Conas a théann gorm meitiléine isteach i gcealla: dí-ocsaídiú, athocsaídiú agus deighilt sa scannán

Má bhreathnaíonn tú ar mhias de chealla inditéiliacha agus iad ag glacadh gorm meitiléine isteach, is é an míniú is follasaí an ceann mícheart freisin. Cailleann an meán a dhath gorm agus tagann gráinníní gorma sna cealla, mar sin shílfeá gur thrasnaigh an ruaim an scannán mar an móilín gorm. Deir na turgnaimh a mhalairt. Is ar éigean a thrasnaíonn an fhoirm ghorm. Is í an fhoirm gan dath a thrasnaíonn, agus cruthaítear an gorm a fheiceann tú istigh tar éis don ruaim dul isteach.

Tá an t-aisiompú sin tábhachtach mar go gcinntear leis cad is féidir agus cad nach féidir a thuiscint ón dathú. Léiríonn gráinníní gorma ruaim ocsaídithe a athocsaídíodh agus a coinníodh in orgánaidí. Ní léiríonn siad méid iomlán na ruaime sa chill, ní léiríonn siad an stór dí-ocsaídithe, agus ní thomhaiseann siad éifeacht bhitheolaíoch. Chun an fáth a thuiscint, lean na trí chéim: dí-ocsaídiú ag an dromchla, idirleathadh na foirme dí-ocsaídithe, agus athocsaídiú agus coinneáil istigh.

Iompraíonn an dá fhoirm amhail is gur móilíní éagsúla iad

Is córas fáinneach cothrom é gorm meitiléine ocsaídithe a bhfuil lucht deimhneach air. Tuaslagann sé in uisce, ionsúnn sé solas go láidir timpeall 600 go 700 nanometers, agus tá cuma ghorm air. Is é an lucht an rud is tábhachtaí. Ní théann móilín luchtaithe a bhfuil cleamhnas aige le huisce trí scannán lipidí go héasca, agus dá bhrí sin is é an cur síos cúramach a úsáidtear sa litríocht ná go bhfuil sé sách neamh-thréscaoilteach tríd an scannán, seachas go bhfuil sé neamh-thréscaoilteach ar fad.

Tá gorm meitiléine dí-ocsaídithe, ar a dtugtar leocóghorm meitiléine, gan dath, gan lucht, agus intuaslagtha i saill. Bain an lucht de agus ní bacainn é an scannán a thuilleadh. Idirleathann an móilín dí-ocsaídithe trasna go héasca, agus nuair a bhíonn sé istigh in urrann níos ocsaídithí, féadfaidh sé leictreoin a chailleadh arís agus filleadh ar an bhfoirm ghorm luchtaithe a choinnítear istigh. Dá bhrí sin, is í ceimic ocsaídiúcháin agus dí-ocsaídiúcháin na ruaime a meicníocht iompair freisin. Athraigh líon na leictreon agus athraíonn tú an tréscaoilteacht.

Tagann na leictreoin don chéad chéim ón gcill féin. Iompraíonn cealla mamacha leictreoin trasna an scannáin phlasmaigh, ag bogadh coibhéisí dí-ocsaídiúcháin ó dheontóirí laistigh den chill amach chuig glacadóirí ag an dromchla. Is gnáthfheidhm cheallach í an ghníomhaíocht seo trasna an scannáin phlasmaigh, agus tá sí le fáil i bhformhór na gcineálacha cille. Tá an einsím dhí-ocsaídiúcháin ar an dromchla inditéiliach a phróiseálann ruaimeanna tiaizín cosúil le heinsímí eile ar bhealach suntasach amháin: leanann sí ag obair i láthair ciainíde agus aisíde ag dáileoga a stopann na céimeanna níos déanaí. Is é an deighilt sin bunchloch an scéil ar fad.

Tháinig an deighilt ar dtús, agus ba bheag nár mhínigh sí an iontógáil

In 1929, chuir Marian Irwin in Institiúid Rockefeller ceist níos simplí. B'fhéidir nach bhfuil i ndul isteach na ruaime ach deighilt idir uisce agus sraitheanna sailleacha na cille, agus go bhféadfadh sraith clóraform na sraitheanna sailleacha sin a léiriú sa tsaotharlann. Ina staidéir speictreafótaiméadracha ar threá, chroith sí tuaslagáin uiscí ruaime le clóraform agus rinne sí comparáid idir an méid a chuaigh isteach sa chéim orgánach agus an méid a chuaigh isteach i gcealla beo algaí.

