Risø Nyt, no. 4, 2001 december
Risø Nyt, no. 4, 2001 december
Risø Nyt, no. 4, 2001 december
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
NMR spektroskopi viser fosfatfordeling i den levende plantecelle<br />
NMR (nuclear magnetic resonance) spektrum af ærterodk<strong>no</strong>lde,<br />
hvor man kan se de forskellige fosfat-forbindelser<br />
opløst i cellernes cytoplasma og vakuole. Vakuolen er et<br />
væskerum omsluttet af en membran, der bruges til oplagring<br />
af overskydende næringsstoffer. Resten af cellen<br />
P i<br />
vakuoler<br />
P i<br />
cytoplasma<br />
Sukkerfosfater<br />
"X"<br />
α-ATP +<br />
α-ADP<br />
γ-ATP<br />
β-ADP<br />
α-UDPG<br />
β-UDPG<br />
β-ATP<br />
6 4 2 -0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 ppm<br />
Sådan optages et NMR spektrum<br />
Signal fra prøven<br />
behandles i en computer<br />
udgøres af cytoplasmaet. Toppenes størrelse afspejler<br />
mængden af de forskellige fosfatforbindelser. Én top viser<br />
fosfatindholdet i vakuolen, og de øvrige forbindelser findes<br />
i cytoplasmaet.<br />
Betegnelserne på kurven er:<br />
P = fosfat<br />
ADP/ATP = energimolekyler<br />
Resten er forskellige sukkerfosfatforbindelser samt et<br />
ukendt stof (X)<br />
Prøven anbringes i en<br />
kraftig magnet<br />
Mange af grundstofferne har NMR-aktive isotoper, der har et magnetisk moment. Det betyder, at når en kerne fra en<br />
NMR-aktiv isotop placeres i et kraftigt statisk magnetfelt kan den eksistere i to magnetiske tilstande, med en energiforskel<br />
proportional til det statiske magnetfelt. Hvis kernen bestråles med den rette radiofrekvens, vil fordelingen mellem de to<br />
tilstande ændres, og det er denne ændring, der giver anledning til signalerne i spektrene. Hver enkelt kemisk forbindelse<br />
har sit eget karakteristiske spektrum.<br />
De vigtigste biologiske NMR-aktive isotoper er 13C, 31P og 15N naturressourcer, der danner grundlag for<br />
gødningsproduktionen. Udvikling af fosfat-effektive<br />
afgrøder er et eksempel på,<br />
hvordan næringsstoffer i landbruget kan<br />
udnyttes mere effektivt. Men for at nå<br />
frem til afgrøder, der optager næringsstoffer<br />
bedre, må man kende planternes<br />
stofskifte (metabolisme) til bunds.<br />
Titusinder af metabolitter i planter<br />
En metabolit-profil er et øjebliksbillede af<br />
cellernes indhold af metabolitter, det vil<br />
sige indholdet af små organiske moleky-<br />
18 RISØ NYT 4/01<br />
ler, der samlet betegnes metabolomet.<br />
Metabolitter er for eksempel ami<strong>no</strong>syrer<br />
eller sukkerstoffer. En metabolit-profil<br />
fremstilles ved hjælp af en kromatografi<br />
kombineret med massespektrometri.<br />
Kromatografien bruges til at adskille de<br />
kemiske forbindelser i celleekstraktet, og<br />
massespektrometret bruges til at identificere<br />
forbindelserne.<br />
Planter skønnes at indeholde mellem<br />
90.000 og 200.000 lavmolekylære forbindelser<br />
- metabolitter. Den lille plante<br />
Arabidopsis indeholder alene over 5000.<br />
Det er således en kompliceret affære at<br />
udrede de biokemiske reaktionsveje og<br />
processer, som foregår i en celle. En<br />
videreudvikling af analysemetoder og en<br />
kombination af forskellige metoder er<br />
derfor nødvendig for at nå frem til en<br />
fuld beskrivelse af en plantes metabolitprofil.<br />
Og det bliver først realistisk i det<br />
øjeblik, man evner at analysere den komplette<br />
profil sammen med en database,<br />
der indeholder informationer om de<br />
mulige reaktionsveje i cellen, en udfordring,<br />
som kræver, at man har en bety-