下,人员的生命安全是最为重要的。5.2 严重的火灾是所有污染灾害中需要优先处理的。
5.3 如果灾害发生,立即用合适的方式通知附近的所有人,同时报警。5.4 如果是简单的放射源渗漏或者滴溅,没有其它复杂因素的情况下,首先要控制住污染的影响范围,然后将污染区域的标记出来。
5.5 人员如果不慎沾上放射源,必须立即更换衣服、将双手和身体上受到污染的地方冲洗干净。
5.6 危险发生后,与安全处理无关的人员请立即离开污染区域。
5.7除非受伤或者其它紧急需要,撤出污染区域的人员必须在缓冲区待命,直到除去鞋、衣服等,通过仪器检测后方可离去,以避免污染物的进一步扩散。5.8如果需要封闭实验室,所有的通风系统和门窗都必须关闭。当然,具体情况具体分析。
5.9 再次进入沾污区域的人员,必须是做好一切防护的专业人员。直到专家公布该区域安全后方可再次进入。
5.10 所有的突发事件必须全部详细汇报。6. 排除污染
6.1 个人方面
6.1.1 眼睛受到沾污后必须立即处理。不仅仅是因为放射性物质的危害还要考虑到放射源其化学成分对眼睛造成的异质性的、机械性的和化学刺激。因此,一旦沾污马上用大量的水冲洗,或者使用合适的药品冲洗。
6.1.2 必须防止污染扩散至身体其它未受污染的区域和进入身体内部。如果有这种扩散的趋势,必须想办法将污染源除去或者用防护器具将未受污染的部分遮盖。
6.1.3 较不明确的污染物可以用水和肥皂来洗涤。
1)使用温水;2)肥皂不要是磨砂质的或者强碱性的;3)可以用软的刷子辅助,但是不要磨损皮肤;4)一次清洗几分钟,多次清洗,反复检测,直到确定对皮肤没有危害。
6.1.4 若以上方法无效,请及时就医。
6.1.5 皮肤的褶皱处、头发、指甲、指间和指头需要特别注意。6.1.6 尽量不要使用酸性和碱性的有机溶剂。
6.1.7 在沾污事件发生后,在进行沾污处理后还要用没有污染的毛巾、拖把等将该区域擦干,然后进行表面沾污检测;进行干燥处理的毛巾和拖把视为放射性废弃物处理。
6.1.8 如果沾污发生在脸部,处理沾污时应该注意不要使污染扩散至眼睛和嘴唇。
6.1.9 如果出现清洗无法除去污染物的情况,则必须在医生的指导下进一步清除污染物。
6.2 设备与表面的去沾污
6.2.1 处理设备污染时,应优先考虑设备的可持续利用,而不应该考虑处理污染的费用。
6.2.2 如果污染源的半衰期很短,那么可以考虑将污染物件储存至活性衰减至没有危害时,而不必设法当时就去除沾污。
6.2.3 仪器设备沾污后,必须立即进行沾污的处理工作,以防止拖延时间后沾污难以去除。经验表明,润湿后沾污的去除更加容易。
6.2.4 玻璃器皿与工具的去沾污应在通风橱中进行或者在特殊的去沾污区域。6.2.5 预先用惰性化学药品处理后会减少玻璃器皿对放射性物质的吸附。6.2.6 有时候也可以将污染物件浸入稳定同位素溶液中,但这种方法的效果比较缓慢。
6.2.7 用来清洁的溶液不得倒回溶剂瓶中反复使用。
6.2.8 经过上述处理后,仪器设备仍然检测出超出允许范围的放射活度,那么该仪器不得继续使用而应该视为放射性废弃物。6.2.9 溅落造成的污染应该用吸水性强的纸巾等材料处理,注意不要扩大污染的范围,只要拿纸巾轻轻沾取,不要涂抹式擦除。处理污染物时,保持潮湿状态最有利(干燥状态下容易产生放射性的粉尘)。注意不要用流水冲洗,这样会造成污染物的扩散。
6.2.10 在无孔的表面发生沾污时,可以用黏性的胶带或者可剥离的涂料对松散且干燥的污染物进行清除。
6.2.11除非经检测合格,被沾污的衣物和亚麻制品不得拿到公共洗涤产所进行洗涤。
关键词:氚气流发生器,同位素分馏系数,不确定度
0 引言
为了解决国内气载氚监测仪的量值溯源问题, 研制了氚气流发生器装置, 可产生活度浓度恒定的氚气流, 同位素分馏系数是计算氚气流活度浓度的重要参数之一, 目前, 对于氚气流发生器系统氚同位素分馏系数国内还未有文献报道, 国外虽有文献报道, 但各个报道结果差异较大, 因此必须对不同鼓泡条件下的同位素分馏系数进行准确测定。
用鼓泡法原理研制的氚化水蒸气发生器系统, 其同位素分馏系数的大小可能与鼓泡时的温度以及鼓泡时系统内气体的流速有关。为此, 分别测定了不同条件下系统的同位素分馏系数。
1 原理及方法
鼓泡器内事先装入V水0ml浓度为C水0Bq.g-1的氚化水, 鼓泡器的饱和系数为S, 同位素分馏系数为F, 鼓入气流为干燥气流, 单位体积空气中的饱和含水量为Yt, 鼓泡器内氚化水的瞬时浓度为C水Bq.g-1, 经过鼓泡器的空气体积为V气时, 鼓出气流中的氚化水浓度C气为:
(1) 式是用鼓泡法制备氚水化水蒸气的基本公式。实际上V气SYt/V0水总小于1, 将 (1) 式级数展开, 取前两项可以得到:
第二项即为同位素分馏效应引起的修正项。若F=1, 修正项为0。在V水0较大, 而V气不大的时候, 通常可以忽略二次项的影响, (2) 式简化为:
采用冷冻法测定分馏系数时, 则:
2 实验装置
该系统包括空气过滤器、空气干燥器、质量流量控制器、温度和压力传感器、恒温器和鼓泡器、回收器和冷凝器、真空泵等。实验时将已知浓度的氚水注入鼓泡器内, 将鼓泡器连接在系统上并放入恒温器内, 同时将玻璃回收器连接到系统并放入液氮冷凝器中, 进行氚化水蒸气的回收。