Tá dhá thoradh ón obair sin fós le tabhairt faoi deara. Ar an gcéad dul síos, bhí trímeitiltionín, ar a dtugtar azure B anois, i dtuaslagáin tráchtála gorm meitiléine, agus threáigh an eisíontas sin níos tapúla ná gorm meitiléine féin, go háirithe ag pH alcaileach, áit a mbíonn an fhoirm shaorbhun intuaslagtha i lipidí i réim. I gcuid de na cásanna inar dhealraigh sé go raibh gorm meitiléine ag dul isteach, ba é azure B a bhí ag dul isteach go roghnach i ndáiríre. Ar an dara dul síos, chinn pH an toradh tríd an staid ianúcháin a chinneadh, agus lig cealla damáistithe i bhfad níos mó ruaime isteach ná cealla slána. Rialaigh comhéifeachtaí deighilte agus staid an luchta an méid a ghlac an córas saorga agus an chill bheo isteach araon, agus thacaigh an chosúlacht eatarthu leis an tuairim go raibh sraitheanna neamhuiscí i dteorainn na cille.

Bhí an tsamhail fadbhreathnaitheach maidir le lipidí agus ianúchán, ach ní fhéadfadh sí idirdhealú a dhéanamh idir ruaim a dheighleann ina foirm féin agus ruaim a athraítear go ceimiceach ag an dromchla, a thrasnaíonn i bhfoirm eile, agus a athraítear ar ais istigh. Bhí turgnamh eile ag teastáil chun an t-idirdhealú sin a dhéanamh, agus tháinig sé seachtó bliain ina dhiaidh sin san inditéiliam scamhógach.

Dí-ocsaídiú amuigh, coinneáil istigh

D'oibrigh Merker agus a chomhghleacaithe le cealla inditéiliacha saothraithe ó artairí scamhógacha bó agus mhol siad seicheamh trí chéim: dí-ocsaídítear an ruaim ocsaídithe ar dhromchla na cille go dtí a foirm lipifileach gan dath, idirleathann an fhoirm dhí-ocsaídithe isteach, agus athghineann athocsaídiú laistigh den chill an fhoirm ocsaídithe nach féidir léi an scannán a thrasnú go héasca, agus carnann sí ansin. Ina staidéar ar iontógáil tiaizín san inditéiliam, thástáil siad an seicheamh ansin trí iarracht a dhéanamh cur isteach air ag pointí ar leith.

Ba í feiriciainíd an chéad uirlis, glacadóir leictreon nach féidir leis dul isteach sa chill. Nuair a dhí-ocsaídíonn einsímí dromchla an ruaim ghorm go dtí a foirm gan dath taobh amuigh den chill, is féidir le feiriciainíd na leictreoin sin a thógáil ar ais, rud a athghineann ruaim ghorm sa mheán sula dtrasnaíonn sí ar chor ar bith. Fad a bhí barrachas feiriciainíde i láthair (10 micromolar de ruaim i gcomparáid le 50 go 500 micromolar d'fheiriciainíd), tháinig iontógáil na ruaime beagnach chun stad, agus níor thosaigh sí arís ag a gnáthráta go dtí gur ídíodh an fheiriciainíd. Léirigh an chinéitic an scéal céanna ar bhealach eile. D'imigh feiriciainíd ag ráta a bhí measartha seasmhach, rud a bhí ag teacht le flosc seasta dí-ocsaídiúcháin ag an dromchla a sholáthraigh leictreoin d'idirghabhálaí in-athchúrsáilte, agus d'imigh ruaim lasmuigh den chill go heaspónantúil de réir mar a ídíodh a stór. Ciallaíonn flosc seasta in éineacht le stór atá á ídiú go léiríonn an comhartha feiriciainíde dí-ocsaídiú leanúnach, seachas móilíní ruaime ag fágáil an tuaslagáin.

Bhain an dara huirlis an chéim trasnaithe amach go hiomlán. Cheangail an grúpa gorm tolúidín O, ruaim ghaolmhar den aicme tiaizín, le slabhra mór polaicriolaimíde a bhí ró-mhór le dul isteach sa chill i gceachtar staid ocsaídiúcháin. Dhí-ocsaídigh na cealla an ruaim cheangailte fós. Dá bhrí sin, ní gá rochtain ar an taobh istigh den chill chun dí-ocsaídiú a dhéanamh. Tá an mheicníocht nochta ag an dromchla nó cúpláilte leis go leictreach.

