Tracer – Bedeutung und Funktionsweise

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Grundlagen zum Thema Tracer – Bedeutung und Funktionsweise
In diesem Video geht es um das Prinzip der Tracermethode. Dabei werden Atome radioaktiv markiert und in den Stoffwechsel eingeführt. Dadurch kann man zum Beispiel Bilder vom inneren deines Körpers erzeugen und sogar Krebs bekämpfen. Wir diskutieren verschiedene Einsatzgebiete sowie Risiken und Grenzen.
Transkript Tracer – Bedeutung und Funktionsweise
Hallo! Fragst du dich auch manchmal, wie Forscherinnen und Forscher herausfinden, wie Lebensprozesse ablaufen? Wie kann ein Botaniker herausfinden, welche Ausgangsstoffe und Produkte der Photosynthese wohin wandern? Wie können Humanmediziner in lebende Körper hineinschauen? In diesem Video lernst du eine Labormethode kennen, die das ermöglicht. Es geht um die Bedeutung und Funktionsweise von Tracern. Wir schauen uns die Methode, die Einsatzgebiete sowie Risiken und Grenzen an. Schauen wir uns als Erstes an, wie die Tracer-Methode genau funktioniert. Es handelt sich um Markierungssubstanzen. Bestimmte körpereigene oder körperfremde Stoffe werden mit einer radioaktiven Substanz markiert. Die markierten Atome, Moleküle oder makroskopischen Teilchen werden nun dem zu untersuchenden Organismus zugeführt und gehen in dessen Stoffwechsel ein. Durch die zerfallenden radioaktiven Isotope entsteht eine radioaktive Spur, die mit geeigneten Methoden und Messverfahren verfolgt werden kann. So kam diese Technik auch zu ihrem Namen. Das englische Verb „to trace“ heißt so viel wie verfolgen, nachweisen, nachspüren. Im Grunde wird die von den Markern ausgesandte radioaktive Strahlung verfolgt. Man verwendet dabei Radionuklide, also radioaktive Atome zur Markierung. Diese haben einen instabilen Kern und zerfallen unter Aussendung von Alpha-, Beta- und Gammastrahlen in einem bestimmten Zeitraum. Tracer finden in den verschiedensten Einsatzgebieten Anwendung. Zum Beispiel in der Medizin zur Behandlung bösartiger neuer Krebszellen werden mit Hilfe von Tracern radioaktive Stoffe in den Körper geschleust. Während dieser Strahlentherapie reichern sich diese Stoffe in den Neubildungen an und führen zum Absterben der Krebszellen. Leider werden dabei auch gesunde Zellen zerstört. In der Anwendung gibt es zwei Methoden. Liegen die kranken Zellen auf der Oberfläche, also zum Beispiel auf der Haut, werden Nadeln verwendet. Mit diesen werden radionuklidhaltige Fremdkörper in das Krebsgewebe eingebracht. Liegt der Tumor tiefer verborgen, werden Kapseln in Organhöhlen eingepflanzt. Die nachträglich in die Kapseln gefüllten radioaktiven Substanzen entfalten nach und nach ihre Wirkung. Beides zählt zur internen Strahlentherapie. Bei der metabolischen Strahlentherapie werden Tracer gespritzt, die sich gezielt in den Stoffwechsel von Krebsgewebe integrieren. Eine zweite Anwendung finden Tracer in der Diagnostik. Sie werden in den Körper eingeführt und wandern zu bestimmten Geweben oder Organen. Die Spur ihrer Stoffwechselaktivität kann mit bestimmten Detektoren erfasst werden. Stoffwechselkrankheiten, aber auch neue Gewebswucherungen können so erfasst werden. In der Forschung werden unterschiedliche Markierungen verwendet, um hinter die Geheimnisse des Stoffwechsels zu kommen. Zum Beispiel untersuchte Melvin Calvin mit Hilfe von Tracern den genauen Ablauf der Photosynthese bei Pflanzen und erhielt dafür den Nobelpreis. Im landwirtschaftlichen Bereich werden Tracer verwendet, um die Aufnahme von Düngemittel in den Boden zu untersuchen. Somit kann die Bewirtschaftung optimiert werden. Auch kann die Umweltbelastung verringert werden, indem die Düngemengen genauer kalkuliert werden. Da es sich bei Tracern um radioaktive Stoffe handelt, bergen sie natürlich auch Risiken und Grenzen. Dem Körper können sie bei einer Strahlentherapie schaden, indem sie auch gesunde Zellen abtöten. Schlimmstenfalls kann das zum Tod führen. Werden Tracer in der Diagnostik angewendet, kann es zu Fehldiagnosen kommen, zum Beispiel bei Entzündungen im Körper. Erreger wie Pilze oder Bakterien können den Tracer aufnehmen und somit eine Krebserkrankung anzeigen. Sport führt ebenfalls zu einer hohen Stoffwechselaktivität und somit zu Fehldiagnosen. Viel Aktivität direkt vor der Diagnose kann zu dem Anzeigen von Tumoren in den viel beanspruchten Muskeln führen. Die Strahlenbelastung für den Körper wird so gering wie möglich gehalten. Durch die Injektion selbst können Verletzungen von Nerven verursacht werden. Zu beachten ist der oft langsame Zerfall radioaktiver Stoffe. Früher wurden Alphastrahlen eingesetzt, deren Halbwertszeit bei über 1660 Jahren lag. Langzeitfolgen sind daher schlecht kalkulierbar. Fassen wir noch einmal zusammen: Tracer sind Markierungssubstanzen, die in die Stoffwechselprozesse eingehen und radioaktive Strahlung aussenden. Dadurch können sie sowohl in der Diagnostik von Krebs und Stoffwechselerkrankungen als auch in der konkreten Krebsbekämpfung eingesetzt werden. Auch in der Forschung und Landwirtschaft finden sie Anwendung. Zu den Risiken zählen Fehldiagnosen, die direkte Strahlenbelastung für den Körper und eine lange Halbwertszeit mit schlecht kalkulierbaren Folgen für Umwelt und Mensch. Ich hoffe, du hast viel gelernt. Tschüss!
Tracer – Bedeutung und Funktionsweise Übung
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Definiere, was man unter einem Tracer versteht.
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Nenne mögliche Einsatzgebiete von Tracern.
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Erläutere, warum die Verwendung von Tracern sinnvoll, aber auch problematisch sein kann.
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Entscheide am Beispiel des Experiments, welche Stoffe untersucht worden sein müssen, um die Quelle des Sauerstoffs zu ermitteln.
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Erkläre, zu welchem Zweck Tracer in der Landwirtschaft verwendet werden.
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Beschreibe, welche Eigenschaften ein guter Tracer haben sollte.
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