Показани са идеализирани изотопни стойности за две аминокиселини (АА) в тъкан от три различни организма, включително първичен производител, първичен консуматор (1 °) и вторичен консуматор (2 °) - забележете, че това са хипотетични данни, които илюстрират тенденциите . (А) показва стойностите на въглеродните изотопи. За фенилаланин, основен АА, стойността на Δ 13 CC-D (δ 13 CCпотребител - δ 13 CDiet) е 0 ‰ и за двамата потребители. В резултат на това стойностите на δ 13 CPhe са еднакви за всички организми. За аланин, несъществен АА, първичният потребител синтезира значителни количества от този АА de novo, което го кара да има по-висока стойност на δ13 CAla от диетата му (т.е. производителя). За разлика от това, вторичният консуматор екстензивно насочва аланина от диетата си (т.е. основния консуматор) директно в неговите тъкани, причинявайки на двамата консуматори еднаква стойност на δ 13 CAla. (B) показва стойностите на азотните изотопи. Стойностите на Δ 15 NC-D за фенилаланин, източник АА, бяха 0 ‰ и за двамата потребители. В резултат на това δ 15 NPhe стойностите са еднакви за всички организми. За разлика от това, стойностите на Δ 15 NC-D за глутаминова киселина, трофична АА, са сходни положителни и за двамата потребители. В резултат на това стойностите на δ 15 NGlu непрекъснато се увеличават от производителя до всеки потребител.

текст

Типична аминокиселинна (АА) хроматограма на проба, приготвена с Silfer et al. [53] метод на дериватизация. Тук оста X е разбита за яснота; типични инжекции вземете

1 ч. Включени са пикове на референтен газ (квадрат) и отделни АА от пробата (закръглени). АА с по-прости молекулни структури са склонни да се елуират по-рано (напр. Gly и Ser), докато по-сложните АА изискват повече време за преминаване през GC колоната (напр. Phe, Lys). Въпреки че един ред е показан за яснота, хроматограмите имат множество линии, представляващи различни атомни маси, които след това са интегрирани за изчисляване на изотопни съотношения. По време на въглеродния анализ линиите представляват атомни маси 44, 45, 46; по време на азотен анализ, маси 28, 29, 30; и по време на анализ на водород, маси 1 и 2.

Медианни стойности (плътна линия; кутиите и лентите за грешки представляват 25-и и 10-ти процентил) на факторите за азотна изотопна дискриминация (Δ 15 NC-D или δ 15 N Потребителска тъкан - δ 15 NDiet елемент) за отделни аминокиселини (AA) в 58 вида на потребителите в контролирани експерименти и добре ограничени полеви проучвания. AA, които са трофични, обикновено имат по-големи Δ 15 NC-D стойности в сравнение с източника AA. Имайте предвид, че T/S показва AA, който може да бъде класифициран като трофичен или източник и че треонинът има отделна ос y. От 20 стандартни АА, пет са изключени тук, тъй като те рядко се съобщават (аргинин, цистеин, хистидин, триптофан, тирозин). Освен това, по време на подготовката на пробата, глутаминът се превръща в глутаминова киселина, а аспарагинът в аспарагинова киселина. Проучванията са разположени (1) в Приложение 1 на [31]; и (2) чрез повтаряне на търсенето на литература, описано в [31], за да се добавят по-нови изследвания. Изследванията са изброени в таблица S2 .

Резюме

1. Стабилен изотопен анализ на насипни тъкани

2. Принципи на специфичен за съединение изотопен анализ (CSIA)

0 ‰ за AAESS (-0,1 ‰ до 0,3 ‰), но техните Δ 13 CC-D стойности за AANESS бяха по-големи и по-променливи (−0,5 ‰ до 2,4 ‰), отразявайки комбинация от директна маршрутизация и синтез de novo от не- протеинови диетични макромолекули [34].

0 ‰. За разлика от тях, трофичните АА често претърпяват реакции на дезаминиране и трансаминиране, които водят до 15 N-обогатяване, отразяващо преференциално дезаминиране и крайно отделяне на лек азот (14 N). Това води до Δ 15 NC-D стойности за трофичен АА

2–8 ‰ [31]. Няколко AA не попадат последователно в нито една категория. Глицинът и серинът лесно обменят азот помежду си, но участват в няколко трансаминации с други АА. В резултат на това стойностите на Δ 15 NC-D на тези две АА често са сходни в организма, но варират в широки граници в зависимост от диетата и физиологичния статус. Треонинът очевидно често участва в трансаминации, които карат стойността δ 15 N да намалява, вместо да се увеличава с всяко трофично ниво, което води до отрицателни Δ 15 NC-D стойности, въпреки че биохимичният механизъм остава неясен [38]. Като цяло основната полза от CSIA е, че измерването на трофичен AA, източник AA, AAESS и AANESS от една проба може да даде възможност за множество, преплетени изводи за физиологията и екологията на потребителите.

3. Методи на CSIA

3.1. Събиране и съхранение на проби

3.2. Химическа подготовка за АА изотопен анализ

1-2 минути преди да се завихри, след което се образува органичен слой, съдържащ дериватизиран АА и се отстранява за инжектиране с GC.

3.3. Химическа подготовка за FA изотопен анализ

3.4. Изотопен анализ на индивидуални АА и ФА

1–5 µL) се инжектира в малко отопляемо пространство, където се изпарява при висока температура в газова фаза и след това пробата навлиза в GC колона. Температурните скали на GC следват протокол, предназначен да разделя мономерите (AA или FA) по маса и полярност. Отделни AA или FA се елуират от колоната в определени моменти въз основа на техния размер и химични свойства. За да се разделят елементите, мономерите след това се окисляват и редуцират в CO2 или N2 или се пиролизират в H2 газ в реактор с висока температура и тези продукти на реакцията се доставят в IRMS. След това всеки AA или FA се открива като увеличаване на напрежението, представено чрез отчетлив пик в хроматограма (Фигура 2), от който се изчисляват изотопните съотношения. Отделните AA и FA винаги се елуират в един и същ ред, освен ако не се промени протоколът за нарастване на температурата на GC. Крайният резултат е измерване на δ 13 C, δ 15 N или δ 2 H за 10–14 AA, или δ 13 C за множество FA (в зависимост от типа на пробата), чрез еднократно инжектиране на единична проба. Това богатство на данни е основната причина, поради която CSIA бързо се превръща в мощен инструмент за физиологични и екологични изследвания.

4. Приложения на CSIA към днешна дата