Laboratórium hmotnostnej spektrometrie Skoltechu vedie člen korešpondenta Ruskej akadémie vied
Čo leží v srdci budovania životných procesov
DNA je dlhý polymérny reťazec, ktorý uchováva informácie o tom, ako by telo malo vyzerať a fungovať.Teda čím sa odlišujeme od ostatných druhova ako sa od seba líšia dvaja jedinci toho istého druhu. Tieto molekuly určujú našu jedinečnosť. Uvediem príklad: húsenica a motýľ, do ktorého vyrastá. Myslíte si, že ich molekuly DNA sú odlišné alebo rovnaké? V skutočnosti je správna odpoveď: to isté. Genetická informácia sa počas života nijako nemení. Prečo sú vlastne húsenice a motýle nakoniec iné? Pretože nie všetky informácie uložené v DNA sa realizujú súčasne. K implementácii dochádza prostredníctvom procesu transkripcie, v dôsledku čoho po prečítaní jednotlivých génov messenger RNA umožňuje syntézu proteínov.
Proteíny sú univerzálne molekulárne stroje v našom tele, ktoré vykonávajú rôzne funkcie: od konštrukčných až po regulačné.Jedna zo zastaraných definícií života jeusporiadaná existencia a interakcia proteínových molekúl. Problém je však v tom, že molekuly bielkovín sú tiež veľké. Proteíny sú tiež polymérne molekuly s veľkou molekulovou hmotnosťou: zvyčajne od 10 do niekoľko stoviek kilodaltonov. A budovať na nich základné životné procesy je dosť problematické, pretože sú dosť citlivé na zmeny teplôt a vonkajšieho prostredia. A to je pravdepodobne dôvod, prečo sa takmer všetky životne dôležité procesy v bunke realizujú prostredníctvom malých molekúl. A premenu malých molekúl na seba už riadia proteíny. Molekulová hmotnosť týchto malých molekúl je od niekoľkých desiatok do niekoľkých stoviek kilodaltonov. Všetky malé molekuly, ktoré sa nachádzajú v živom organizme, sa nazývajú metabolity.
1 dalton alebo 1 atómová hmotnostná jednotka (amu)- mimosystémová jednotka hmotnosti používaná pre hmotnosti molekúl, atómov, atómových jadier a elementárnych častíc.
1a. jednotiek = 1,660 539 066 60 (50) ⋅10−27 kg.
Primárne metabolity sú chemikálie, ktoré sa nachádzajú vo všetkých bunkách tela a sú nevyhnutné na udržanie životne dôležitých procesov.Všetky molekuly polymérov, proteíny anukleových kyselín. Tieto metabolity sú rovnaké pre všetky bunky jedného organizmu. Počas života sa metabolity navzájom premieňajú, napríklad za účelom prenosu energie. A tieto transformačné cesty – transformačné reťazce – sa nazývajú metabolické dráhy.
Krebsov cyklus alebo cyklus trikarboxylových kyselín je zodpovedný za proces bunkového dýchania.
Rôzne metabolické dráhy v ľudskom tele sa prelínajú, to znamená, že majú spoločných účastníkov.Všetky procesy, ktoré sa vyskytujú s metabolitmi, sú teda vzájomne prepojené.
Sekundárne metabolity sú látky, ktoré nie sú nevyhnutné pre všetky bunky na zabezpečenie ich životných funkcií.Zvyčajne sa používajú na prispôsobenie sa podmienkamvonkajšie prostredie. Napríklad kávovníky produkujú kofeín na ochranu svojich listov pred škodcami. Sú toxické pre chrobáky, ktoré jedia listy kávovníka. Ale ak nejakým spôsobom odstránime všetok kofeín z rastliny, bude ďalej žiť. Nenarušia sa žiadne životne dôležité procesy. Druhým príkladom sú antibiotiká. Viete, že penicilín je prvé antibiotikum a bol úplne náhodne izolovaný z plesní, čo spôsobilo revolúciu v medicíne. Plesne používajú penicilín na čistenie svojho životného priestoru. Je neškodný pre rodičovský organizmus, ale jedovatý pre ostatné mikroorganizmy. V skutočnosti ľudia používajú túto vlastnosť na liečbu rôznych bakteriálnych infekcií. Vzhľadom na to, že ľudia aktívne konzumujú rastliny ako potravu, naše telo je husto osídlené rôznymi mikroorganizmami, ktoré tvoria mikroflóru. Tieto látky sú sekundárnymi metabolitmi nielen samotného človeka, ale aj živých organizmov, ktoré sa nevyhnutne dostávajú do nášho tela.
