von Sperber, C. and Lewandowski, H. and Amelung, W.
(2017)
Der Austausch von Sauerstoffisotopen zwischen Phosphat und Wasser in Modellsystemen und Böden - neue Einblicke mit Raman Spektroskopie.
In: Jahrestagung der DBG 2017: Horizonte des Bodens, 02.-07.09.2017, Göttingen.
Abstract
Das Isotopenverhältnis (O-18/O-16) in Phosphat (PO43-) kann als Tracer von biogeochemischen Prozessen in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen genutzt werden. Bei Temperaturen unter 70°C ist die Phosphoanhydridbindung stabil aber die Aktivität von Enzymen kann den Austausch von Sauerstoffisotopen zwischen Phosphat und Wasser katalysieren. Insbesondere die intrazelluläre Pyrophosphatase führt zu einem kompletten Austausch von Sauerstoff zwischen PO43- und H2O. Dieser biochemische Prozess ist sehr wichtig, da er in allen lebenden Zellen stattfindet und somit Aufschluss darüber geben kann, ob bodenbürtiges Phosphat Teil des biologischen Kreislaufs war oder nicht. Die Extraktion und Aufreinigung von anorganischem Phosphat aus Böden vor der Messung mit einem Isotopenmassenspektrometer (IRMS) ist allerdings teuer und sehr zeit- und arbeitsintensiv. Aus diesem Grund arbeiten wir an der Entwicklung einer alternativen Methode mit dem Einsatz von Raman-Spektroskopie. In einem Modellsystem konnten wir erfolgreich die Kinetik des enzym-katalysierten Sauerstoffisotopenaustausches bestimmen. Kleine Veränderungen der Protein- und Cofaktorkonzentrationen (MgCl2) hatten einen starken Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit. Zusätzlich präsentieren wir erste Resultate über die Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologie in natürlichen Systemen, wie zum Beispiel in Fließgewässern oder in Böden.
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