3 同位素分馏系数实验研究
3.1 条件实验
3.1.1 回收效率
回收效率表征系统对实验过程中产生氚化水蒸气的回收能力, 是测定系统同位素分馏系数前必须测定的一个重要参数。回收器回收到水的质量M1通过称量鼓泡前后回收器的质量得到, 鼓泡器鼓泡时失去水的质量M2可以通过称量鼓泡器鼓泡前后的质量得到, M1与M2之比即为系统的回收效率。系统回收效率结果见表1。
从表1看出, 系统的回收效率可达99.9%, 满足对氚水的回收要求。
3.1.2 饱和系数
饱和系数主要由鼓泡器的结构决定, 它反映了鼓泡器产生标准氚化水蒸汽的饱和程度, 如果氚化水不饱和, 则造成分馏系数不稳定。饱和系数为鼓泡时鼓泡器失去水的质量与鼓泡器内鼓入空气应带走的水的质量 (按相对湿度为100%计算) 的比值。鼓泡器鼓泡时失去水的质量W1可以通过称量鼓泡器鼓泡前后的质量得到, 鼓泡器内鼓入空气应带走的水的质量W2可由鼓入鼓泡器内的空气体积经计算得到, 由W1与W2之比就可得到饱和系数, 结果见表2。
从表2看出, 对于实验用的鼓泡器, 在抽气流速小于1.0L·min-1时其饱和系数接近于1, 即该条件下可产生饱和氚化水蒸气。
3.2 同位素分馏系数
3.2.1 分馏系数与鼓泡温度的关系
选择活度浓度为1×103Bq·g-1的氚水进行实验, 在流速为0.5L·min-1时分别测定了鼓泡温度为5℃、10℃、15℃时系统的同位素分馏系数分别为0.848, 0.852和0.855。可以看出, 分馏系数随着鼓泡温度的升高而略微增加, 说明鼓泡温度越高, 同位素分馏系数越大。
3.2.2 分馏系数与系统气体流速的关系
当温度为10℃且鼓泡用氚水的活度浓度一定时, 改变鼓泡时气体的流速, 得到系统的同位素分馏系数均为0.850, 同位素分馏系数随着鼓泡时流速的变化并未呈现出任何规律, 所以认为一定范围内 (氚气流饱和条件下) , 流速对分馏系数影响可以忽略。
4 不确定度评定
本次工作测得氚气流发生器系统同位素分馏系数结果的不确定度来源及评定见表3。
从表3中可以看出, 氚同位素分馏系数的合成不确定度为1.6%, 实验结果稳定可靠, 可用于氚气流活度浓度的计算。
5 结束语
对可能影响氚气流发生器系统同位素分馏系数的因素进行了研究, 采用冷冻法实验测定条件下系统的同位素分馏系数, 并对其结果的不确定度做出了评定, 实验结果稳定可靠, 在国内属于首次。该结果可直接用来计算氚气流发生器系统产生的标准氚化水蒸汽的活度浓度, 对于实现氚气监测仪的校准具有重要意义。
参考文献
[1]周律, 编.环境工程学[M].中国环境科学出版社.
[2]赵亚民.氚化水蒸气的鼓泡法制备和鼓泡法取样的研究[J].辐射防护, 1980 (6) .
[关键词] 初中数学;实验手册;教学;策略
中学生正处在身心发展的重要时期,但是很多学生却出现了厌学的心理. 这是为什么呢?有的学生说学够了,没意思. 学生从小学就听老师讲题、做题,失去了新鲜劲. 而初中的实验手册教学给学生带来了实验课的新鲜韵味.
数学实验,是学生进行数学学习时通过观察、操作、试验等实践活动来实现的一种形式. 抽象的道理很重要,但要用一切办法使它们能看得见、摸得着. 这种学习方式能够让学生从自我“数学现实”出发,实现自己动手、动脑,采取观察、模仿、实验、猜想等多种方法获得学习体验,从而形成并发展自我对数学的认知结构.
笔者在近几年的数学教学实践中,亲身体会到了初中实验手册教学在初中数学教学中不容忽视的作用,现阐述如下.
初中数学实验手册在初中数学
课堂中的作用
1. 初中实验手册的教学可以培养学生学习数学的兴趣
初中实验手册的教学符合学生的认知规律,它依据初中生的年龄和思维特点,采取循序渐进的方式培养学生学习数学的兴趣. 实施初中实验手册教学过程,既是学生动手实践、彼此合作、相互交流的过程,又是培养学生数学学习兴趣、独立思考意识及小组合作意识的过程. 例如,教学“轴对称图形”一课时,笔者让学生准备了蜻蜓、蝴蝶、树叶等. 首先引导学生观察、分析、小组讨论,然后通过提问、动手制作,最后得出结论. 整个教学过程都贯穿着初中实验手册的教学、小组合作,这既激发了学生的学习兴趣,又提高了课堂教学效率,使学生在初中实验手册的教学中感受到了学习的乐趣. 在乐趣中撷取了知识,使学习变得自然、轻松、高效,从而达到了教学目的.
2. 初中实验手册的教学可以加强学生对数学概念的理解
数学是一门抽象的学科. 学生学习数学,往往感到单调乏味,特别是对概念的理解. 心理学研究表明,学生认识规律是“感知——表象——概念”,而初中实验手册的教学符合这一规律,能变学生被动地听为主动地学,充分调动学生的各种感官参与教学活动,感知许多形象且直观的物体,从而让学生拥有感性知识,获得知识的表象. 这也激发了学生的积极探究激情,使他们在事物的表象中提炼出事物的本质特征,进而在自我思维中形成科学的概念,使得抽象的概念变得具体形象,在学生头脑中形成活的印象,从而达到预期的教学效果.
