Studium isotopicky značených látek v živých buňkách pomocí Ramanovy mikroskopie

Abstract

Jednobuněčné řasy (mikrořasy) jsou schopny produkovat řadu látek, jako jsou škroby, oleje, proteiny, karotenoidy, polyfosfáty nebo krystalické puriny přímo z anorganických zdrojů pomocí fotosyntézy. Různé druhy mikrořas je možno využít pro ekonomicky výhodnou produkci různých biomolekul. Díky autotrofnímu charakteru jsou mikrořasy výjimečné i v tom, že mohou syntetizovat složité isotopicky značené biomolekuly z jednoduchých isotopicky značených anorganických látek. Analýza chemického složení mikrořas pomocí chemicko-analytických metod je poměrně složitá, časově náročná a pracná. Mezi optické metody, pomocí kterých lze určit chemické složení mikrořas in situ, tj. přímo v intaktních buňkách, patří konfokální Ramanova mikroskopie. Tato technika, kombinující konfokální optickou mikroskopii s Ramanovou spektroskopií, umožňuje rychlou a nedestruktivní analýzu chemického složení látek ve zkoumaných objektech, a to včetně vlivu isotopického značení. Odrazem chemického složení objektů jsou Ramanova spektra, v případě Ramanova mapování mikroskopických objektů pak jejich chemické mapy. V této práci byl studován specifický případ isotopického značení, a to vliv těžké vody (D2O) na deuteraci biomolekul v živých buňkách mořské řasy Amphidinium carterae. Hlavním tématem byla detekce různě deuterovaných forem krystalického...

Unicellular algae (microalgae) are able to produce a number of substances such as starches, oils, proteins, carotenoids, polyphosphates, or crystalline purines directly from inorganic sources by photosynthesis. Different species of microalgae can be used for the economic production of various biomolecules. Due to their autotrophic nature, microalgae are also unique as they can synthesize complex isotopically labeled biomolecules from simple isotopically labeled inorganic substances. Analysis of the chemical composition of microalgae by means of chemical-analytical methods is relatively complex, time-consuming, and laborious. Confocal Raman microscopy represents one of the optical methods by which the chemical composition of microalgae can be determined in situ, i.e. directly within intact cells. This technique combining confocal optical microscopy with Raman spectroscopy enables fast and non- destructive analysis of the chemical composition of substances in the investigated objects, including the effect of isotopic labeling. The chemical composition of the investigated objects is reflected by their Raman spectra, in the case of Raman mapping of microscopic objects by their chemical maps. In this work, a specific case of isotopic labeling was studied, namely the effect of heavy water (D2O) on the deuteration...