Datowanie aminokwasów

Datowanie aminokwasów to technika datowania stosowana do szacowania wieku okazu w paleobiologii , paleontologii molekularnej , archeologii , kryminalistyce , tafonomii , geologii osadowej i innych dziedzinach. Ta technika wiąże zmiany w aminokwasów z czasem, jaki upłynął od ich powstania.

Wszystkie tkanki biologiczne zawierają aminokwasy . Wszystkie aminokwasy z wyjątkiem glicyny (najprostszej) są optycznie czynne i mają stereocentrum przy atomie α- C . Oznacza to, że aminokwas może mieć dwie różne konfiguracje, „D” lub „L”, które są swoimi lustrzanymi odbiciami. Z kilkoma ważnymi wyjątkami żywe organizmy utrzymują wszystkie swoje aminokwasy w konfiguracji „L”. Kiedy organizm umiera, kontrola nad konfiguracją aminokwasów ustaje, a stosunek D do L przesuwa się od wartości bliskiej 0 do wartości równowagi bliskiej 1, proces zwany racemizacją . Zatem pomiar stosunku D do L w próbce pozwala oszacować, jak dawno temu okaz umarł.

Czynniki wpływające na racemizację

Szybkość, z jaką przebiega racemizacja, zależy od typu aminokwasu i od średniej temperatury, wilgotności, kwasowości ( pH ) i innych właściwości otaczającej matrycy . Wydaje się również, że progi stężenia D/L występują jako nagłe spadki szybkości racemizacji. Efekty te ograniczają chronologię aminokwasów do materiałów o znanej historii środowiskowej i / lub względnych porównaniach wzajemnych z innymi metodami datowania.

Historie temperatury i wilgotności w mikrośrodowiskach są tworzone w coraz szybszym tempie w miarę postępu technologii i gromadzenia danych przez technologów. Są one ważne dla datowania aminokwasów, ponieważ racemizacja zachodzi znacznie szybciej w ciepłych, wilgotnych warunkach niż w zimnych, suchych warunkach. Badania regionów od umiarkowanego do zimnego są znacznie bardziej powszechne niż badania tropikalne, a stałe zimno dna oceanu lub suche wnętrze kości i muszli najbardziej przyczyniło się do gromadzenia danych datowania racemizacji. Z reguły miejsca o średniej rocznej temperaturze 30 ° C mają maksymalny zasięg 200 ka i rozdzielczość około 10 ka; miejsca w temperaturze 10 ° C mają maksymalny przedział wiekowy ~ 2 mA , a rozdzielczość ogólnie około 20% wieku; w -10 ° C reakcja ma maksymalny wiek ~ 10 Ma i odpowiednio grubszą rozdzielczość.

Silna kwasowość i łagodna do silnej zasadowość powodują znacznie zwiększone szybkości racemizacji. Generalnie nie zakłada się, że mają one duży wpływ na środowisko naturalne, choć tefrochronologiczne mogą rzucić nowe światło na tę zmienną.

Otaczająca macierz jest prawdopodobnie najtrudniejszą zmienną w datowaniu aminokwasów. Obejmuje to zróżnicowanie tempa racemizacji między gatunkami i narządami oraz głębokość rozkładu, porowatość i katalityczne lokalnych metali i minerałów.

Zastosowane aminokwasy

Konwencjonalna analiza racemizacji ma tendencję do podawania D-alloizoleucyny / L- izoleucyny (stosunek A/I lub D/L). Ten stosunek aminokwasów ma tę zaletę, że jest stosunkowo łatwy do zmierzenia i jest użyteczny chronologicznie w czwartorzędzie .

HPLC z odwróconymi fazami mogą mierzyć do 9 aminokwasów przydatnych w geochronologii w różnych skalach czasowych na jednym chromatogramie ( kwas asparaginowy , kwas glutaminowy , seryna , alanina , arginina , tyrozyna , walina , fenyloalanina , leucyna ).

W ostatnich latach podjęto udane próby oddzielnego zbadania aminokwasów wewnątrzkrystalicznych, ponieważ wykazano, że w niektórych przypadkach poprawiają one wyniki.

Aplikacje

Dane z geochronologicznej analizy racemizacji aminokwasów gromadzą się od trzydziestu pięciu lat. Szczególnie dotknięte zostały archeologia , stratygrafia , oceanografia , paleogeografia , paleobiologia i paleoklimatologia . Ich zastosowania obejmują korelację datowania, datowanie względne, analizę tempa sedymentacji, badania transportu osadów, paleobiologię konserwatorską , tafonomię i uśrednianie w czasie, określanie poziomu morza i rekonstrukcje historii termicznej.

Paleobiologia i archeologia również zostały mocno dotknięte. Badania kości, muszli i osadów przyczyniły się znacznie do zapisów paleontologicznych, w tym dotyczących hominoidów. weryfikacja radiowęgla i innych technik datowania poprzez racemizację aminokwasów i odwrotnie. Czasami możliwe było „wypełnienie” dużych zakresów prawdopodobieństwa, na przykład efektami zbiornika radiowęglowego. Paleopatologia i selekcja dietetyczna, paleozoogeografia i autochtoniczność, taksonomia i tafonomia oraz badania żywotności DNA są obfite. Czasami możliwe jest odróżnienie gotowanej od niegotowanej kości, skorupy i pozostałości. Za pomocą tej techniki oceniono zmiany kulturowe człowieka i ich wpływ na lokalną ekologię.

Nieznaczne zmniejszenie tej ^{[ wymagane wyjaśnienie ]} zdolności naprawczej podczas starzenia jest ważne dla badań nad długowiecznością i zaburzeniami rozpadu tkanek w starszym wieku i pozwala na określenie wieku żywych zwierząt.

Racemizacja aminokwasów odgrywa również rolę w badaniach nad degradacją tkanek i białek, co jest szczególnie przydatne w opracowywaniu metod konserwacji muzeów. Stworzyły one modele degradacji kleju białkowego i innych biopolimerów oraz jednoczesnego rozwoju systemu porów.

Kryminalistyka może wykorzystać tę technikę do oszacowania wieku zwłok lub dzieła sztuki w celu ustalenia autentyczności.

Procedura

Analiza racemizacji aminokwasów składa się z przygotowania próbki, izolacji pożądanego aminokwasu i pomiaru jego stosunku D:L. Przygotowanie próbki obejmuje identyfikację, surową ekstrakcję i rozdzielenie białek na ich składowe aminokwasy, zwykle przez mielenie, a następnie hydrolizę kwasową. hydrolizy pochodnej aminokwasu można łączyć z chiralną specyficzną fluorescencją, rozdzielaną przez chromatografię lub elektroforezę , a określony stosunek aminokwasów D:L określa się przez fluorescencję. Alternatywnie, dany aminokwas można rozdzielić za pomocą chromatografii lub elektroforezy, połączyć z kationem metalu i określić stosunek D:L za pomocą spektrometrii mas . Chromatograficzne i elektroforetyczne rozdzielanie białek i aminokwasów zależy od wielkości cząsteczki, która generalnie odpowiada masie cząsteczkowej, oraz w mniejszym stopniu od kształtu i ładunku.

Linki zewnętrzne

Aktywne laboratoria