3. 初中实验手册的教学可以帮助学生加深领悟数学算理
数学是一门研究客观世界数量关系和空间形式的科学. 数量关系和空间形式在数学中相互渗透、相互转化. 我国著名的数学家华罗庚说:数缺形时少直观,形缺数时难入微. 这就是说,在学习、研究数学问题时,要把数与形的知识结合在一起,指导学生从数的方面采取分析的方法进行抽象思维,同时从形的角度进行形象思维. 初中实验手册的教学便可以很好地完成这一过程. 在实验操作中,从形的方面进行具体思考后逐步过渡到数的方面进行思维,这样不仅可以帮助学生较为深刻地领悟算理,而且可以协调学生的形象思维和逻辑思维.
4. 初中实验手册的教学可以帮助学生处理生活中的实际问题
知识的创新和应用是知识经济的主要特征. 要适应时代的要求,就要培养学生对所学知识的应用能力. 利用学生初中实验手册的教学便可以实现初中数学教学培养学生运用数学知识处理生活实际问题的意识和能力.
5. 初中实验手册的教学可以培养学生的逻辑思维能力
初中实验手册的教学从学生已有的认知水平出发,抓住知识间的内在联系,培养了学生的逻辑思维能力. 学生逻辑思维能力的培养要以初中实验手册的教学为基础,这样才能使学生感受到其中的乐趣,从而收到意想不到的教学收获.
6. 初中实验手册的教学可以培养学生的创新能力
新课程倡导培养学生的创新能力,而初中实验手册的教学是培养学生创新能力的必要途径,是数学教学中不可缺少的重要环节. 表面上看,初中实验手册的教学浪费了师生大量的时间,但它更有突出之处,使学生不仅善于提出问题、分析问题,还会培养学生敢于主动探究和创新的能力.
苏科版初中数学教材中每整章均安排了“数学实验手册”内容,如何依照课标要求,科学、合理、高效地开展“数学实验手册”教学呢?一线教师对于利用苏科版初中数学教材开展“数学实验手册”,普遍存在许多困惑.
初中数学实验手册在教学中的
运用
1. 以有效的数学实验手册为目标,认真钻研教材
面对现行教材学习内容的贫乏,应开展数学课程资源的整合,建构满足学生认知能力、情感态度各方面需求的、生动活泼的有效素材,从而确立有价值的教学目标,进行学情分析,根据学生已有的知识经验进行合理的课前预设,以求达到最佳效果,力争形成适合本校的有效的初中数学实验手册课教学的模式.
2. 以学生有效地进行数学实验手册为目的,教师在日常教学中要调动学生学习数学的兴趣
数学实验手册课的目的是使每个层次的学生通过数学实验手册课的学习活动,提高学生学习数学的兴趣. 因此,在初中数学教学中,教师要积极调动学生参与数学活动的主动性. 教师在课堂教学中要创情、激情、融情,让每个学生都有激情参与活动,在欢快的活动氛围中探索获得成功的喜悦,让初中生的心理品质得以健康发展,从而取得更好、更高的教学效益. 在这样其乐融融的数学实验活动中,学生不再感到数学枯燥,而会觉得学习数学是一种幸福.
3. 能有效地培养学生的动手操作能力
数学实验手册课以学生的活动为主体,让学生人人参与,通过学生的动手操作、动脑思考,多种感官参与获得思维的发展,使不同的学生在数学实验手册课上都能得到不同的发展.
4. 教师在数学实验手册课上怎样进行有效指导
学生的活动离不开教师的指导,教师要保证活动能正常有序地进行,就必须在学生活动过程中进行有效指导.
5. 有效地进行数学实验手册评价的研究
评价的主要目的是为了全面了解学生的数学学习历程,激励学生学习和改进教师的教学.
初中数学实验手册在教学实施
中的困惑
1. 长期以来,数学课堂教学一直以课本知识为主线,以教师为主导,实施教学活动. 对于以学生为主体、以活动为中心的数学课堂教学的目标如何确定,方案如何设计,重难点如何定位,活动效果如何评价等深感迷茫.
2. 各章节知识如何整合,如何创造性地用好教材,更好地拓展数学实验手册渠道,充分利用课程资源,有效激活学生思维,教师对之思考甚少.
3. 怎样区别、把握几何与代数专题研究的活动形式,实现形式与内容的有机统一,最大限度地引发学生的探究激情,提高活动效果.
4. 怎样以活动为载体,提高教师的教育教学水平,促进教师的专业成长等.
初中实验手册教学是“以学习者为中心,以活动为主,平等参与”的素质教育模式. 它打破了以往知识的直接呈现,融知识于活动之中. 在平等参与的前提下,学生通过亲手操作、切身体验,从而理解和验证数学原理. 这与让学生死记硬背的传统教学模式比起来,更能体现当今素质教育的艺术美,充分显现素质教育的魅力.
因此,初中实验手册的教学是一种切实可行且非常有效的新式教学模式. 奋战在第一线的数学教师,有必要充分认识到初中实验手册教学在数学教学中的重要作用. 让我们运用初中实验手册教学这种有力的教学手段来打造出更多适应社会需要的高素质栋梁之材.
