De toepassing van in isotopen de dierphysiologie DOOR H. Laboratorium Steeds het een siologie. tal Beginnen chemische positieve De wij Het van He* in totaal uit 4 het periodiek duidt dan deeltjes, systeem de kern van genoteerd, zodat aan, 2 is tonen en Voor een van neutronen neutronen bepaald per die naast het Be- ongeladen atoomgewicht en het aantal de gewone rechts boven 1 ; de C? N 1 / 6 protonen 2 Voor de volgende 0' symbool (dus ladingseenheden) aanwezig zijn. men het naast rij eerste en van notitie: F' 9 8 g dat de bovenstaande combinaties der aantallen pro- kern element dat daarnaast voorkomt, kan krijgt Bo echter gebleken, naast is. aanwezig ook Het het aantal protonen het aantal protonen der elementen immers de chemische natuur van het aan één proton. dat de heliumkern bestaat uit He; Het voor: som gelijk aan- aantal de kern. element worden onder. rechts de aan neutronen. het met is elementen echter de door het bepaald slechts dierphy- isotoop. dat in de kern uit In voorbeelden, in de het begrip ladingseenheden bestaat overige o enige (overeenkomend 1 (protonen), waterstof, der van van geven gebruik onderzoek. bereiken is te element worden Dit aantal 1 en lading gelijk te kern de 1 en massa totaal aantal deeltjes het een van in de kern massa het element is dus neutronen van een van van de hand aan Utrecht wetenschappen wetenschappelijk het deze methode definitie een die kern, bij Rijks-Universiteil medische en getracht, met wentelt). lading met halve protonen komen van met de kern om deeltjes deeltjes wordt eigenschappen eenvoudigste van hulpmiddel hetgeen der Physiologie biologische ladingseenheden electronen dat aantal als geven in te de in artikel volgend inzicht De isotopen van hier Vergelijkende wordt meer gemaakt voor Vonk J. niet ligt de enig mogelijke natuurlijk eigenschappen afhangen) . kan in (zeer) beperkte waterstof proton nog één (Hj ) neutron zijn voor het aantal protonen de zg. bevat. 0.02 (daar hier- Maar het aantal neutronen, mate variëren. Zo komt zware % deze elementen. vast van waterstof (H 2 ) alle waterstof is in de voor, zware 506 H. waterstof C' % i.i (ook verschillende neutronen dit van dus en Nagenoeg al deze onder zwaarste ontleden: de Blijkbaar daar is vindt men voor 6 atoomgewicht enkele één overweegt die éénzelfde element, van Op elementen dezer isotopen verschillend aantal een hebben, uitzonderingen dus een grens periodiek het van elementen radioactieve (bv. stabiliteit van worden de isotopen zij bestaan na sterk zeer alle van hoeveelheid. in zijn systeem het die spontaan er Radium, Uranium, gesteld elementen dan gecompliceerde meer 2 C' isotopen zijn stabiel, d.w.z. zij ontleden niet spontaan. Alleen zg. er Behalve deuterium). verschillend een Meestal elementen. de vormen genoemd. element D, 0.368 % Ny>. voor , 6 De als aangeduid behalve N 3 VONK J. Thorium). de reeks der elementen, aan Uranium 8 (U* 3 ) in de natuur 2 niet voorkomen. Langs men kunstmatige in er isotopen verschillend De isotopen daarmee dezelfde scheiden. Toch van hun zich een scheiding Deze bindingen het in drinkwater, met Daardoor of de deze methode isotopen onschadelijk bij biologische Verder moet bv. door ding zijn voor, waarin koolstof i.i zij % de moeite C' 4 en is zeer zijn voor staan, door het te dan moet in de 13 zij waar waarin voor in zij weg te ver- (met het volgen, die tot andere stoffen worden omgezet. allereerst men bepaalde doen opnemen te mogelijk de stellen, als onder- gebruik voeren te dier het hun voor in weten, dat deze uitgebreide proef- de kleine concentraties waarmee werkt. dat de organen geen voorkeur deze voorwaarde is organisme geïsoleerde een te die afhangen eigenschappen, organisme. Dit werd door althans geven