Prirodzený filter a prečo je nesprávny
Xenometabolity sú antibiotiká, zlúčeniny, ktoré nie sú spojené s aktivitou živých organizmov.Zvyčajne je to niečo, čo človek dostalumelo na rôzne účely. Napríklad lieky, prídavné látky v potravinách, doplnky stravy, doping, drogy, produkty spaľovania tabaku, alkohol alebo hygienické výrobky, chemikálie pre domácnosť, ekotoxické látky. Sú to tiež malé molekuly a do tela sa dostávajú zámerne, v prípade liekov, aj náhodne. Napríklad ste si umyli zuby, prehltli zubnú pastu – a takto sa do vášho systému dostali nové chemikálie. A mnohé z týchto látok môžu mať isté účinky na náš organizmus aj vo veľmi malých koncentráciách. Okrem toho môže byť tento účinok buď pozitívny alebo negatívny, alebo sa môže líšiť v závislosti od množstva tejto látky.
Pečeň je prvou prekážkou vstupu cudzích chemikálií do systémového obehu.Snaží sa odfiltrovať molekuly, ktorételo bude poškodené a odstráni ich, čím zabráni ich ďalšiemu uvoľňovaniu cez krvný obeh do orgánov. Pečeň má veľa filtračných mechanizmov, ale žiadny z nich nefunguje na 100%: inak by nedošlo k otrave a vážnym následkom užívania akýchkoľvek toxínov alebo liekov. Pečeň však využíva to, že naše telo je z veľkej časti voda, čiže pozostáva z 80 percent vody. Pečeň sa preto snaží molekuly triediť na hydrofilné, ktoré sa rozpúšťajú vo vode, a hydrofóbne. Pečeň „verí“, že ak je látka hydrofilná, môže sa ďalej uvoľňovať do systémového obehu, pretože by nemala spôsobiť veľké škody. A ak je látka hydrofóbna, tak s ňou treba niečo urobiť, aby sa zabránilo jej ďalšiemu uvoľňovaniu alebo aspoň aby bola hydrofilnejšia.
Pečeň má dva mechanizmy – metabolické fázy.V prvej fáze sa o to pokúša pečeňšpeciálne proteíny a enzýmy z rodiny cytochrómu P450 oxidujú tieto látky. V dôsledku oxidácie sa mení štruktúra molekuly a tá sa môže stať hydrofilnejšou. Pečeň potom môže uvoľniť tieto metabolity do krvného obehu alebo sa ich pokúsiť odstrániť cez obličky cez moč alebo cez črevá. Ak to nefunguje, pečeň môže na tieto oxidované molekuly „našiť“ hotové, zaručene vo vode rozpustné molekuly.
Metabolizmus pečene zvyšuje rozmanitosť malých molekúl, ktoré môžu skončiť v našom tele.Napríklad v štádiu oxidácie sa z jednej molekuly teoreticky vytvorí viac ako 500 rôznych nových iných molekúl, nie je možné predpovedať, ktoré z nich vznikajú a ktoré nie.