实验室是实验教学与科研的重要基地,对人才培养和创新教育起着重要作用[1]。目前,还有很多高校实验室的管理文件,教学文件多以纸质形式存在,且信息量大而不明确,实验室管理人员和指导教师需要花费大量心思用于实验室管理文件及实验教学指导文件的分发、整理和提交[2]。为了改变这种传统的事务性工作,使实验教学及管理工作更加高效、便捷,需要采用一些信息化手段来优化管理方式[3]。最简单实用、方便快捷的就是利用实验室“电子管理”手册,将原有文件繁多而杂乱的状态,以层次分明的逻辑关系构成电子文档,归属为不同模块,整合成一体化电子手册[4]。可以通过固定或移动终端随时翻阅、查看、整理,有效提高了实验教学及管理的效果,改善实验教学环境。实验室管理的实质就是对人及其所从事的实验室活动进行管理的过程[5]。文章以安全工程专业实验室为例,根据实验室主体人员类型的不同,应用思维导图法对四类电子手册的内容模块进行设计并分析其功效,为后续管理手册的开发应用提供理论参考。
一、安全工程专业实验室电子管理手册内容构建
根据实验室人员主体的不同,确定电子手册类别。安全工程专业实验室主要涉及的人员包括:实验室管理人员、实验指导教师、实验学生、实验室外来人员。由于不同人员在实验室履行的责任、义务以及需求的不同,有针对性地制定四类人员手册。当然,在很多高校,实验室管理人员也承担教学任务,实验指导教师同样负责部分实验室的管理工作,手册的类别可以根据实际需要随时调整,或是根据工作或需求的不同,可同时使用几种类型的手册。
(一)实验室管理人员电子手册基本框架及内容
实验室管理人员对实验室的正常运行起到了重要的作用[6]。其日常的管理工作(暂不涉及实验教学工作)主要包括实验室安全管理、实验室资源管理以及实验室日常管理三大块,涉及到实验室的安全管理及检查,实验室文化、制度建设,设备设施的维护,实验耗材采购计划等22项内
(二)实验指导教师电子手册基本框架及内容
实验指导教师是实验教学工作的引领者,实验室也是其从事教学和科研工作的重要场所[8]。其主要职责和工作内容(重点考虑教学方面)包括:实验信息记录、实验教学指导及管理、实验专项安全管理、成绩管理、创新实验竞赛等,5个模块18小项,具体见图2所示。
(三)实验学生电子手册基本框架及内容
学生是高校实验教学的主体,学生利用实验室进行课程实验、专业实验,同时包括参与教师科研或是自主创新竞赛的实验项目[9]。学生在实验室进行各类实验项目之前必须了解实验室的相关规定,掌握实验程序步骤及内容,并且熟悉设备的操作规程、注意事项以及相应的个体防护等措施,而这些内容学生可以通过学生电子手册在移动终端上随时进行查询及阅读。学生电子手册具体内容框架如图3所示。
(四)实验外来人员电子手册基本框架及内容
实验室外来人员,主要涉及外来参观、访问人员或是要进入到实验室内部进行公用设施或设备维修的人员等。外来人员应该明确实验室的相关安全规定及是否有特殊注意事项,避免在参观、访问或工作时由于不了解实验室的相关规定而导致不安全事件的发生。实验室外来人员电子手册内容框架如表4所示。
二、实验室电子管理手册作用分析
(一)促进实验室日常管理系统化
实验管理人员通过使用电子手册,作为实验室信息化管理系统的辅助工具,使实验室管理工作内容更加清晰、事务处理程序更加明了。对于实验室内资源信息进行了统一整理和归纳,实验管理人员可以随时通过手机终端查阅相关信息,提高工作效率。通过定期上传最新的文件信息,使电子手册的内容能够不断更新。同时,电子手册的一体化管理,也避免了由于实验室管理人员调岗,离岗后,工作无法快速衔接的问题。新任管理人员可以通过电子管理手册对实验室基本概况及相关制度进行了解,用最短的信息掌握岗位职责及管理信息,尽快地融入到工作岗位中。对于实验室外来人员,如参观人员、访问学者、临时实验人员、设备设施维修人员的管理,实验室管理员可向其发放外来人员电子手册,其中对实验室的相关安全要求、注意事项、紧急事件处理程序等内容均作了详细的介绍,外来人员可以通过查阅手册了解相关信息,做到事先预防,工作中加以注意,避免意外事件的`发生。
(二)保证实验教学完整有序
安全工程专业实验根据各高校学科设置的侧重点不同,实验课程类别的设置也不尽相同,但都会涉及有关物质燃烧、爆炸、泄露毒害相关性质的测定;通风、除尘效能的分析测定、人机性能参数的测定以及和学科密切相关的综合设计性实验[10]。由于实验方向、类别不同,每个专项实验室对于实验人员均有不同的要求[11]。因此,在实验教学过程中,不仅是学生还包括指导教师必须对每个专项实验室的各项安全规定、要求、实验操作注意事项、仪器设备使用说明等信息非常明确。利用电子手册就可以将条理清晰,内容完整的信息展现在教师和学生的面前,其中,教师的教学管理模块和学生的指导文件模块可以根据具体的实验项集中设定要求如图5所示,也可以如图1或2所示,分开设定。电子手册便于教师和学生随时查阅,避免了指导教师反复发放各类实验指导文件、学生在传递信息时造成文件丢失,或信息不完整,导致实验教学过程出现差错等问题。实验指导教师可以在专业实验前,将学生电子手册发送给每个参与实验的学生,学生可以根据实验安排做好预习实验,并可随时通过手机终端查找相关实验信息,保证实验操作的准确。指导教师也可节省出用于整理资料、发放资料的时间,将工作的重点放在现场指导环节。通过电子手册的资源管理可以使整个实验教学过程更加规范、有序的进行,提高实验教学效果。
(三)优化实验室安全管理进程
