Радиоактивные изотопы и их применение

Для анализа состава раствора к нему добавляли нерадиоактивные вещества, наличие которых в нем предполагали. Эти вещества выделяли из смеси известными химическими приемами. Если вещество оказывалось радиоактивным, то тем самым доказывалось его образование в процессе опыта по фотосинтезу из углекислого газа, так как вместе с нерадиоактивным добавленным веществом извлекалось и то радиоактивное, которое было образовано в процессе фотосинтеза. Если же отделенное вещество было нерадиоактивно, то, следовательно, его образование не связано с поглощением углекислого газа из воздуха.

Интересными являются опыты с применением бумажной хромотографии. В этом случае спиртовой экстракт из растений, выдержанных в атмосфере радиоактивного углекислого газа, наносился на угол вертикально висящего листа фильтровальной бумаги.

Верхний край бумаги опускался в ванночку с органическим веществом — фенолом. Фенол впитывался бумагой и проникал в нее, перемещаясь все ниже и ниже. По мере смачивания бумаги фенолом вещества, нанесенные на ее угол, также передвигались сверху вниз. Скорость передвижения различных веществ при таком способе промывания бумаги различная, поэтому, если выдержать край бумаги в феноле определенное время, вещество переместится на какое-то определенное расстояние от края. Затем лист бумаги поворачивался на 90° и ее край опускался в ванну с раствором пропионовой кислоты в спирте. Снова происходило движение жидкости по бумаге сверху вниз, а вместе с ней и находящихся на бумаге веществ. Благодаря такому приему каждому веществу при стандартных условиях промывания соответствовал определенный участок бумаги. Предварительно те же операции проводили со смесью веществ, которые ожидали найти в растении, содержащих в своем составе радиоактивные атомы. Таким образом, находили места расположения отдельных веществ на бумаге при стандартном промывании. После промывания исследуемого раствора с помощью счетчика или фотографическим методом определяли, на каких частях бумаги находятся соединения, содержащие радиоактивный углерод, и, следовательно, какие вещества образовались из радиоактивного углекислого газа в условиях опыта (рис. 26).

Рис. 26. Радиоавтографы (негативы) результатов разделения на бумаге продуктов фотосинтеза с углекислым газом, содержащим углерод 14:

а — сетка, полученная при промывании смеси, содержащей 10 веществ; б — растение выдержано в атмосфере углекислого газа 5 секунд; в — растение выдержано в атмосфере углекислого газа 90 секунд; 1 — аланин; 2 — серин; 3 — аспаргин; 4 — яблочная кислота; 5, 6, 7 — глицерофосфорная кислота; 8 — глюкозо-фосфат; 9 — фруктозо-фосфат; 10 — сахороза

Рисунок 26 показывает, что второе вещество — серин образуется из первого — алонина, так как при 5-секундной экспозиции растения в атмосфере радиоактивного углекислого газа его обнаружить не удается, а при 90-секундной выдержке растения в атмосфере радиоактивного углекислого газа он появляется. Подобные анализы радиоактивности отдельных составляющих смеси, полученной при различном времени выдерживания растений в атмосфере радиоактивного углекислого газа, позволяет найти последовательный ход превращения одних веществ в другие.

Русским исследователям удалось также обнаружить, что источником углерода для растений является не только углекислый газ воздуха. Подкормка растений солями угольной кислоты, содержащими радиоактивный углерод, показала проникновение радиоактивного углерода через корни в ткани растений, тем самым удалось установить новое назначение корневой системы для построения углеродистого скелета растений.

Советскими учеными были найдены сложнейшие пути образования углеродистых веществ в растениях и роль углерода, поступающего из воздуха в листья и из земли через корни. Углекислый газ воздуха в листьях превращается в сахар, который спускается в корни растения, где он переходит в пировиноградную кислоту. Последняя с углекислотой, извлекаемой корнями из земли, дает щавелево-уксусную и затем яблочную кислоту. Яблочная кислота идет вверх: в листья, плоды и т. д. и превращается в них в белок и углеводы.

В то же время углекислота почвы, превращаясь в органические кислоты, проникает во все уголки растения и под влиянием хлорофилла разлагается и выделяет кислород. Таким образом осуществляется кислородное питание растений.