Je leest:

Water wellicht niet enige oplosmiddel in cel

Water wellicht niet enige oplosmiddel in cel

Auteur: | 5 oktober 2011

Volgens Leidse biologen moeten we af van het idee dat de cel niets meer is dan een ‘zakje water met inhoud’. De cel beschikt waarschijnlijk ook over een reeks andere natuurlijke oplosmiddelen. Dat verklaart waarom sommige planten resistent zijn tegen extreme droogte en waarom zaadjes kunnen wachten met ontkiemen tot de omstandigheden gunstig zijn.

De Leidenaren – onder leiding van Rob Verpoorte – merkten op dat suikers, sommige aminozuren, choline en organische zuren zoals malonzuur en citroenzuur altijd in aanzienlijke hoeveelheden in de cel aanwezig zijn. “Maar waarom?”, vroegen zij zich af. Vanwege de grote hoeveelheden is het lastig te geloven dat de moleculen slechts een tussenproduct zijn van een chemische reactie. Het lijkt er dan ook op dat de stoffen een basisfunctie hebben in levende cellen. De Leidenaren denken dat de moleculen dienst doen als natuurlijke oplosmiddelen.

Productie van een synthetische ionische vloeistof.
TU Delft

Groene chemie

Zij hebben dat idee ontleend aan de ‘groene chemie’. In die tak van scheikunde zijn de afgelopen jaren verschillende synthetische ionische vloeistoffen gemaakt waarvan het smeltpunt bij kamertemperatuur ligt. Dat maakt de vloeistoffen geschikt als oplosmiddel, bijvoorbeeld om olievervuiling van strandzand te wassen. Het viel Verpoorte op dat veel van die synthetische ionische vloeistoffen gemaakt zijn van choline en organische zuren: precies de bestanddelen die ook in cellen veel voorkomen.

Daarom onderzochten de Leidenaren of synthetische ionische vloeistoffen kunnen dienen als oplosmiddel voor natuurlijke stoffen die niet oplosbaar zijn in water. Als eerste bekeken zij het slecht oplosbare molecuul rutine, dat veel voorkomt bij planten van het geslacht Sophora. De oplosbaarheid van rutine in ionische vloeistoffen bleek vijftig tot honderd keer hoger te liggen dan in water.

Vervolgens bekeken Verpoorte en zijn collega’s de oplosbaarheid van het enzym laccase. Het enzym lost volledig op in ionische vloeistoffen, maar wordt daardoor wel inactief. Maar geen nood; een beetje water toevoegen en het enzym krijgt direct zijn activiteit weer terug. Die waarneming koppelt ionische vloeistoffen direct aan fenomen als droogteresistentie en het uitstellen van ontkiemen bij zaden. Is er te weinig water dan lossen belangrijke stoffen uit de cel op in natuurlijke oplosmiddelen, en is er voldoende water dan worden ze weer actief.

Sommige zaden kunnen hun ontkieming uitstellen totdat de omgevingsomstandigheden gunstig zijn.
Wikimedia Commons

Toepassingen

Een belangrijke vraag is natuurlijk of ionische vloeistoffen ook voorkomen in de natuur. Om daar achter te komen, onderzochten de Leidenaren de samenstelling van verschillende plantensappen. Het sap van de esdoorn bijvoorbeeld bestaat vooral uit sucrose en bevat daarnaast andere suikers en malonzuur.

De afzonderlijke componenten uit het esdoornsap zijn vast bij kamertemperatuur, maar gooi je alle stoffen bij elkaar dan ontstaat een vloeistof. Zelfs als al het water uit het mengsel wordt onttrokken, blijft de mix van suikers en malonzuur vloeibaar. Bij andere plantensappen zagen de Leidenaren vergelijkbare resultaten.

Het doel van het onderzoek is uiteindelijk om de werking van natuurlijke oplosmiddelen aan te tonen in levende cellen. Daar is het team van Verpoorte op dit moment druk mee bezig. En mocht die werking worden aangetoond, dan zijn er vele toepassingen denkbaar. Natuurlijke oplosmiddelen zijn niet giftig, ze zijn duurzaam en goed voor het milieu en zouden synthetische oplosmiddelen kunnen vervangen. Of ze kunnen worden gebruikt om medicijnen die slecht oplosbaar zijn in water op de juiste plaats in het lichaam af te leveren.

Lees meer over oplosmiddelen op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/oplosmiddel.atom", “max”=>"7", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 05 oktober 2011

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.