实验室安全管理是保证实验教学顺利进行的关键[12]。虽然将实验室安全管理模块设置在管理员手册中,但是实验室安全管理是全员参与的工作,不同人员手册中强调安全管理的侧重点不同。针对具体的每项实验,由实验指导教师对实验全过程的安全负责,在指导教师手册中设置了专项实验安全管理,具体涉及每个实验的安全细则。学生同样要掌握学生手册中针对实验提出的操作要求、注意事项等,外来人员手册中设置了单独的管理模块重点强调安全相关事项。实验室中不同人员均能够通过管理手册来明确各自的安全职责及相应的安全规定和要求,非常有利于实验室安全管理工作的开展。由于安全工程专业实验室类型较多,功能和规模各异,实验室管理工作纷繁复杂[13]。通过电子手册的一体化管理,实验室内不同类别的人员可以对实验教学及管理相关文件、资料进行分类查询,从而快速获得相关信息,促进了日常工作的高效化、管理流程条理化,使实验教学及管理工作更加规范、合理。
三、结语
实验室电子管理手册是实验室信息化的一部分,是最容易掌握和使用的工具,其快捷、方便易读取的功能,易于在不同人群之间得到广泛使用。实验室电子管理手册的制定可以有效改善由于信息纷繁复杂而造成管理效率无法提高的问题。应用思维导图法构建四类人员手册框架,根据各自的使用特点有针对性地设计不同的模块和元素项,使实验教学和管理内容更加细致化,程序规范化,可以有效提高工作和学习的效率,保证实验教学过程的完整有序,优化实验室安全管理进程,同时为后续实验室信息化平台的建设奠定良好的基础。
参考文献:
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从今年七月份开始到十月份,试验室的计量认证工作经历了两个多月的时间。从省上来了不少专家,对我们试验室进行了严格的审查。尽管前期我们试验室也做了大量的准备工作,但是在审查中也也发现了不少问题,也看到我们和省内部分试验室之间还存在着较大的差距。今后我们必须强抓这方面的工作力度,多向省内其他试验室学习。加强我们试验人员的综合素质。在管理方面多加强和基层人员的沟通和多听基层人员的意见。通过这次认证工作,在我们的日常管理和工作中存在的大量问题的暴露了出来。尤其对计量认证工作,缺乏学习和了解。在前期准备中无从下手,对计量认证了解很浅。更不要说去建立和完善了。所以今天我把今年计量认证工作中我所学到的一些知识和大家分享,有什么错误和问题也希望大家能积极提出,让我们共同学习。首先我们来了解下计量认证中的一些知识:
一、什么是计量认证标志CMA?
CMA是China Metrology Accreditation(中国计量认证/认可)的缩写。取得计量认证合格证书的检测机构,可按证书上所批准列明的项目,在检测(检测、测试)证书及报告上使用本标志。
二、计量认证的性质是什么?
计量认证是依据《中华人民共和国计量法》。该法第二十二条规定“为社会提供公正数据的产品质量检验机构,必须经省级以上人民政府计量行政部门对其计量检定、测试的能力和可靠性考核合格。在《中华人民共和国计量法实施细则》第三十二、三十三、三十四、三十五、三十六条中进一步明确规定计量认证是对检测机构的法制性强制考核,是政府权威部门对检测机构进行规定类型检测所给予的正式承认。由于在《中华人民共和国计量法实施细则》中将这种考核称为“计量认证”,于是“计量认证”的名称延用至今。
三、计量认证的法定效力是什么? 根据计量认证管理法规规定,经计量认证合格的检测机构出具的数据,用于贸易的出证、产品质量评价、成果鉴定作为公证数据具有法律效力。未经计量认证的技术机构为社会提供公证数据属于违法行为,违法必究。
四、计量认证合格检测机构检测数据和结果用途是什么? 检测机构存在的目的就是为社会提供准确可靠的检测数据和检测结果,计量认证合格的检测机构出具的数据和结果主要用于以下方面:
1、政府机构要依据有关检测结果来制定和实施各种方针、政策;
2、科研部门利用检测数据来发现新现象、开发新技术、新产品;
3、生产者利用检测数据来决定其生产活动;
4、消费者利用检测结果来保护自己的利益;
5、流通领域利用检测数据决定其购销活动。
五、计量认证历史和国际实验室认可情况如何?
1947年,澳大利亚建立了世界上第一个国家实验室认可体系,并成立了认可机构澳大利亚国家检测协会(NATA)。60年代英国也建立了实验室认可机构,从而带动欧洲各国认可机构的建立。70年代美国、新西兰、法国也开展了实验室认可活动,80年代实验室认可发展到东南亚、新加坡、马来西亚等国家建立了实验室认可机构。目前国际上大多数国家都实行了实验室认证、认可制度。
90年代初,我国颁布了《产品质量检验机构计量认证技术考核规范》(JJG1021-90),建立了最早的实验室认证/认可体系模型。由于国家计量法律中使用“认证”字样,“计量认证”其实质是对实验室的一种法定认可活动。
六、计量认证与实验室国家认可有何区别?
计量认证是法制计量管理的重要工作内容之一。对检测机构来说,就是检测机构进入检测服务市场的强制性核准制度,即:具备计量认证资质、取得计量认证法定地位的机构,才能为社会提供检测服务。实验室国家认可是与国外实验室认可制度一致的,是自愿申请的能力认可活动。通过实验室国家认可的检测技术机构,证明其符合国际上通行的校准和/或检测实验室能力的通用要求。
七、计量认证如何分级?如何组织实施? 计量认证分为两级实施。一个为国家级,由国家认证认可监督管理委员会组织实施;另一个为省级,由省级质量技术监督局负责组织实施,具体工作由计量认证办公室(计量处)承办。不论是国家级还是省级,实施的效力均是完全一致的,不论是国家级还是省级认证,对通过认证的的检测机构资格在全国均同样法定有效,不存在办理部门不同效力不同的差异。
八、计量认证使用何种评审准则? 2001年国家颁布了《计量认证/审查认可(验收)评审准则(试行)》,在同年12月1日起开始实施同时废止原评审准则JJG1021-90。目前计量认证所遵循的评价体系:《实验室资质认定评审准则》,同时补充了我国计量法制管理的规定内容。
九、目前我国计量认证的检测机构覆盖了哪些领域?
我国已通过计量认证的检测机构已覆盖了农、渔、林、机械、邮电、化工、轻工、电工、电子、冶金、地质、交通、城建环保、安全防护、水利等行业、部门,已形成了比较齐全的检测门类。
十、对检测机构的计量认证如何进行?