Nekonečná „abeceda“: prečo je také ťažké študovať metabolity
Nukleové kyseliny môžu byť reprezentované ako päťpísmenová abeceda, z ktorej je vytvorený veľký textový reťazec.Áno, samozrejme, postupnosť písmen v tomtolínia môže byť pomerne chaotická, hoci počas života sa DNA nemení, ale jednoducho sa kopíruje. Takže máme určité obmedzenia, čo tento reťazec bude. V prípade proteínov je situácia o niečo komplikovanejšia: v abecede už bude 20 písmen, teda 20 aminokyselín, z ktorých sa proteíny stavajú, ale aj to sa deje mimovoľne. Preto sú z pohľadu výskumníka tieto objekty aj navzájom dosť podobné. A v prípade metabolitov je mimoriadne problematické vyčleniť akúkoľvek abecedu: v skutočnosti ide o celú periodickú tabuľku. A medzi pravidlami formácie - iba pravidlo valencie. Okrem toho existuje vlastnosť chémie uhlíka, ktorá umožňuje, aby sa dva atómy uhlíka navzájom viazali a následne pridali neobmedzený počet atómov uhlíka alebo iných atómov z periodickej tabuľky, čo dáva vznik obrovskej chemickej diverzite takýchto molekúl.
Na štúdium takýchto malých molekúl a celej ich rozmanitosti sú potrebné špeciálne metódy.Existujú jednoduché:napríklad organoleptická analýza, s ktorou sa stretol každý, kto si urobil všeobecný krvný alebo močový test a videl, že v smere je čiara „vôňa, farba“. Keď je potrebné nájsť špecifickú molekulu v roztoku, pridá sa kvapka vopred zvoleného činidla. Ak bola v roztoku molekula, dôjde k sfarbeniu, ak nie, objaví sa iba zrazenina. Medzi jednoduché metódy patrí aj optická spektroskopia, kedy môžete pomocou mikroskopu vyvodiť závery zo štruktúry sedimentu. V súčasnosti sú celkom populárne imunochemické metódy: ide o rovnaký test ELISA na COVID-19.
Štúdie omiky sú tie štúdie, ktoré študujú kompletnú populáciu.A metabolomika zahŕňa analýzu veľkýchúdaje, ktoré predstavujú úplný súbor malých molekúl v organizme, bunke alebo orgáne. Súbor týchto údajov sa pohybuje podľa rôznych odhadov od niekoľkých tisíc, ak berieme do úvahy len primárne metabolity, až po niekoľko desiatok tisíc, ak k nim pridáme sekundárne metabolity známych rastlín, baktérií a húb. V skutočnosti až niekoľko stoviek miliónov, ak vezmeme do úvahy všetku chemickú rozmanitosť, ktorá sa môže dostať do ľudského tela. A na ich štúdium sú potrebné špeciálne metódy: nukleárna magnetická rezonančná (NMR) spektroskopia a hmotnostná spektrometria.
Počas 80-ročnej histórie existencie NMR získali vedci zaoberajúci sa touto metódou päť Nobelových cien.Štyri - pre NMR a piate - premagnetická rezonancia. Metóda mierne odlišná od NMR spektroskopie, ale v princípe veľmi podobná. Metóda NMR je založená na skutočnosti, že niektoré atómy v periodickej tabuľke majú nenulový magnetický moment. Sú to malé magnety a môžu interagovať s vonkajším magnetickým poľom. Táto interakcia sa prejavuje štiepením energetických hladín. Metóda NMR umožňuje rozlišovať medzi rôznymi atómami a atómami toho istého prvku, ale v rôznych prostrediach. V poslednej dobe NMR stráca na popularite, predovšetkým kvôli vysokej cene.