diffusiesnelheid. Daardoor wordt een is moeilijk en elkaar van mogelijk. — vinden, hebben, succes zij zeer isotopen vast te een die eigenschap- ander element met juist gunstig deze plaats producten C in injectie) hebben. Ook komen in de uit bv. echter Door proeven vast bepaalde isotopen in zoals veel is nemingen afdoende vastgesteld, men C" isotopen ontledingssnelheid . zijn verschil verbindingen doorlopen, verwerkt, Hun gemakkelijk zij enig biologie. dan deze en deze stoffen worden Wil zij het de 2 is deeltjes) (dus onstabiele) element hebben dezelfde chemische (atoomgewicht), — radioactieve phosphor P^ even combinaties. moeilijke scheiding zoekmiddel voer, dus vertonen massa snelle met 509). éénzelfde van kernen van koolstof de van van blz. (Vgl. Zij verbinden pen. zijn waterstof van beschieting de lichtere elementen radioactieve van maken. Zo te gemaakt, (door weg ook geslaagd natuur voor de , vervuld verbinding voorkomen. Het koolhydraten C0 van 2 het voor : of afkeer van de stabiele isotopen in van dezelfde verhoude lucht bevat in organisme geldt het- zelfde. Men ze der de moet daaruit de weer chemische isotopen te in isotopen kunnen synthese kunnen verschillende isoleren. en analyse. bepalen. Dit verbindingen geschiedt Het met isoleren uit Want het is kunnen inbrengen de gewone hulpmiddelen verbindingen natuurlijk nodig te en is nodig weten om hoeveel TOEPASSING van of de bevat. isotopen vast stellen te belanden. op grote schaal Voor de water kan en den. Zwaar D 2 schrijft Het H voor 0 dat de — 3.0 meesten *n zwavel In dit tijdelijk ontstaat versterking het aantal met men het heid van i) principe de zij waar dollars) In in die vorm en er Amerika is er hulpmiddel van vorm ter zwaar zg. gebracht wor- H-atomen O. zijn (H*) dus is die Deze dit is aangebracht. het ver- Kort- een van tijdeenheid bepaalde het bij Zie b.v. VAN de cylinder, de wand. van Dringt een tussen tijd wordt d.i. Dit toepassing het van (dat waardoor in de (verdunde) draad deeltjes kosmische wordt betreft van zijn permeabiliteitsonderzoek. De VEERSEN, Dissertatie 1943 Utrecht en —> metalen een en wand gas. Hierdoor omhulsel, e.d. in bepaling de isotopen is door, cylinder dat buiten straling 8. ont- die, Zodoende kan de lit. n° van Geiger- een tellen. Vooraf wateropname en de bij steeds op dezelfde plaats uitgezonden, aantal met Tussen draad /3-deeltje meten vergelijking straling wordt gemeten praeparaat toestel, doordringt. zoölogische het uitgezonden volgens geom- ingegaan *). door het bepaald is metingen de gedurende worden telwerk doet verspringen. een een wordt reeds vrij subtiel, daarbij spanningsverandering dat door op o.ooi° hoger concentraties nauwkeurig zeer dan ook % 10 kleine vrij met bepaling aan- bepaald worden zoals bv. wordt een in kan 0 omstreeks verder wordt (deuterium) 2 daarin aanwezige het praeparaat, tengevolge hun tot niet deel van D zijn metalen een geïsoleerd radiolampen, o-effect methodes /3-straling, of d watermonster deze moet een deeltjes, zijn opgesteld) dit overgaat. potentiaal-verschil Wat plaats ander in zou steeds biologie hier D zuiver voor gewerkt phosphor, gespannen, die dan ioniseert een radioactieve isotopen ð draad is de gebruikte Meestal is Müller teller. in methoden kan radioactieve bruiken de op en hun hoeveel- en waarin de twee formule temperatuurconstantie een van bepaalde ge- bepaald electrische van scheiden een nog gebruikt ook als in water zwaar wordt %) concentratie der leding de gasvormige verbinding gewerkt. verbranding Zijn daar H 0, gewicht, daar dit deze Op hun straling. een aan de daartoe en vereisen. De gelukkig er watermoleculen, 2 Aangezien 2 (O.I schieden 0. D men gehalte het soortelijk dan worden (tienduizenden mee dier het van a