对检测机构的计量认证是严格按照省或国家计量认证工作程序规定进行。大致可以分为以下几个主要步骤:
1、向省或国家计量认证办公室提交计量认证申请资料(包括:质量手册、程序文件等);
2、省或国家计量认证办公室对申请资料进行书面审查;
3、通过书面审查,依据计量认证的评审准则,由省或国家计量认证办安排委托技术评审组进行现场核查性评审;
4、通过现场评审,符合准则要求的检测机构,由省或国家质量技术监督局核发计量认证证书、计量认证机构印章,并上互联网公布。以上所讲的是计量认证中的一些基本知识,下面我将把计量认证工作中质量手册所涉及到的部分内容简单讲述给大家,以便大家能更好的了解计量认证工作中质量手册所涵盖的内容。有什么问题也请大家积极提出。
首先是前言:前言一般是试验室的简介 发布令:也就是本手册相关事项和发布日期、实施日期等的介绍 批准页: 公证性声明:一些有关手册所涉及到的法律责任等的阐述也就是通常我们提到的版权说明。质量手册修改记录:质量手册在使用所修改过的记录。接下来我们了解下质量手册中所提到的第一个大问题,质量方针和目标。质量方针: 科学、公正、准确、满意;检测工作必须做到方法科学、行
为公正、结果准确、客户满意。质量目标:依据《实验室资质认定评审准则》并参照《检测和校准实验室能力的通用要求》建立并不断完善质量管理体系,确保持续有效运行。第二个大项就是质量手册的管理,目的: 质量手册是指导中心质量活动的法律文件。质量手册的管理,是对其进行控制并保持其现行有效性,明确管理者和持有者的责任,从而保证质量体系的持续适应性和有效性。范围: 适用于中心对质量手册编制、批准、发放等工作的管理。职责: 质量手册由中心主任批准后发布实施。质量手册编制、发放等工作由质量负责人归口管理。当质量手册做出重大修订或改版后,由质量负责人组织中心所有与检测工作有关的员工进行学习和宣传,并遵照执行。中心工作人员必须严格执行手册的规定,并维护质量手册的现行有效。在质量手册中一共有19个要素,第三:管理要求 管理要求中有12项,分别是 组织、管理体系、文件控制、合同评审、检测的分包、服务和供应品的采购、申诉和投诉、不符合的检测工作的控制、纠正措施、预防措施及改进记录、内部审核、管理评审。下面我把这12项简单介绍下,第一项组织:分为 目的 范围 职责 要求 目的: 规定检测中心的组织机构,明确各部门或岗位的职责和相互关系,保证检测工作的科学性和公正性。范围 适用于检测中心的机构设置、职能分配和关键岗位人员的任命及授权。职责:
1、本中心主任负责组织机构的设置和职能的分配;
2、质量负责人组织实施; 要求:
1、组织机构图
2、质量管理体系结构图
3、任命书
4、权力委派
5、员工行为规范
6、岗位职责:中心主任
技术负责人
质量负责人
质量监督员
内审员仪器设备管理员 文件管理员
检测人员
7、部门职责:办公室 财务室 检测室 《以上内容附图》 第二项管理体系:对质量管理体系的建立、实施和保持提出总体性要求及质量管理体系文件的总要求。适用于对本中心质量管理体系及质量手册的控制。《附图》 第三项文件控制:对与质量管理体系有关的文件进行控制,确保中心相关相关人员均能得到和使用文件的有效版本。适用于本中心质量管理体系文件的编制、审批、发放、修改和管理等各个环节,包括外来文件的控制。第四项合同评审:对客户的要求,检测的合同进行评审,评价满足该合同要求的能力,在客户的期望与需求得到充分理解后作出规定,予以实施和保持。适用于本中心对所有客户检测工作的合同的评审及与客户
的沟通 第五项检测的分包:分包是利用其他实验室的能力对实验室自身能力的不足的必要补充,是合理利用社会资源的有效方法。本中心选择符合认可准则要求的检测分包实验室承担分包检测。第六项服务和供应品的采购:为了确保检测的数据准确可靠,应对检测质量有影响的服务和供应品进行有效的控制。适用于对检测有影响的供应品和服务的选择、购买、验收、存储、使用等过程的控制。
第七项申诉和投诉:收集、分析顾客或其他方面满意和不满意的信息,并将此作为评价质量管理体系业绩的方法之一。正确处理顾客或其他方。面的申诉和投诉,找出差距,作为质量改进的依据
第八项不符合的检测工作控制:为保证质量管理体系的有效运行,必须对检测工作中出现的不符合项进行识别和控制,防止不合格的检测报。告发放或使用
第九项预防措施及改进记录:在确认了不符合工作、偏离质量管理体系或技术运作中的方针和程序时,实施纠正措施;在确定了潜在不符合的原因时,应采取预防措施,以减少类似不符合工作发生的可能性,防止不合格再次发生并持续改进和完善质量管理体系。
第十项记录:证明满足质量要求的程度或为质量管理体系运行的有效性提供客观证据,实现复现检测过程。适用于质量和技术记录的标识、收集、编目、存档、借阅、维护,清理等环节的控制。第十一项内部审核:验证质量管理体系是否符合标准要求,是否得到有效地保持、实施和改进。为了保证内部审核工作的计划性、系统性和独立性试验室应当应该编制内部审核管理程序,对内部审核工作的计划安排、准备工作、实施审核、结果报告、不符合工作的纠正及验证等环节工作进行合理规范,一般有计划的内部审核一年不少于一次。第十二项管理评审:根据预定的日程,定期对质量管理体系和检测活动进行评审,以确保其持续适用和有效,并进行必要的改进。
第四: 技术要求 技术要求中包括:人员、设施和环境条件、检测方法、检测仪器与设备、测量溯源性、抽样和样品处理、结果质量控制、结果报告等项目。
人员:为保证所开展检测工作的方法科学.行为公正、数据准确和客户满意,对人员知识面、能力、技术水平和实践经验等素质要求做出规定,并进行培训以满足规定要求 设施和环境要求:为保证检测活动能正常进行,确保测量结果准确