Ako vyrobiť nabité častice z komplexnej zmesi a zistiť ich zloženie
Hmotnostná spektrometria je metóda oddeľovania nabitých častíc interakciou s elektromagnetickým poľom.Ak vezmeme nejakú komplexnú zmes pozostávajúcu zrôzne nabité častice a takmer každá molekula s modernými metódami hmotnostnej spektrometrie môže byť prevedená na nabitú formu pridaním protónu k nej alebo odstránením protónu z nej a aplikáciou elektromagnetického poľa na túto zmes, potom začnú častice v tomto poli pohybovať a budú mať buď rýchlosť, alebo trajektóriu v závislosti od hmotnosti. Ľahké častice dorazia na detektor skôr ako ťažké. Po spracovaní údajov z detektora sa získa hmotnostné spektrum, v ktorom pozdĺž osi Y bude intenzita signálu, ktorá je úmerná počtu iónov, a pozdĺž osi X - hmotnosť v iónoch, alebo skôr, pomer hmotnosti k náboju. Hmotnostná spektrometria navyše umožňuje merať hmotnosť s veľmi vysokou presnosťou. To znamená, že je možné jednoznačne stanoviť elementárne zloženie iónu, nabitých častíc alebo molekuly, z ktorej bol vytvorený. Matematicky sa to nazýva riešenie diofantínovej rovnice v celých číslach: v skutočnosti ide o výber koeficientov v blízkosti každého atómu: m(C), m(H), k(O), z(N). A iba jedna kombinácia celých čísel m, n, k, z môže dať hmotnosť nameranú hmotnostným spektrometrom.
Metódu hmotnostnej spektrometrie navrhol na začiatku dvadsiateho storočia Thompson.Vedci zostavili prvý hmotnostný spektrometer na svete as jeho pomocou urobil veľký objav: experimentálne potvrdil existenciu izotopov. Na druhej strane nedokázal správne interpretovať svoje výsledky. Urobil to za neho jeho študent William Aston: v roku 1922 dostal za tento objav Nobelovu cenu. V 20. storočí sa v dôsledku série svetových vojen vyvinula hmotnostná spektrometria ako metóda pre armádu. Na začiatku svojho vývoja našiel svoje hlavné uplatnenie v jadrovom priemysle. Keďže hmotnostná spektrometria dokáže oddeliť látky podľa hmotnosti a určiť izotopy, možno ju použiť na oddelenie izotopov, ako je urán. Za hmotnostnú spektrometriu boli udelené ďalšie dve Nobelove ceny: v roku 1989 - Wolfgang Paul a Hans Demelt a potom v roku 2002 - John Fenn a Kaishi Tanaka nezávisle vykonali skutočnú revolúciu. Navrhli vlastnú metódu, ktorá umožňuje získať nabitú časticu z veľkej molekuly polyméru: z proteínov alebo z nukleových kyselín bez jej zničenia. To dalo podnet k štúdiu. Teraz ani jedno laboratórium – biochemické alebo molekulárne biologické – nemôže fungovať bez vlastného hmotnostného spektrometra alebo bez dobre vybaveného centra zdieľaného použitia v ústave.
Po určení hmotnosti iónu môžeme určiť iba elementárne zloženie, ale nie štruktúru molekúl.Pretože jednému elementárnemu zloženiu rôznych štruktúr môže zodpovedať obrovské množstvo. To znamená, že atómy v molekule môžu byť usporiadané rôznymi spôsobmi. Toto sa nazýva fenomén izomérie.
Hmotnostní spektrometristi prišli s metódou, ktorá umožňuje získať trochu viac informácií o štruktúre molekuly: letiacim zrýchleným molekulám sa do cesty kladie určitá prekážka.Zvyčajne ide o molekuly plynu.Keď sa molekuly zrazia s týmito molekulami plynu, môžu sa pri zrážke rozbiť. A potom hmotnostný spektrometer meria hmotnosť nie pôvodnej molekuly, ale kúskov, na ktoré sa rozpadla. A k tomuto rozpadu nedochádza náhodne, ale pozdĺž najslabších väzieb v molekule. Výsledné fragmenty sú identické a sú to molekulárne odtlačky prstov: jedinečné pre každú molekulu.