heidshalve geduid. uit waterstof. zware weinig af enigszins in te ze duur zeer maar steeds door bestaat door is later uit kunnen invloed de hoeveel dezelfde en die veroorzaken zij wordt nl. veel bepaling ter is verricht. mee waterstof water zijn zijn nog waterstof bestaat zware Zware die lading Europa onderzoek bepaling. vangen de uit de men onder mogelijk waardoor het wijken isotopen toestel laat 507 DIEUPHYSIOLOGIE verbinding, (stabiele) beschrijven Massaspectrografen daardoor in wordt uit gevormde In dit baan een magnetische krachten, DE bepalingswijzen Deze massaspectrograaf. gebrachte IN ingebrachte verbinding aanwezig een middelen der chemie. Zware wone heid ISOTOPEN andere daaruit een geïsoleerd, wordt met in isotoop een eventueel VAN na men moet bepaalt aanwezig- de teller per afgetrokken. allereerst van vissen te en gekik- 508 H. door vorsen kieuwen bestudeerd voerig doorgang van zouten stof D bepalen. in 0 Voor biedt hiertoe 2 den getrokken sloten is en het dan dier, kansen voor kan Men bepaalde een moet opname de wicht en bereikt wanneer bied van der de van eiwit, Met injectie proef de 3 met D % het die verloop de na glycogeen 2) taten en een vervangen, 2 conclusie Bevat 0 een 999 g en wor- afgeH 0 2 totale kan zich het dier heeft echter de afbraak en voedert Dan water gehalte geven, van de Bij vindt, Isoleert 1 van dus men daarin het krijgt men of een ge- afgebroken, muizen en men de D 2 0 dat verschillende na vet omwegen) het lichaamswater in % het krijgen glycogeen, vele (langs Met dieren ge- men, 1.5 % van wer- opnieuw. bereikt à opbouw wordt (D) het opbouwsnelheid door verder en te water- bepaald. verloopt. dieren (ratten men op even- bevindt het men gevonden men dan gehad. indien voorwaarden natuurlijke kan in watergehalte plaats men, de gelijk zijn. verder af, zij worden opgebouwd bepaalt dan zijn het milieu met isotopen isotopen omdat immers milieu niet bepaalt, plaats en dier het volume waterstof verwerkt. D g water het experiment. koolhydraten een de tijden der waterstofatomen indruk van de snelheid zij worden gevormd. na wijze werd bestanddelen honger KROGH van in drinkwater zware i hoeveel zwaar als hongerperiode deuterium is zijner Â. een gaan, laat % 5 0 dus ook de Op soortgelijke voederde 2 van verbindingen ting snel opbouw lichaamsvloeistoffen opgebouwde door zijn waar te 0 2 het buitenwater plaats na en dat van van hun daarvan vastgesteld. water-moleculen watervolume behulp waarlangs de waterstof waarmee 2 van 0 hebben de toepassing te de lichaamsvloei- water. opgenomen, en gebruikt) enige tijd hongeren. een de gedurende D wijze afleiden opbouwsnelheid en hoe aan het van D van bevindt, zijn 0-moleculen bepalen nagaan, de weg meest durende vet, 2 dit nog weegt of men stofwisseling. de het behulp en ook de na uit het milieu verdwenen door opname in gelijktijdig concentratie op deze is, verbindingen bloed 2 uitwisseling belangrijkste Om D van kikvors door samenstelling de concentratie van verplaatsing het levende dier onder volkomen van eventueel den g bestuderen snelheid dit nagenoeg dezelfde eigen- verplaatsing 0 concentratievermindering gehalte De de D Daar middel. vis of een 0.1 de men daarvan niet konden worden gelijktijdige water g wijze op deze heeft volkomen Uit tijd 99 Neemt de ververst. de waarin zich milieu, in kan uit water, omtrent daar mogelijk, uit- water zwaar zowel in het milieu als in geschikt een stoffen verschillende van dit niet was van dusverre kon opgeloste milieu's veranderingen nu heeft als schappen water gebruik Tot 2). andere veranderingen dat kleine groot is, zo die KROGH) en concentratieveranderingen gaan. Men kon door het huid, werd en (HEVESY, van VONK J. : een Osmotic veel tevens vet, dat veel