有效,开展检测活动时的现场环境条件必须满足所用检测仪器设备操作规程及性能要求。检测方法:为确保检测数据准确可靠,有必要对中心开展的检测活动中所采用的方法进行控制。检测设备:为保证检测结果的准确、可靠,配备正确进行检测所要求的仪器设备,有必要对所使用的仪器设备实施有效控制。适用于检测用仪器设备的配备、使用、维护、标识、档案管理等过程。尤其要注意仪器设备的三色标识的管理,1合格证(绿色)表明该仪器设备经计量检定(含自检)合格,或经检查其功能正常,或经实验室间对比符合规定要求,处于正常使用状态; 2准用证(黄色)表明该仪器设备有部份缺陷,但经检查其检测工作所需的各项功能或所用量程合格,准予使用或不影响测量结果的降级使用; 3停用证(红色)表明该仪器设备已损坏或已超过检定周期或经检定不合格等,不准使用。测量溯源性:为使用于检测的所有仪器设备,在投入使用前都经过检定/校准(比对),并保证量值能溯源到国家基准。抽样和样品处置:检测结果取决于样品的真实有效。样品众多的管理环节贯穿于整个检测工作。对样品的管理与控制关系到检测结果的有效性和实验室的诚实性。为此,本实验室对样品的接收、传递。贮存、处置、安全以及样品的识别等各个环节实施有效的控制。样品管理执行《样品管理程序》。
结果和质量控制:对检测的有效性进行监控,确保检测结果的质量。结果报告:为确保试验室严格依据检测标准、方法中规定的要求,客观公正地出具每一份报告,保证报告的数据准确,其表述清晰明确,并能满足客户(或委托方)的要求,必须对报告结果进行有效控制。
自二十世纪初,英国科学家索迪提出同位素的概念到现在已有一百年历史了。这些年来,随着科学技术水平的不断提高,科学工作者对同位素的研究和应用取得了令人瞩目的成就。到目前为止,在已发现的一百多种元素中,稳定同位素约有三百多种,而放射性同位素达到一千五百多种,同位素技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。由于很少量的放射性物质很容易被检测出,所以,放射性同位素应用地更广泛一些。同位素的应用主要有以下几个方面: 医学上,利用放射性同位素原子示踪,对甲状腺、肝、肾、脑、心脏、胰脏等脏器进行扫描,来诊断肿瘤等疾病。例如:人体内的甲状腺将人体吸收的碘绝大部分集中起来制成甲状腺素,以调节人体中的脂肪、蛋白质和碳水化合物的新陈代谢,正常的甲状腺吸收的碘量是一定的,如果甲状腺功能强,吸收碘的能力就强,如果甲状腺功能弱,吸收碘的能力就弱。所以,口服 Na131I,一定时间后,观察131I 聚集情况,根据131I 吸收的快慢和多少,与正常值比较便可判断它的功能状态。此外用131I — 马尿酸可测定肾功能,用51Cr 可以测定脾功能,用60Co 可以改善癌症的治疗(即放射疗法)等。
在工业上,利用放射性同位素可以测井探矿、无损探伤、检查管道泄露或管道堵塞等。例如:检验一个部件是否严密,可以先将部件放入一个密闭容器内,然后充入 85Kr 气体,再将气体抽出,检查部件内是否有85Kr,如果部件内没有85Kr,则说明部件严密。再如:放射性同位素原子放出α粒子或β粒子的同时,常常伴随γ射线的产生,利用这个性质,可以进行测井探矿。探测时,将放射性同位素系入深井,γ射线射在岩层上被散射后可以进入γ射线探测器里,γ射线的吸收和散射程度,与岩层物质的密度和元素的原子序数有关,密度大,吸收γ射线就多,探测器输出电流强;密度小,吸收γ射线就少,探测器输出电流就弱。通过探测器输出信号的强弱,可推知岩层的位置和厚薄,为煤、石油等的开采提供准确的地下信息。在地质、考古方面,利用放射性同位素的半衰期,可以确定矿石的年龄,化石的年代。例如:碳的同位素除12C(占98.8%)和13C(占1.11%)外,还有少量的 14C,14C具有放射性,14C经过 β 衰变后变成 14N,半衰期为5720 年,在大气中,C氧化为CO2(含放射性和非放射性碳)以后,被植物吸收,动物以植物为食物,这样14C 进入动物的组织中,通过14C 的吸收和放射性衰变的自然平衡,活有机体内的14C 和12C 的恒态比与大气中的14C 和12C 的比例达到相等,动植物死亡后,C的吸收停止,放射性碳的含量由于衰变而逐渐减少。在5720年后14C 的含量变为原来的一半。这样通过测定含碳物质如化石等样品中碳的衰变速度,即可确定有机体的死亡时间,即化石的年代。再比如,可以从238U与206Pb的比值来计算岩石的年龄。目前,用这种方法测出的最老的地球岩石年龄大约是3×109 年。在农业上,利用放射性同位素辐射种子,改变其遗传基因,可以选育良种。另外还可用于防治害虫、贮藏食品、合理施肥、农药残留毒素的研究等。有些元素不能得到放射性同位素,也可以用稳定同位素原子作为示踪原子,这就要用质谱仪来分析其产物。例如,科学家为了搞清楚羧酸(RCOOH)与醇(ROH)发生酯化反应的机理,就是利用18O(18O 为氧的稳定同位素)对产物进行原子示踪。具体做法是让乙酸(CH3COOH)与用18O标记的乙醇(CH3CH218OH)发生反应,用质谱仪分析反应后的产物,分析结果是产物中只有乙酸乙酯中有18O,这就证明了酯化反应的机理是酸脱去羟基醇脱去氢原子。再如,用16O与18O的原子个数比推测海水温度:海洋中的贝壳主要成分为CaCO3,而CaCO3 中的O原子主要是16O与18O。通常情况下,18O的含量只有16O含量的1/500,但海水温度发生变化,此比值也会随之变化,海水温度升高时,16O含量增加,反之则减少。根据这个规律可以推测古代海水的温度。
由中国建筑材料检验认证中心、国家水泥质量监督检验中心编著的《水泥实验室工作手册》 (新版) , 已于2009年1月由中国建材工业出版社出版。该《手册》增补了近年来制定和修订的有关水泥产品和检验方法的新标准, 同时增列了国家有关标准法和计量法的内容, 对量及其单位的表示方法尽量执行了国家计量法的规定, 对不符合国家计量法的一些表示方法进行了纠正。
该《手册》 (精装本) 定价100元, 欲购者请与 (0351) 4295899联系。
关键词:同位素示踪法;高中生物教学实例
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2015)09-280-01
