D53 Stoffwechselspektroskopie

Thema

Dieselbe metabolische Spektroskopie analysiert im Allgemeinen die finale innere chemische Zusammensetzung eines Insekts – desselben Insekts, das ein weiteres Modell dieses Systems etabliert –, um präzise jeden Energiemetaboliten dieses Insekts zu quantifizieren, ebenso wie die Kohlenhydrate und Lipide, die ein weiteres, spezifisches Modell dieses Systems hinsichtlich der biologischen Oxidation begründen, sowie jedes Endprodukt seines eigenen Citratzyklus und jedes Endprodukt eines bestimmten Stressfaktors, dem dasselbe Insekt ausgesetzt ist.

Dieselbe UV/Vis-Spektrophotometrie quantifiziert hingegen jeden farbigen oder lichtabsorbierenden Metaboliten dieses Insekts gemäß demselben Lambert-Beer-Gesetz, das ein weiteres Modell dieses Systems hinsichtlich der Absorption elektromagnetischer Strahlung etabliert – demselben Gesetz, das auch ein weiteres, spezifisches Modell dieses Systems hinsichtlich desselben Kohlendioxids wiederverwendet.

Die Kernspinresonanz (NMR) ist hingegen die strukturell informativste Methode der gesamten metabolischen Spektroskopie: Jeder Metabolit in diesem Insekt besitzt folglich seine eigene, einzigartige chemische Verschiebung, die ihn identifiziert. Das Integral des entsprechenden Peaks ist daher proportional zu seiner spezifischen Konzentration im Insekt. Eine höhere Konzentration dieses Metaboliten führt zu einem noch höheren Integral des NMR-Peaks.

Dieselbe Analyse der Stoffwechselflüsse mittels Isotopenmarkierung desselben Kohlenstoffs, wie bereits in diesem Dokument beschrieben, stellt wiederum die fortschrittlichste Technik der gesamten metabolischen Spektroskopie dar: Dieses Insekt wird mit derselben, an spezifischen Positionen isotopenmarkierten Glucose gefüttert, wie in einem anderen Modell dieser Reihe etabliert. Die Verteilung dieser Markierung auf die einzelnen Metaboliten des Insekts wird verfolgt, wodurch sowohl der Nettofluss als auch der Austauschfluss jedes einzelnen Enzyms des Insekts ermittelt werden. Die Tatsache, dass die Isotopenmarkierung der dem Insekt zugeführten Glucose sich noch schneller auf diese Metaboliten verteilt, führt dazu, dass der Nettofluss des jeweiligen Enzyms mit höherer Präzision bestimmt werden kann.

Dieselbe Chromatographie, sei es Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) oder Gaschromatographie (GC), trennt und quantifiziert jeden einzelnen Metaboliten in einem spezifischen Gewebeextrakt desselben Insekts.

Dieses Modell, mit seiner inneren chemischen Zusammensetzung eines Insekts und den gleichen Energiemetaboliten als Ausgangsmaterial, ermöglicht es daher, die Massenspektrometrie in Kombination mit derselben Chromatographie zu nutzen, um sowohl die eingangs beschriebene chromatographische Trennung als auch die Identifizierung jedes Metaboliten anhand seiner Molekülmasse zu kombinieren. Dies resultiert in einem vollständigen Metabolomprofil, in dem eine Vielzahl dieser Energiemetaboliten und Zwischenprodukte des Citratzyklus gleichzeitig im Insekt identifiziert werden. Die Tatsache, dass die Massenspektrometrie in Kombination mit dieser Chromatographie eine noch größere Anzahl dieser Metaboliten gleichzeitig identifiziert, macht dieses Metabolomprofil des Insekts noch vollständiger.

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