Determination and characterization of arsenic and selenium species in plants by hplc-icpms/esims
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Gülay Ertaş
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Özet:
Bitki hücrelerinde selenyumun (Se) birçok fonksiyona sahip faydalı bir element olduğu, ancak arseniğin (As) konsantrasyonlarına ve türlerine bağlı olarak toksik olduğu yaygın olarak bilinmektedir. As ve Se' nin glutatyon (GSH) gibi bitki detoksifikasyon ajanları ile in vitro ortamda etkileşimleri As ve Se'nin bitkideki mekanizmasını anlamak için çok önemlidir. Bu çalışmanın amacı, bitki hücre koşullarını taklit etmek için pH 2.5, 5.0 ve 7.0 sentetik ortamlarında anorganik As ve Se türlerinin GSH bağlanmasında anorganik As ve Se türlerinin arttırıcı veya azaltıcı etkilerini araştırmaktır. İlk olarak, ikili ve üçlü sistemler stokiyometri ve pH açısından UV-Vis absorbans spektroskopisi ve LC-UV kullanılarak takip edilmiştir. İkili sistemlerde As(III)'ün Se(SG)2 kompleksinin kararlılığını etkilemediği, ancak Se(IV)'ün As(SG)3'ün kararlılığını antagonistik bir şekilde etkilediği gözlemlenmiştir. Üçlü sistemlerde çeşitli molar oranlarındaki karışımlarda Se(IV)+GSH reaksiyonunun ilerlediği belirlenmiştir. İkinci olarak, ikili ve üçlü sistemler niteliksel açıdan LC-DAD/MS ile LC-MS/MS aracılığıyla incelenmiştir. İkili sistemlerde As(III)'nin Se(SG)2'nin kararlılığına ve üçlü sistemlerde As(III)'ün Se(IV)+GSH'nin reaksiyonuna etkisi olmadığı belirlenmiştir. Ayrıca, Se(IV)'ün ikili sistemlerde As(SG)3'ün kararlılığına ve üçlü sistemlerde As(III)+GSH'nin reaksiyonuna karşı azaltıcı etkisi gözlemlenmiştir. Sistemlerde LC-MS/MS kullanılarak yan ürün Glutatyon trisülfit (GSSSG) oluşumu tespit edilmiş ve yapısı doğrulanmıştır. Sistemler için formik asit ortamında GSSSG'nin oluşum mekanizması önerilmiştir. Son olarak, pH 3.0 ve 5.0 koşullarında, türlerin ve konsantrasyonların belirlemesi için üçlü sistemler LC-ICP-MS ve ICP-MS aracılığıyla çalışılmıştır. üçlü sistemlerdeki türlerin derişimleri kullanılarak As(SG)3 ve Se(SG)2 için koşullu oluşum sabitleri sırası ile pH 3,0'da 2,6 ×107 ve 1,9×1015, pH 5,0'da ise 1,4×107 ve 4,4×1017 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, bitki taklit koşullarında As(III) ile karşılaştırıldığında Se(IV)'ün GSH molekülüne bağlama afinitesine sahip olduğu belirlenmiştir.Bitki hücrelerinde selenyumun (Se) birçok fonksiyona sahip faydalı bir element olduğu, ancak arseniğin (As) konsantrasyonlarına ve türlerine bağlı olarak toksik olduğu yaygın olarak bilinmektedir. As ve Se' nin glutatyon (GSH) gibi bitki detoksifikasyon ajanları ile in vitro ortamda etkileşimleri As ve Se'nin bitkideki mekanizmasını anlamak için çok önemlidir. Bu çalışmanın amacı, bitki hücre koşullarını taklit etmek için pH 2.5, 5.0 ve 7.0 sentetik ortamlarında anorganik As ve Se türlerinin GSH bağlanmasında anorganik As ve Se türlerinin arttırıcı veya azaltıcı etkilerini araştırmaktır. İlk olarak, ikili ve üçlü sistemler stokiyometri ve pH açısından UV-Vis absorbans spektroskopisi ve LC-UV kullanılarak takip edilmiştir. İkili sistemlerde As(III)'ün Se(SG)2 kompleksinin kararlılığını etkilemediği, ancak Se(IV)'ün As(SG)3'ün kararlılığını antagonistik bir şekilde etkilediği gözlemlenmiştir. Üçlü sistemlerde çeşitli molar oranlarındaki karışımlarda Se(IV)+GSH reaksiyonunun ilerlediği belirlenmiştir. İkinci olarak, ikili ve üçlü sistemler niteliksel açıdan LC-DAD/MS ile LC-MS/MS aracılığıyla incelenmiştir. İkili sistemlerde As(III)'nin Se(SG)2'nin kararlılığına ve üçlü sistemlerde As(III)'ün Se(IV)+GSH'nin reaksiyonuna etkisi olmadığı belirlenmiştir. Ayrıca, Se(IV)'ün ikili sistemlerde As(SG)3'ün kararlılığına ve üçlü sistemlerde As(III)+GSH'nin reaksiyonuna karşı azaltıcı etkisi gözlemlenmiştir. Sistemlerde LC-MS/MS kullanılarak yan ürün Glutatyon trisülfit (GSSSG) oluşumu tespit edilmiş ve yapısı doğrulanmıştır. Sistemler için formik asit ortamında GSSSG'nin oluşum mekanizması önerilmiştir. Son olarak, pH 3.0 ve 5.0 koşullarında, türlerin ve konsantrasyonların belirlemesi için üçlü sistemler LC-ICP-MS ve ICP-MS aracılığıyla çalışılmıştır. üçlü sistemlerdeki türlerin derişimleri kullanılarak As(SG)3 ve Se(SG)2 için koşullu oluşum sabitleri sırası ile pH 3,0'da 2,6 ×107 ve 1,9×1015, pH 5,0'da ise 1,4×107 ve 4,4×1017 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, bitki taklit koşullarında As(III) ile karşılaştırıldığında Se(IV)'ün GSH molekülüne bağlama afinitesine sahip olduğu belirlenmiştir.