Chromatografia je metóda separácie látok na základe ich interakcie so sorbentmi.Sorbenty sú niečo, čo dokáže absorbovaťiné chemikálie a najjednoduchšie je aktívne uhlie, ktoré si dáme pri otravách. Začiatkom 20. storočia ruský vedec Michail Tsvet demonštroval, že ak takéto prírodné farbivo prejde stĺpcom naplneným kriedou, potom namiesto jedného veľkého zeleného rozmazaného miesta získate niekoľko viacfarebných škvŕn: od žltej po zelená. Tak si po prvé uvedomil, že zelené farbivo z listov je zmesou rôznych látok. A po druhé, objavil chromatografiu, za ktorú v roku 1952 dostali Nobelovu cenu ďalší vedci, ktorí jeho metódu priviedli do modernej podoby. V modernej chromatografii sa zmes vedie cez kolónu pomocou kvapaliny alebo plynu, v závislosti od typu chromatografie. Kvapalina „ťahá“ molekuly dopredu, smerom k výstupu z kolóny, a sorbent zasahuje do každej molekuly rôznymi spôsobmi. Stĺpec nakoniec opúšťajú v rôznych časoch, čo je možné zaznamenať a použiť ako ďalší odtlačok prsta na identifikáciu.
Od vyšetrenia likvoru až po metódu suchej krvi
Hmotnostná spektrometria je jedinou v súčasnosti dostupnou metódou na štúdium cerebrospinálnej tekutiny.V niektorých ťažkých prípadoch na diagnostikuochorenia je potrebná punkcia, prepichnutie chrbtice a odber likvoru. Problém je ale v tom, že v priemere má človek len 120 ml mozgovomiechového moku. A táto tekutina je pod tlakom, takže užité 1 ml výrazne ovplyvňuje tento tlak a môže viesť k nezvratným následkom pre telo. Preto je v skutočnosti možné odobrať len niekoľko mikrolitrov. Žiadna z existujúcich metód okrem hmotnostnej spektrometrie nedokáže spracovať také malé množstvá vzoriek, pretože čím je vzorka menšia, tým má menej molekúl a tým citlivejšie musí byť vaše zariadenie. Citlivosť hmotnostnej spektrometrie je na to zvyčajne dostatočná. Po odbere sa vzorka odstráni z mechanických inklúzií a proteínov, aby sa predišlo poruchám zariadenia. Po analýze sa výsledok spracuje pomocou počítača a získa sa „zoznam funkcií“: výstup je približne 10–15 tisíc riadkov. Stĺpce vytvárajú vzorec, ktorý definujeme s presnou hmotnosťou, intenzitou, ktorá je úmerná množstvu tejto molekuly, a „odtlačkom prsta“.
Najpriamejšia metóda aplikáciemetabolomický experiment hmotnostnej spektrometrie – porovnávanie chorých a zdravých ľudí s cieľom identifikovať, ktoré molekuly sa objavujú, objavujú a menia svoju koncentráciu, keď sa vyskytne takýto rozdiel.Zvyčajne existujú dve skupiny:zdravých ľudí a ľudí s pre nás zaujímavým ochorením, napríklad so špecifickou formou onkológie. Pre každú vzorku sa získajú takéto platne a potom ich matematici porovnávajú a vizualizujú, aby medzi nimi našli rozdiely.
Prvá aplikácia hmotnostnej spektrometrie je v novorodeneckom skríningu.Každý novorodenec na základe nariadenia ministerstva zdravotníctva s2006, sú povinní testovať na určitý súbor dedičných chorôb. Teraz v každom prípade v Moskve testujú najmenej 16 rôznych chorôb. Sú také choroby a často sa prejavia hneď od prvých minút života, ktoré, ak sa včas nezastavia, o týždeň či pár dní môžu dieťa zneschopniť na celý život. Preto sa takáto diagnostika musí vykonať v priebehu niekoľkých prvých hodín života novorodenca. Biomarkery takmer všetkých týchto chorôb sú metabolity s malými molekulami. To znamená, že choroby sa prejavujú vo forme porúch metabolizmu, napríklad akumuláciou určitých organických kyselín v krvi alebo určitých lipidov. A táto akumulácia sa prirodzene vyskytuje vo veľmi malých koncentráciách, z ktorých je potrebné rozpoznať rozdiel v zmenách metabolizmu. Okrem hmotnostnej spektrometrie tu teda nebude fungovať žiadna iná metóda.