regulation permeabiliteitsproeven gevonden, dynamischer met in is dat het dan onverzadigde organisme verondersteld vetzuren aquatic animals, Cambridge zwaar water. in de omzet- werd. bevatte, die 1939, Men tevoren geeft vele resul- TOEPASSING chemisch dat deuterium met het dier, verbranding gebruikte het D-gehalte het pas heid de uit De 15 bevatten en De gevuld. dan door Hun intact blijven. liteit der spieren en zij dynamic state Door bepaalde D in opbouw is van hiervan afbraak is slechts verricht. minder enkele voor Dit is de in lijk maakt de men met tot 3) (N. de dieren een 2 van D 2 weken Al Y.) te bekend. in na D 2 cellen zelf grond op lang zeer 0 gemaakt Helix en wat van de dit werk werd verricht in winterslaap van en hun in hun etc. het vet, van terwijl Voor Invertebraten dat hier ook organen met het van de onderzoek niet als bloed of die Ringer, uitvloeiende bloed Helix pomatia L. onderzoek der is stofwisseling gekozen, omdat zij gemakke- enigszins hun te i is het % in laboratorium medewerkers het moge- verifiëren. watergehalte dan omstreeks het biochemisch door SCHOENHEIMER, RITTENBERG plaats hebben, stofwisseling bekend is, enige percenten, 0-concentratie dan het resultaten verkregen van haar welke op dieper gaand een men werd hiertoe van bedrijfsstof- vervaagd. worden, stofwisseling met onder- scherpe en heeft. Van andere processen doorstromen kan Voor de begin heeft dan ) de voornaamste zetel geschiedt. Helix om 3 zeer stabi- glycogeen opbouwt, afbraak mag de van verwerkt spieren en spieren plaats voor het stoffen, glycogeen dat de opbouw van te aan- getiteld : „The beschreef Een orgaan dat zijn toegevoegd, water. afloop 2 vervangen of ook uitmaken men isoleren bekend, vooral bepalen. 0-oplossing D de men proeven Aangenomen de dieren, vrij groot met een reeds de lever vnl. een zwaar houden is, te te orgaan was stoffen laboratorium lijk de isotopen SCHOENHEIMER energieleverende en der spiereiwit van bouwstofwisseling tussen gemakkelijk kunstmatig bepaalde behulp met deze Invertebraten moeilijker, daar bij reactieproducten ons hij als reservestof in de lever glycogeen der Vertebraten waaraan dat nu glycogeen veel van waarin gemaakt glycogeenafbraak, van dat dan verwachten. zou worden opgebouwd. het uit Voor de Vertebraten zijn dergelijks ook op de andere aminozuren bekend sneller laten drinken kan te verbindingen veel werk, werd water zwaar cellen bouwstoffen tussen veel van hoeveel- deuterium, of geïsoleerde constituents". Door deze resultaten is body dat vroeger wisseling, zal of Iets van zijn moest met gedeeltelijk (in geringere mate) „slijten" hun ook het samenvattende scheid, gemerkt hoeveelheden opgenomene bepaling overeenkomstige verbranding. het van uit afkomstig vet de voor men de voor liet. Dit samenstellende bestanddelen verwisselen dus blijkbaar bouwstenen, van vet opgenomen vond aminozuren, Het is kunnen verwachten, nu het ongeveer aminozuren zijn overgebracht. te dit van een met juist zou 509 depôtvetten onaangetast dagen vrij grote de isotopen blijken het eiwit snel enkele na % 44 moet voedert DIERPHYSIOLOGIE enkele dagen zijn gemobiliseerd men dus zijn na dat depôtvet, depóts aanwezige nog Hiervoor DE allereerst honger, zijn : te overeenkomstige . dieren blijken van het indien geval, N met van zijn en IN werden. Men verzadigd geval opgenomene. vet is het ISOTOPEN de doorstane na echter niet het blijkt VAN Indien laat herstellen inderdaad mogelijk hun weef sel vloeistof der (Lit. Columbia University nos. 3, 9, 10, 11, 12). H. 510 handhaven. te inderdaad de de lever Zoals blijkt voor een is was, het voor dit de van is waterstof mindere dan zomer doden zware in en kort proef Na de mate de dus dier traag minder aanzienlijk of het en