Ansin tháinig an deighilt a thugann a theideal don pháipéar. Chuir ciainíd agus aisíd ag 2 millimolar carnadh na ruaime faoi chois go láidir, agus faoin micreascóp d'imigh beagnach go hiomlán na cuimsithe gorma dorcha agus corcra a bhíonn timpeall an núicléis de ghnáth. Ach níor mhoilligh ceachtar coscaire an dí-ocsaídiú lasmuigh den chill: lean timthriallú na feiriciainíde gan laghdú agus dí-ocsaídíodh an polaiméir neamh-thréscaoilteach fós. Bhí an bac níos faide ar aghaidh sa phróiseas. Bhí ciainíd agus aisíd ag stopadh athocsaídiú agus leithlisiú laistigh den chill, ní dí-ocsaídiú ag an dromchla. Thacaigh rialuithe inmharthanachta leis an léamh sin, mar gur choinnigh na cealla a n-einsím mharcóra chíteasólach, díhidrigionáis lachtáite, le linn na gcóireálacha seo. Dá bhrí sin, níorbh é nimhiú ná réabadh an scannáin amháin ba chúis le cailliúint na hiontógála.

Tá foláireamh amháin ón bpáipéar fós bailí. Bhí na cuimsithe gorma timpeall an núicléis ach ní istigh ann, rud a bhí ag teacht le hocsaídiú in orgánaidí fo-cheallacha, ach níor shainaithin an staidéar cé na horgánaidí a bhí i gceist. Tugadh patrúin líseasómacha ar phatrúin chosúla i gcineálacha eile cille ar bhonn fianaise lag. Glac leis an gcoinneáil mar rud atá deimhnithe, ach leis an suíomh mar rud sealadach. Is féidir le léitheoirí atá ag rianú cá dtéann na leictreoin ina dhiaidh sin leanúint ar aghaidh chuig iompar leictreon sna miteacoindrí agus láimhseáil ocsaídiúcháin agus dí-ocsaídiúcháin agus chuig an léargas níos leithne ar ionsú agus dáileadh de réir bealaigh.

Ní hionann dathú agus nochtadh

Léiríonn tríú staidéar cad a tharlaíonn nuair a chuirtear an míniú seo ar iontógáil i gcomparáid le tomhas bitheolaíoch. Fuair Scott agus a chomhghleacaithe amach go gceanglaíonn meitil-béite-cioglai-deistrin, tóras siúcra fáinneach, go díreach le gorm meitiléine, le tairiseach comhlachais thart ar 310 per molar don choimpléasc cuimsithe, i gcomparáid le thart ar 5846 per molar do dhéméiriú na ruaime. I bhfibreablastanna L929, chuir an ceangal seo bac ar dhathú na gceall agus ar spreagadh iontógáil glúcóis araon: chuir réamhghoradh leis an gcioglai-deistrin cosc ar dhathú gorm, agus luathaigh a chur leis ina dhiaidh sin an dídhathú. De réir mar a d'fhág an comhartha optúil gorm na cealla, laghdaigh an t-iompar glúcóis gníomhachtaithe go dlúth i gcomhthráth leis.

Mheas na húdair gur thacaigh an comhghaol seo le hidirghníomhú díreach idir an ruaim agus próitéin i gconair ghníomhachtaithe iompróir an ghlúcóis, seachas le meicníocht struis ocsaídiúcháin a mhaireann ar feadh i bhfad. Tá an tátal sin réasúnta ach tá teorainneacha leis. Ní shainaithníonn an turgnamh an phróitéin, ní léiríonn sé ceangal leis an iompróir féin, agus ní féidir leis an gcomhghaol idir dídhathú agus cailliúint na héifeachta gach conair a bhaineann le hocsaídiú agus dí-ocsaídiú a chur as an áireamh.

Baineann an ceacht buan le tomhas. Léiríonn dathú optúil ruaim infheicthe, ocsaídithe atá bainteach leis an gcill. Ní fheiceann sé an stór dí-ocsaídithe gan dath ar chor ar bith, mar sin is féidir coibhéisí ruaime a bheith i gcill éadromdhaite fós, agus léiríonn cill atá daite go dian ruaim ocsaídithe atá coinnithe istigh, seachas nochtadh iomlán an fhíocháin nó méid na héifeachta. Baineann an foláireamh céanna leis an scála níos mó: má dhéantar comparáid idir dathú i gcineálacha éagsúla cille, nó má ghlactar le gearradh dorcha fíocháin mar chruthúnas ar nochtadh níos airde, déantar bunearráid na mias arís. Is timthriall dí-ocsaídiúcháin, idirleata agus athocsaídiúcháin í an iontógáil, agus ní fheiceann aon léargas aonair ar an bhfoirm ghorm ach cuid amháin de. Eascraíonn na hiarmhairtí praiticiúla do dhathú agus láimhseáil sa tsaotharlann agus do léirmhíniú maíomh faoi dháileog agus nochtadh go díreach as sin.