Na vyriešenie problému odberu krvi deťom (nie také veľké množstvo krvi a detský strach z invazívnych metód a lekárov) prišli s technológiou na analýzu zaschnutých krvných škvŕn.Urobí sa malá punkcia a jedna alebo viacdve kvapky krvi priamo na malý kúsok filtračného papiera. Objem krvi je tu niekoľko mikrolitrov. Potom sa táto karta vysuší a odošle do laboratória a odoslanie je tiež veľmi pohodlné: vzorku nie je potrebné zmrazovať ani rozmrazovať. Stačí znova rozpustiť túto kartu na analýzu a do niekoľkých hodín je analýza pripravená.
Ďalšou oblasťou použitia hmotnostnej spektrometrie je personalizovaná medicína.Všetky naše látky idú do pečene a do pečenenejako ich metabolizuje. Navyše, naša pečeň funguje u každého z nás inak, nielen kvôli niektorým chorobám či zlozvykom. Napríklad grapefruitová šťava môže výrazne ovplyvniť váš metabolizmus, inhibuje niektoré enzýmy a v dôsledku toho môže byť vaša koncentrácia niektorých liekov niekoľkonásobne vyššia, ako sa očakávalo. Niektorí ľudia budú mať túto koncentráciu v krvi po užití lieku, zatiaľ čo iní budú mať dvojnásobnú koncentráciu. Ukazuje sa, že dávkovanie je potrebné znížiť na polovicu, aby nedošlo k zbytočnému poškodeniu tela. Preto prechod na personalizovanú medicínu. Vezmete si tabletku, každú hodinu vám odoberú krv a oni sa pozerajú na krivku: ako látka v priebehu času prechádza vaším telom, aká je jej koncentrácia v krvi. Potom môže lekár upraviť dávkovanie alebo vám dokonca liek vysadiť a predpísať iný. A v tomto prípade sa veľmi aktívne používa aj analýza suchej krvi.
Každý nový liek, ktorý vstupuje na trh, nevyhnutne prechádza štádiom metabolického výskumu.Niektoré lieky nemusia byť veľmi toxické,ale v dôsledku rozpadu v pečeni a niektorých chýb sa tieto látky môžu zmeniť na ešte toxickejšie. Najjednoduchším príkladom je paracetamol. Návod na paracetamol hovorí, že sa nemá podávať malým deťom. Že malým deťom sa má podávať len ibuprofén. Dôvodom je akumulácia tejto molekuly v pečeni, ktorá má v dôsledku metabolizmu toxický účinok. Pre dospelého človeka s dobre vyvinutou pečeňou nie je tento toxický účinok veľmi citeľný, aj keď, samozrejme, paracetamol by ste nemali prehĺtať ani v téglikoch. Pre malé deti to v skutočnosti môže viesť k najrôznejším nepríjemným a dokonca nezvratným následkom. Preto musí byť každý nový liek študovaný na metabolizmus.
Zobrazovanie je spôsob vedeniahmotnostnej spektrometrie, kedy získame informácie nielen o homogénnej, ale aj o heterogénnej vzorke a môžeme študovať jej molekulové zloženie v priestore.Existuje zaujímavá prípadová štúdiadistribúcia liečiva a jeho metabolitov v tele potkana. Experiment sa vykonáva nasledovne: potkanovi sa podá liek, po niekoľkých hodinách sa zviera usmrtí a potom sa zviera nareže na tenké plátky pozdĺž celého tela. A potom vám špeciálna technika hmotnostnej spektrometrie umožňuje študovať molekulárne zloženie každého bodu tejto vzorky. Po počítačovom spracovaní je možné vizualizovať, kde sa ktoré metabolity nahromadili. Je dôležité študovať distribúciu metabolitov, pretože ak užívate liek na zápal pľúc, je dôležité, aby skončil v pľúcach a nie v mozgu. Skalpel hmotnostnej spektrometrie je „nôž“, ktorý pumpuje molekuly z miesta rezu a potom pomocou počítačovej technológie možno určiť, či chirurg reže tkanivo: choré alebo zdravé. Táto metóda sa teraz zavádza v USA a už bola vykonaná prvá skutočná operácia s takýmto nožom.