Doet zelfs deuterium veel blijkt, organen glycogeen winterslaap de vrij en het der het lichaam. van de van „koudbloedig" isoleren en rest van verwerking organisme dieren opgenomen in van intreden VONK J. vet midden Helix dynamisch van dezelfde men minder snel als dat in te de gaan. te verwachten dan de onderzochte vertebraten. Ook de 4 ). gepast het Bij de als de actieve gende I isotopen de j.) C6 gebruikt waarin de activiteit is halveringstijd en de helft is. Enkele houden uitgedrukt de oorspronke- de ontleding zijn .een radio- veelgebruikte halveringstijden) daarachter vermelde de 507). te wordt van daar constant, proces blz. (vgl. rekening men verschillend is zeer logarithmisch) (met heeft toe- worden als vol- de 30 ' C" (21min.) 4 j.) (5100 6 Pf 5 S (14 d.) (87 d.) (8d.). de halveringstijd met proeven' baar. latie Toch der stoffen zuurstof zijn de de technische uitwerking van Radioactieve halveringstijd om bevat heid in die het blijven veel V300 meer van voor straling te sneller 32 men ook dan de 32 der P32 4) Lit. over voor de kiezen. P nagenoeg niets (vgl. radioactieve isotopen Van Zo vond waterarm de P-opname. in nos. lit. basis de 6). 5, 6 en been. 7. der en keuze dus het af werken tegen Het de Kern- bestudering De been dat van veel circulatiesnel- snijtanden met snijtanden de van n° I, 2, De hangt Bij dat men, De de speelt inlichtingen. de voor moet stikstof bekend. heeft. nadere voederen der dieren die dan Verder rol. isotopen gebruikt dan top 3 , éénzelfde element hierover veel voor De 32 een H en beschermingsmaatregelen beenderen. na de koolzuurassimi- 14 krijgen. beschikking ter geeft opneemt, is beslissend te C onderzoekers genomen worden. is ) van , glazuur bevat slechts isotoop vervaardiging bruik- over bij is) radioactieve isotopen op hoog zeer moeten (P hoeveelheid 14 die groeien, bevatten, de C Amsterdam phosphor orgaan P de van zoals lang, zeer geschikte geen isotopen de veel dan is plaats betrouwbare resultaten b.v. phosphaat-stofwisseling water 11 resultaten hoogst belangrijke hulpmiddelen Instituut physisch C voor alleen op de en radioactieve en radioactieve met 11 (die helaas stabiele tussen C met Is zoals kort, , tellen lang zeer prijs van zijn zeer korte duur zeer verkregen. men de (dus wijze concentratie verschilt isotopen die veelvuldig dierphysiologie : (tritium; $ Is Deze bereikt). hun de dezelfde op ontleding, (de tijd halveringstijd zij van in zijn radioactieve van snelheid hunner monomoleculair H3 bepaling gebruik waarde lijke isotopen kunnen principe alleen de stabiele, met radioactieve In van de rat, gemerkt phosphaat, bevat tanden na 3 dagen voorkomt. Het TOEPASSING De toepassing koolhydraat slechts vond beperkt een bevatten. Voor ATEN Jr. de voor in worden getransporteerd. de lever, De in in Radioactieve onderzoek te de van de van actieve ting isotopen wordt kan Verder in actieve isotoop zwarting copisch 13 deelnemen, melk zich de phosphor gevormd echter ontstaan het niet werden ook phosphaatkringloop maakt Zo vormende ei gemerkt phosphaat van omdat 15 gebruiken. te het eiwit, van N en de eierdooier naar echter in de onmogelijk daar, C 13 als afbraak en (zie wijze gebruikt de in dit niet 14 der lit. waar 13 C voor het over een kan. gebruiken voor vetzuren. Ook het bloedbaan Be- volgen hierop kan 13). verschillen kunnen worden. Zo phosphaat men bereikt n° quantitative van van C stabiele met zijn niet hulpmiddel belangrijk een ingegaan zich de enige tijd met kan men de na radio- inspui- Geiger-Müller-teller een verspreidt het lichaam geen deel concentratieverdeling van laatste de grote wetenschappelijke dieren en of (bv. ver- na de circulatie aan kan dan men methoden waarde met zijn denkbeeld dan een te nemen. uit