同位素在生产、生活和科研等方面都有着极其广泛的应用。在生物学领域可用来测定生物化石的年代,也利用其射线进行诱变育种、防治病虫害和临床治癌,还可利用其射线作为示踪原子来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等,进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等等。
同位素示踪法是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法,即把放射性同位素的原子参到其他物质中去,让它们一起运动,迁移,再用放射性探测仪器进行追踪,就可知道放射性原子通过什么路径,运动到哪里了,是怎样分布的等。同位素标记的放射性标记化合物,与未标记的相应化合物具有相同的化学与生物学性质,不同的只是它们带有放射性,可以利用放射性探测技术来追踪。用于示踪技术的放射性同位素一般是用于构成细胞化合物的重要元素。如3H、15N、14C、18O、32P、35S等。
现行高中生物教材中的内容和相关习题中频繁出现同位素示踪法,展示了此方法的多种应用价值和对科学研究的重要贡献。以下就教材相关内容结合实例进行归纳阐述,以期达到较深刻地认识这项技术,进而达到认识生物某些重要代谢途径的目的。
一、分泌蛋白在细胞中合成部位及运输方向
在必修一课本中,介绍科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时,曾经做过这样一个实验:他们在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸,3 min后,被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中,17 min后,出现在高尔基体中,117 min后,出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的小泡中,以及释放到细胞外的分泌物中。这个实验说明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中合成之后,是按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输的。从而证明了细胞内的各种生物膜在功能上是紧密联系的。
二、研究生物的新陈代谢
教材在介绍光合作用的相关内容时,提及19世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门研究光合作用中释放的氧到底是来自于水,还是来自于二氧化碳。他们进行了这样两组实验:第一组向绿色植物提供H218O和CO2;第二组向同种绿色植物提供H2O和 C18O2。在相同的条件下,对两组光合作用实验释放出的氧进行分析,结果表明,第一组释放的氧全部是18O2,第二组释放的氧全部是O2。从而证明了光合作用中释放的氧全部来自水。同样,也是用此方法,20世纪40年代,美国科学家卡尔文用碳的同位素14C标记的CO2 ,探明了碳在光合作用中转化成有机物中碳的转移途径,被称为卡尔文循环。除了光合作用,细胞呼吸等重要的生物代謝过程的很多问题也可以用同位素示踪法来研究。
三、证明DNA是遗传物质:噬菌体侵染细菌实验
必修二第3章第一节:DNA是主要的遗传物质。这一节中有几个经典的实验,其中噬菌体侵染细菌的实验正是运用了同位素示踪法。1952年赫尔希和蔡斯把大肠杆菌分别培养在含有35S和32P的培养基中, 大肠杆菌在生长过程中, 就分别被35S和32P所标记。然后,赫尔希等人用T2噬菌体分别去侵染被35S和32P标记的大肠杆菌。噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖,裂解后释放出很多子代噬菌体,在这些子代噬菌体中,前者被35S标记,后者被32P标记。用被35S和32P标记的噬菌体分别去侵染未标记的大肠杆菌,然后测定宿主细胞的同位素标记,当用35S标记的噬菌体侵染细菌时,测定结果显示:宿主细胞内很少有同位素标记,而大多数35S标记的噬菌体蛋白质附着在宿主细胞的外面 。当用32P标记的噬菌体感染细菌时,测定结果显示宿主细胞的外面的噬菌体外壳中很少有放射性同位素32P,而大多数放射性同位素32P在宿主细胞内。以上实验表明:噬菌体在侵染细菌时,进入细菌内的是DNA,而蛋白质留在细菌的外面。可见:在噬菌体的生活史中,只有DNA是在亲代和子代之间具有连续性的物质。故证明DNA是遗传物质。
四、证明DNA的半保留复制
在必修二课本DNA的复制一节,选学内容DNA半保留复制的实验证据部分,就介绍了用同位素示踪法证明半保留复制机制的实验过程。实验步骤:
第一步:在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14 N-DNA;在氮源15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N-DNA。用某种离心方法分离得到的结果如右图所示,其DNA分别分布在轻带和重带上。
第二步:将亲代大肠杆菌(含15N-DNA)转移到含14 N的培养基上繁殖一代(Ⅰ),请分析:如果DNA离心后位置为重带和轻带两个条带,则是全保留复制,如果DNA离心后位置为只存在中带,则是半保留复制。
第三步:为了进一步验证第二步的推测结果,将亲代大肠杆菌(含15N-DNA)转移到含14N的培养基上连续繁殖二代(Ⅱ),请分析:
如果DNA离心后位置为重带和轻带,轻带加粗,则是全保留复制;如果DNA离心后位置为出现重带和轻带两个条带,则是半保留复制。
五、DNA探针
在生物的选修教材部分,多次涉及到DNA探针的相关知识,包括环境污染监测、基因诊断、基因工程中目的基因的检测等等。所谓DNA探针,就是用放射性同位素标记或者荧光标记的DNA分子,利用DNA分子杂交技术,达到检测和筛选的目的。
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