"Odtlačky prstov" pre každú molekulu
Problém je v tom, že jednému elementárnemu zloženiu môže zodpovedať niekoľko stoviek alebo dokonca tisícok chemických zlúčenín.Preto je potrebné identifikovať všetky riadkytabuliek, a to je hlavná úloha modernej metabolomickej analýzy, žiaľ, nie je úplne vyriešená. Molekulárne odtlačky prstov sa porovnávajú s tými, ktoré sa nachádzajú v databázach chemických molekúl. Ak sa zhodujú, potom môžeme s istotou povedať, že toto je správna molekula. Takéto databázy však obsahujú veľmi obmedzený počet látok. Kompletná databáza odtlačkov prstov obsahuje asi 20–30 tisíc zlúčenín, nepokrýva ani všetky primárne a sekundárne metabolity prítomné v ľudskom tele. Je tu ďalší problém: na doplnenie tejto databázy potrebujete čistú chemickú látku, ktorá je zvyčajne drahá. To znamená, že jedna čistá chemikália zvyčajne stojí niekoľko desiatok alebo stoviek dolárov.
Jedným z prístupov k identifikácii je vytváranie nových odtlačkov prstov.Napríklad metóda sa teraz aktívne rozvíjaiónová pohyblivá spektrometria. Zatiaľ čo hmotnostná spektrometria rozdeľuje ióny podľa hmotnosti, mobilita iónov umožňuje ich oddelenie podľa veľkosti. To znamená, že ak máte dvoch bežcov - nie ťažkého a ľahkého, ale veľkého a malého, a postavíte im do cesty nejakú prekážku - napríklad sieť s bunkami, potom štíhly športovec rýchlo sa preplaz cez túto sieť a dostaň sa do cieľa, ale tučný bude Kým sa dostane z tejto siete, po nejakom čase pribehne.
Druhá metóda je pokusom nájsť odtlačky prstov, ktorých určenie nevyžaduje čisté štandardy.V laboratóriu navrhujeme použiť takzvanú izotopovú výmenu.
Napríklad, ak sa pozrieme na takúto molekulu, potomuvidíme, že má atómy vodíka viazané na kyslík. No sú špeciálne. Môžu túto molekulu opustiť a vrátiť sa do nej. Ak máme túto molekulu rozpustenú vo vode, vodík môže molekulu opustiť a vodík sa môže z vody vrátiť. A ak vezmeme nielen vodu, ale aj ťažkú vodu, kde namiesto vodíka je deutérium, potom vodík môže opustiť molekulu a deutérium môže nahradiť jeho miesto. Deutérium, ako viete, sa líši od vodíka v molekulovej hmotnosti na jednotku a hmotnostný spektrometer môže vidieť takýto posun. Jednoduchým spočítaním počtu takýchto vodíkov môžeme povedať, či je táto molekula potrebná alebo zbytočná, či sme ju identifikovali správne alebo nie.
Na identifikáciu molekúl možno použiť umelú inteligenciu.Na základe dostupných informácií môžete doplniťdatabázy chýbajúcich informácií pomocou metód hlbokého učenia. To znamená, že trénujeme model a ten predpovedá potrebné odtlačky prstov na základe štruktúry molekuly, ktoré potom môžeme použiť na porovnanie s tým, čo sme získali v experimente.
Pozri tiež:
Urán získal status najpodivnejšej planéty v slnečnej sústave. Prečo?
Ľudia vydržia veľmi nízke teploty aj bez zdrojov tepla
Fyzici vytvorili analóg čiernej diery a potvrdili Hawkingovu teóriu. Kadiaľ vedie?