zich de een zij de daarvóór besproken van in localisatie oriënterend, door de radio- Is dit of stoffen krijgen leggen. microphoto omtrent echter radioactieve van een plaat opgehoopt, vergelijking coupe De en photographische plaatsen Door trekken. planten een op bepaalde beide C echter van de van Met D, toegepast. van bestuderen te snel delen de plaat. van het bloed nagaan de zowel opbouw organen op het stofwisseling van daaraan is stofwisseling, dus en andere klinisch van deze doorsneden het kan ) phosphaat hoe men doorsneden 14 vaststellen bepaalde reeds die spierstofwisseling worden nog op nagaan wondingen) Dit de bij niet radioactief qualitatief (C werden het voor de die Phosphatiden Phosphatiden de van beschikt reactieweg van De intermediaire door plaatsgebrek in 511 gaan. resultaten Behalve de de melkklieren zelf. koolstof massaspectrograaf langrijke dat kip, DIERPIIYSIOLOGIE als stoffen, vandaar door en complicatie daarop nader phosphor de resultaten bereikt bij belangrijke spier. lever maar DE belangrijk zo van IN phosphatide-stofwisseling worden in de is niet aantal de ISOTOPEN radioactieve van lipoiden en VAN sterkere macros- conclusies hebben niet methoden van onderzoek. De toepassing jaar oud. met Desondanks is het logie, Zij lijst, dat de daarom, nog zo permeabiliteit gelijkende nog er reeds uiterst van en enig werd een in weinig met c.s. onderzoek te in door tak der en Utrecht een dit in de de ik physiologie nummers Zoölogie, KROGH de c.s. met voor de vijftien over de medicijnen en bevat. der United Merkwaardig vergelijkende physio- gewerkt endocrinologie over ongeveer Atoomcommissie laboratoria (over gepubliceerd, vond nog slechts hoeveelheid literatuur hulpmiddel van de is enorme duizenden enige physiologische HEVESY physiologie niet die physiologie onderzoekingen gecatalogiseerd is uitgegeven onderzoekingen dat is hulpmiddelen gedane deze verschenen. Nations in de isotopen van heeft. zwaar Behalve de over de water endocrinologie resp. stofwisseling en ver- stofwisseling), nog enig werk H. 512 Tetrahymena over stig Naast is. apparatuur (ook is gebrek Gezien de der zoölogen een haar van en hiervan wel taak alle gevallen buiten vrij door is hier interesse wel niet bedenkelijk op bij !) de het gebied gewenst, dat dringend tekort schieten takken andere van laat oorzaak. voornaamste het beoefenaren kostbare beschouwing chemisch de afkom- zijde stofwisselingsonderzoek met de zoölogie handen genomen uit wetenschap komt, deel voor scholing werden bereikt, wil microbiologische van een massaspectograaf resultaten, die belangrijke verandering zich van chemische vooral en de men vertebraten-physiologie hierin en wanneer biologen meeste eigenlijk noodzakelijkheid behoorlijke aan dat vermeld, de VONK J. van zien. LITERATUUR I. ATEN 2. , 3. 4. H. W., Vakblad K. Some H. Hevesy, , 1947. KAMEN, 7. aspects , v., M. 1947. D., 1947. Keston, A. S., D. RITTENBERG, D. and metabolism. In: D. Inc. 261. 11. Y. p. ScHOENHEiMER, in Dissertatie Utrecht. n° Biologen, of 9. metabolism. intermediary R. physiol. Chem. Enzymology Radioactive Rev. Ann. 8. N. Zs. 1934. Advances 9. io. 1939. voor In: D. E. GREEN (I.e. of 12. 9) SHEMIN, E. GREEN: and D. R. 1946. in biology. N. Schoenheimer, Y. dynamic 1937. Isotope technique Currents RITTENBERG, The 28. 16, 631. and D. SCHOENHEIMER, R., 1946. 225, III. tracers Biochem. Rittenberg 7, in 1940. state biochemical Physiol. of body Journ. biol. Chem. in the study research. of STETTEN JR., D., Weinhouse, S., 1947. Ann. Rev. G. and Medes Bioch. 1 , N. F. Interscience 1944. Publ. Rev. 20, 218. constituents. Harvard University 125. Floyd, 122, 227. intermediary Press. 13- onder 291. 5. 6. 1944. BLOCH, p. A. JR., J. biol. Chem, 155, 143.